碳纳米材料具有促进植物生物质量增加和调节基因表达上调、进而刺激植物生长方面的能力。植物生长过程中,钾是主要的必需元素之一,影响喜钾植物的产量和品质。纳米碳可促进喜钾植物生长,并提高植物中钾含量,但缺乏深入的机制探讨。因此,本论文通过研究纳米碳促进BY-2细胞钾吸收机制及对细胞造成的氧化应激效应,从而为利用纳米碳刺激植物生长提供理论依据,为农业增产提供指导。主要研究内容如下:首先,利用电解石墨法制备了水中分散良好的纳米碳,最佳的制备条件为0.1%的乙二醇,电流0.2A,制得的纳米碳粒径为18-70 nm,平均粒径30 nm,表面存在大量羟基和羧基官能团,基本骨架保留了石墨的sp2杂化碳结构。利用纳米碳表面的羧基与Texas Red酰肼荧光染料共价结合,合成了荧光纳米碳,并发现荧光纳米碳进入BY-2细胞需要能量,且以不依赖网格蛋白介导的内吞方式进入细胞。BY-2细胞钾积累量随着添加纳米碳浓度的升高而增加,且胞内钾积累量与细胞鲜重呈显著正相关。纳米碳（浓度62.50 μg/mL）处理的BY-2细胞内流入钾净离子流平均值可达到3797.50±942.46 pmol·cm2·s-1。在钾离子通道抑制剂处理条件下,胞内钾积累量显著降低;纳米碳经进入细胞的抑制剂处理后,BY-2细胞内钾积累量并未降低。在钾离子通道抑制剂或者纳米碳进入细胞的抑制剂处理后,NKT1基因表达发生了变化。上述结果表明,纳米碳可通过调节基因表达使BY-2细胞钾积累量增加。纳米碳优先使K+通过,而对其它离子无选择性。纳米碳颗粒聚集在细胞膜外侧,推测羧基官能团可模拟离子通道蛋白功能,从而促进K+进入细胞。细胞色素c与纳米碳作用后,其二级结构和三级结构中的芳香族氨基酸构象未发生改变,吸附在纳米碳颗粒表面的细胞色素c的质量与纳米碳的浓度呈非线性关系,且吸附在表面的细胞色素c从氧化态转化为还原态;循环伏安测试表明,纳米碳对细胞色素c的氧化还原能力影响较小。细胞存活实验表明,纳米碳对BY-2细胞的毒性较低;当BY-2细胞暴露于纳米碳时（浓度≤31.25 μg/mL）,胞内ATP含量无明显变化,线粒体膜电位未明显改变;添加高浓度纳米碳后（浓度≥31.25 μg/mL）,胞内活性氧水平有所增加。BY-2细胞内H2O2、MDA含量和抗氧化酶活性随着纳米碳浓度的增加而降低。BY-2细胞毒性评价结果表明,纳米碳的进入并未对BY-2细胞的防御系统造成严重的氧化应激效应。此外,胞内钾离子积累量与H2O2含量以及过氧化氢酶活性（CAT）具有负相关性;胞内钾离子积累量与MDA含量以及抗氧化酶活性（SOD、POD和APX）无相关性。代谢物热图聚类分析结果表明,低浓度纳米碳处理组（对照、0、6.25和31.25 μg/mL）和高浓度纳米碳处理组（62.50和125.00 μg/mL）的代谢物含量有显著性差异。