当前,纳米科学技术己进入飞速发展的时期。人们已经可以合成出各种复杂形貌的纳米颗粒,应用纳米材料或纳米技术的产品已经有了上千种。不过,对纳米材料的生物效应研究才刚刚起步,远没有完整的认识,特别是纳米材料在自然界中的作用还等待我们去揭示。由于纳米材料的生物效应没有研究清楚,过去对纳米材料的生物效应研究也基本限于动物体,缺少纳米材料影响植物和微生物的研究。在这样的情况下,我们以氧化铁纳米颗粒为基础,在研究其批量制备的基础上,提出对其影响植物生长的土壤微生物群落、以及相关植物生长的研究思路,以期揭示氧化铁纳米颗粒在自然界中对有关植物的可能作用。　　 本文将从土壤微生物、绿豆种子细胞、绿豆生长与氧化铁纳米材颗粒的相互作用等方面对纳米材料的生物效应进行研究。其主要内容分为以下几个部分:　　 1.通过共沉淀法制备了形态和尺寸均一稳定的氧化铁纳米颗粒,并通过透射电镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)、动态激光散射仪(DLS)和光子相关谱(PCS)等分析手段对氧化铁纳米颗粒的表面形貌、结构、DMSA表面修饰情况、流体力学半径等进行了定性和定量表征;同时还采用临床用西门子1.5T磁共振仪对纳米γ-Fe2O3的均匀性和稳定性进行监测,在九个月中六次测定的弛豫率值基本保持不变,从多方面证实合成的氧化铁纳米颗粒是形态和尺寸均一稳定的。　　 2.将氧化铁纳米颗粒与植物生长的土壤共培养后,采用PCR-DGGE(聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳)和qPCR(实时定量基因扩增荧光检测)等分子生物学技术手段,检测了土壤中细菌群落多样性和群落大小变化的情况。实验发现,纳米氧化铁能够影响微生物群落,有有益于土壤微生物的富集,能够促进氮、硫和磷等元素的循环,加强有机残留物的分解能力,这些能力在植物生长中具有重要的作用,因此会对植物生长产生有益的影响。　　 3.将氧化铁纳米颗粒与绿豆种子细胞共培养,研究了氧化铁纳米颗粒对绿豆愈伤组织、悬浮细胞生长、细胞生物量、细胞酶活等的影响。实验发现,氧化铁纳米颗粒的加入,显著的促进了早期绿豆细胞生长的启动。其主要原因可能是纳米材料直接或间接地作用于绿豆细胞生物膜和生物大分子,改变了它们的透性和极性,从而改变了绿豆细胞内物质的跨膜运输和生物大分子的功能,促进代谢和细胞生长。同时铁元素又是合成很多生物酶的重要元素,而氧化铁纳米材料可以释放铁元素,因此,氧化铁纳米材料的加入,促进了生物酶的合成,表现出对细胞的生长有一定促进作用。　　 4.将氧化铁纳米颗粒作为营养物质,添加到绿豆生长的过程中。经过一段时间后,采用透射电镜(TEM)对绿豆根细胞进行表征,发现氧化铁纳米颗粒不仅吸附在绿豆根细胞表面,而且可以进入绿豆根细胞;同时,还研究了氧化铁纳米颗粒对绿豆根系活力、长度、酶活、叶绿素含量等生理参数的影响。　　 结果表明:纳米氧化铁浓度越小,对绿豆根系活力影响越大,能够促进根系生长。同时,丙二醛(MDA)含量随浓度增大而降低;可溶性蛋白质含量随浓度增大而增大;超氧化物歧化酶(SOD)活性减小;过氧化物酶(POD)过氧化氢酶(CAT)活性随着浓度增大,影响变小;纳米颗粒能够促进叶绿素合成,浓度越大,促进作用反而降低。可见氧化铁纳米颗粒对绿豆生长具有显著的影响,有望作为一种新的促生长添加剂在植物培育中使用。