随着纳米技术与碳纳米材料（CNMs）的迅速发展,CNMs对纳米农业和环境领域的影响备受关注。CNMs能够通过生物调控或合理运输分配营养物质来发挥其在提高农业效率和环境修复效率方面的作用,这为纳米技术的应用提供了新的机遇。但是由于CNMs对植物的影响与多方面因素有关,以及其高昂的制备成本和潜在的生物危害性,目前很多CNMs在农业环境中的应用是有争议的。因此降低CNMs的成本,提高其作用效率,明确材料的调控规律和转运机制,扩大CNMs在农业和环境领域的应用范围,具有重要的科学意义和实用价值。本文通过绿色、低成本的电化学法合成了具有高生物亲和性的功能性碳纳米点（FCNs）,从宏观以及细胞水平研究了其对植物生长和生理过程的调控作用,并探究了 FCNs的自身理化性质对植物生长的调控规律;以此为基础,通过定向修饰掺杂,绿色制备了一种对多种植物的早期生长均具有积极调控作用的具有高水溶性和酸碱两亲性的氮掺杂功能性碳纳米点（N-FCNs）,分析了植物对N-FCNs的吸收和转运机制,重点探究了 N-FCNs促进植物生长、增强植物抗逆性及重金属富集能力的化学分子机制。（1）为了探明FCNs调控植物生长的构效关系,本文通过低压电解法绿色制备了含有丰富有机官能团的高水溶性FCNs,并通过热解法和水解法调控其表面官能团,发现FCNs的表面化学结构和纳米结构都可能对调控植物生长具有重要作用。结果表明,仅需4 mg/L的FCNs即对植物生长和生理过程具有积极的调控作用,能显著提高生物量积累、根系活力、光合作用效率和物质运输。FCNs表面携带的-COOH和-COOR可以增强其亲水性、养分吸附能力和生物亲和性,因此对植物生长具有更加积极的调控效果。（2）为了进一步揭示FCNs类材料的表面化学结构和元素组成对植物生长的调控规律,并探明其在植物体内的吸收和转运机制,本文以FCNs调控植物生长的构效规律为指导,通过一步法制备了掺杂大量有效氮（-NH2和NH4+）且表面携带大量羧基的高水溶性N-FCNs,发现N-FCNs在植物的早期生长过程中表现出明显的促进作用。结果表明,N-FCNs对植物生长的作用效果与材料成分、纳米结构以及植物种类和苗龄有关。N-FCNs的纳米尺寸和丰富的有机官能团使其可以通过促进水或营养物质的吸收和转化来诱导植物的生长发育,同时N元素也发挥着养分和信号的双重作用。因此,N-FCNs能够促进种子萌发、幼苗的根系生长、生物量积累和叶绿素合成,且具有普适性。N-FCNs在植物体内通过质外体途径被吸收,并随水经由导管转运至植物的其它器官,细胞安全性高。（3）为了进一步研究材料对植物生长的调控规律及其潜在的实际应用价值,本文通过研究Cd2+胁迫下N-FCNs对植物生长的影响,发现其能够显著提高植物对重金属Cd2+的耐受能力和富集能力。结果表明,基于N-FCNs的高吸附性能和生物亲和性,N-FCNs能够调节根际pH,结合Cd2+并将其输送到植物体内,因而显著提高植物对Cd2+的生物富集能力。在4 mg/L的N-FCNs作用下,单位植物量的Cd2+浓度提高了 11.3%～51.1%,单株幼苗累积的Cd2+总量增加了88.8%～113.3%。N-FCNs还能通过促进营养物质的吸收运输以促进植物生长、络合重金属离子以减轻离子毒害、激活抗氧化系统以减少氧化损伤等途径增强植物对Cd2+的耐受能力,显著提高种子萌发率、根长度、干重、总叶绿素水平、多糖含量和抗氧化酶活性,且与添加剂量呈正相关。（4）为了进一步探究N-FCNs提高植物抗胁迫能力的机制,本文通过研究其在植物体内/外对过氧化物酶（POD）的活性和稳定性的影响,发现N-FCNs对植物体活性大分子结构的稳定性具有保护作用。结果表明,N-FCNs具有高吸附性能和酸碱两亲性,能够与POD通过自组装结合,即使在恶劣的环境下也能保护酶分子在植物体内/外的结构稳定,并提高其催化效率。因此,在植物体外,N-FCNs固定化的POD具有更高的热稳定性、pH稳定性、贮存稳定性和重复使用性,且能提高生物酶催化降解苯酚的催化效率;在植物体内,N-FCNs能够通过增强POD活性和稳定性来增强其抗逆能力。