近年来“植物纳米科学”这一新兴交叉学科引发广大科研人员的关注。大量研究报道了碳纳米材料（CNMs）在农业中的应用,尤其是富勒烯及其衍生物,在促进作物种子萌发、生长、调节植物代谢等方面有着出色的表现,可作为潜在的纳米植物调节剂应用于农业领域。由于富勒烯的疏水性强,需对其进行水溶化修饰,以提高其亲水性、生物相容性,进而提高施用便利性。本文以一步法氮宾反应,对零维富勒烯进行羟基功能化修饰,制备出具有良好水溶性的零维羟基化富勒烯衍生物--氮杂富勒醇,该方法可拓展应用于制备羟基功能化一维、二维CNMs衍生物;利用氮杂富勒醇处理辣椒种子,分析其对于种子萌发与幼苗生长的促进作用,并探究其在辣椒内部累积与转运路径。具体研究内容如下:（1）使用2-氯丙醇分散零维的富勒烯(C60)再与叠氮乙醇（N3CH2CH2OH）发生氮宾反应,经乙酸乙酯、二氯甲烷、无水乙醇洗涤后,透析纯化,获得水溶性的羟基功能化富勒烯--C60（NCH2CH2OH）n;利用固体核磁共振波谱、红外光谱、X射线光电子能谱表征零维水溶性产物--氮杂富勒醇结构后,再经热重分析确认其平均分子式为C60（NCH2CH2OH）14·9H2O;此外,使用该方法对一维多壁碳纳米管（MWCNTs）、单壁碳纳米管（SWCNTs）、二维石墨烯（G）分别通过氮宾反应,制备羟基功能化一维/二维CNMs产物,经鉴定其每千个碳原子平均加成数目分别为MWCNTs（NCH2CH2OH）138、SWCNTs（NCH2CH2OH）258、G（NCH2CH2OH）191。（2）针对C60（NCH2CH2OH）14·9H2O,开展团聚、表面电荷、体外自由基清除性能测试;其平均水合粒径为78.8±7.1 nm,Zeta电位为20.7±0.3 eV;采用光度法测试表明其能有效清除ABTS+·,且抑制中浓度为45.1 mg/L;这些结果展示C60（NCH2CH2OH）14·9H2O能团聚为表面呈现正电荷的纳米颗粒,当与植物作用时,其易于吸附在具有负电性的植物细胞膜表面,甚至穿透细胞进入植物组织内部,并具备清除体内活性氧而展现抗氧化功能的潜力。（3）C60（NCH2CH2OH）14·9H2O对辣椒种子萌发及幼苗生长的影响:分别采用培养皿水培法、摇床水培法处理辣椒种子,发现萌发初期10 mg/L C60（NCH2CH2OH）14·9H2O处理即可促进种子萌发;发现C60（NCH2CH2OH）14·9H2O处理对于辣椒根系生长存在低促高抑效应（hormesis effect）;其中,5、10、20 mg/L C60（NCH2CH2OH）14·9H2O处理促进根系伸长,而50 mg/L处理呈现出显著抑制根系生长的作用;辣椒根系生物酶及代谢物测定结果表明,5、10、20 mg/L的氮杂富勒醇水溶液处理后,过氧化氢酶活性升高,超氧化物歧化酶活性也有所提升,丙二醛含量无明显改变,而H2O2含量降低,这证明C60（NCH2CH2OH）14·9H2O能够通过影响辣椒种子根系内部的氧化相关酶活性,调节细胞内氧化平衡,能够促进H2O2代谢循环刺激根部细胞生长;盆栽实验分别采用灌溉法、叶面喷施法进行处理,灌溉法5 mg/L C60（NCH2CH2OH）14·9H2O处理下,促进辣椒幼苗生长,根系、株高均显著超过对照组,50 mg/L处理则抑制根部发育,表现出抑制幼苗生长;叶面喷施法10mg/L C60（NCH2CH2OH）14·9H2O处理即可促进叶片增大,植株增高。（4）C60（NCH2CH2OH）14·9H2O在辣椒中的积累与转运:在种子萌发阶段,使用体式显微镜可观察到白色种皮表层有浅黄色附着物,证实为吸附与积累的氮杂富勒醇;在根系生长阶段,辣椒根尖的根冠表面也能观察到浅黄色氮杂富勒醇的富集,且形成覆膜状物质;当处理浓度为50mg/L时,大量C60（NCH2CH2OH）14·9H2O在根毛表面聚集,使根毛呈现出皱缩现象,并使根系生长受到显著抑制;而5 mg/L处理下,辣椒根毛表面会附着有少量C60（NCH2CH2OH）14·9H2O,根毛生长未受到抑制,同时,通过显微观察辣椒根部横向切片,其伸长区内部可观察到浅黄色的C60（NCH2CH2OH）14·9H2O,表明其能够从植物表面向内部组织输运。综上所述,可知C60（NCH2CH2OH）14·9H2O在辣椒种子萌发的各个阶段分别在种子表皮累积,根毛表面附着,并在幼苗生长期进入根系内部中柱,在木质部进行运输。