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摘要生物传感器在临床、环境、食品等领域具有广阔的应用前景,近年来发展迅速。由于石墨烯具有独特的化学、电学和力学性质,将石墨烯应用于生物传感器可提高其灵敏度和抗干扰等性能。由于复合材料可以克服单组份材料的局限性,因此石墨烯基复合材料已在储能、催化、生物医药、高分子等领域展示出优越的性质和潜在的应用。<br>　　 苹果酸是根系分泌物中重要的低分子量有机酸之一,在特定的植物中,根系分泌的苹果酸量不仅与根系分泌的有机酸总量有显著的正相关,而且还与草酸、柠檬酸等呈现显著的正相关,因此,测定根系分泌的苹果酸量可以评价某一物种在特定条件下的有机酸分泌情况。本论文将生物传感器应用于植物生态学领域,检测根系分泌物中的苹果酸。<br>　　 本文以两种十字花科植物(油菜和诸葛菜)与两种木本植物(桑树和构树)作为研究材料,设置两种条件,分别为磷胁迫(6个水平)和干旱胁迫(4个水平),比较这四种植物在两种条件不同水平下根系分泌苹果酸含量,以探讨两种十字花科植物和两种木本植物对环境胁迫的特点及其适应性机制。<br>　　 本论文研究结果如下:<br>　　 (1)将硫化镉.石墨烯(CdS-G)纳米复合物固定在玻碳电极表面,采用循环伏安法考察该修饰电极对烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)的电催化作用。与裸的玻碳电极相比,CdS-G纳米复合物显示出优异的性能,NADH的氧化峰电位降低了0.097V,氧化电流增大了4.625e-6A,实验表明,该修饰电极对NADH有良好的电催化作用。<br>　　 (2)用物理吸附的方法将苹果酸脱氢酶(MDH)固定在CdS-G-GCE修饰电极表面,制备苹果酸生物传感器。并研究了温度、pH、NAD+浓度、氧化电位对电极响应的影响。该生物传感器在苹果酸浓度为1.8μM～120μM范围内呈良好的线性关系,R2=0.9966,3倍噪声时算出其检测下限为0.6μM,该传感器表现出良好的稳定性和重现性,对根系分泌物中其他主要的低分子量有机酸具有良好的抗干扰性。<br>　　 (3)通过十字花科油菜与诸葛菜在磷胁迫条件下根系苹果酸的分泌情况可知:磷胁迫下,两种植物根系分泌的苹果酸含量均比全磷条件下高;在同一个处理水平下,诸葛菜根系分泌的苹果酸含量均比油菜根系分泌的苹果酸含量高。<br>　　 (4)通过在不同的聚乙二醇模拟干旱胁迫条件下十字花科植物油菜与诸葛菜根系分泌的苹果酸含量比较发现:在干旱胁迫下,两者根系分泌的苹果酸含量均大于无胁迫时根系分泌的苹果酸含量;同等条件下,诸葛菜分泌的苹果酸含量均大于油菜,说明诸葛菜相对油菜更适合在干旱条件下生存。<br>　　 (5)在磷胁迫下,木本植物桑树与构树根系分泌的苹果酸含量均高于全磷时根系分泌的苹果酸含量,所以缺磷可以诱导植物分泌有机酸改变根际周边环境。在同一胁迫条件下,构树分泌的苹果酸含量均高于桑树,说明在缺磷的条件下构树根系主动分泌苹果酸的能力比桑树强,能更加有效地释放苹果酸使得难溶态的磷向有效态磷的转化,因此在缺磷时构树的适应能力强于桑树。<br>　　 (6)通过在不同的PEG模拟干旱胁迫条件下木本植物桑树与构树根系分泌的苹果酸含量比较发现,在干旱胁迫下,两者根系分泌的苹果酸含量均大于无胁迫时根系分泌的苹果酸含量;同等条件下,构树分泌的苹果酸含量均大于桑树,说明构树可以更好的通过调控自身生理变化适应干旱的环境。