碳点（CDs）作为碳基纳米材料的重要成员,具有高化学稳定性和光吸收率、低毒性和快速光致电子转移等特点。近三年来,CDs在促进作物生长,提高作物产量和品质等纳米农业领域中展现出新的应用潜力,CDs纳米农业成为研究热点之一。然而,CDs结构与其生物有效性的关系还不清晰,而且CDs在农业生态系统中的诸多调控机制还不明确。因此,本论文系统探究了掺氮碳点（N-CDs）与CDs在调控玉米光合作用方面的差异性,进而选择N-CDs作为实验材料,阐明了其增强玉米抗旱性和产量的调控机制。主要结论如下:（1）CDs和N-CDs的调控作物光合作用差异性分析叶施CDs和N-CDs均对玉米光合有促进作用,且二者施用最优浓度都是5 mg·L–1;然而,N-CDs的作用效果优于CDs。叶施N-CDs(5 mg·L–1)分别提升与电子传递链相关的6种因素（光转化、电子供给、叶绿素、光合基因表达、三磷酸腺苷合酶和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸合成）121.0%、80.1%、15.4%、22.3倍、41.1%和110.3%。但是,叶施CDs(5 mg·L–1)对电子传递链相关的6种因素分别提升35.8%、16.5%、10.0%、4.2倍、24.6%、36.1%。这些结果表明N-CDs在促进作物光合作用方面显著高于CDs。利用主成分分析（PCA）模型和密度泛函理论（DFT）计算论证阐明N-CDs施用优于CDs的原因主要在于氮掺杂提高了CDs的电子离域能力,能够为光电子传递链提供电子,从而加速其速率。因此,N-CDs在纳米农业领域具有广阔的应用前景。（2）N-CDs提高玉米抗旱性的机制研究发现,N-CDs能够清除干旱性状下作物内活性自由基（ROS）积累,减弱了干旱造成的氧化胁迫。与干旱对照组相比,5 mg·L–1下暴露的N-CDs可以促进玉米地上、地下鲜重显著提升52.0%和102.7%,地上、地下干重显著提升351.5%和283.3%,以及净光合速率提高206.8%。进而,N-CDs通过促进叶部脯氨酸、脱落酸（ABA）合成和长距离运输（叶向根）,增加根部脯氨酸（36.3%）和ABA（6.9%）含量,从而上调水通道蛋白（AQP）基因表达2.3～7.6倍,提高K+/Na+的比例47.7%,促进干旱性状下作物对水分的吸收（49.0%）;另外,碳水化合物转运的加强,调节了根系分泌物（有机酸、氨基酸等）的含量和根际微生物（变形菌、放线菌、子囊菌等）的丰度,促进了玉米对于养分氮（N）和磷（P）的吸收（地上部分21.0%和63.7%,根14.7%和29.6%）,最终提高了作物的抗旱性。（3）N-CDs干旱下提高玉米产量和品质干旱下,叶施N-CDs可以通过增强光合作用来促进碳水化合物大量合成和转运,降低干旱下的玉米产量损失约30%。另外,与干旱对照组相比,N-CDs暴露可以显著上调籽粒的淀粉、可溶性糖、蛋白质、亚油酸和α-亚麻酸的含量分别为7.0%、9.8%、49.7%、10.5%和12.3%。因此,叶施N-CDs在提高作物抗旱性方面可以表现出良好的工程应用前景:降低干旱下的作物产量损失以及提高作物品质。