生物矿化是目前国际上一个十分活跃的研究领域。所有的生物体内都含有生物矿化硅，它是生物体所必需的元素，是很多生物体的骨架结构材料，甚至参与主要的新陈代谢过程。本论文主要是从水稻中提取出了纯净的生物矿化硅并研究了其结构和性质，并利用赖氨酸人工诱导出了SiO₂纳米结构。具体内容和结果如下： 1．从众多的提取硅质体的方法中确定了一套可行的湿氧化法来提取水稻中的硅质体，该方法不但可以快速、大量地提取硅质体，而且不会改变硅质体本身的物理化学性质。利用该方法从水稻中得到了纯净的、形态完整的哑铃形、扇形和乳突形硅质体。通过分析哑铃形硅质体的元素成分发现，哑铃形硅质体内的主要元素就是Si和O，其他可能和其内部生物有机体相关的N、P、C等元素几乎观察不到。实验中得到的乳突形硅质体的种类比较完整，有锐型单、双峰形乳突和钝型单、双峰形乳突和钩毛等。尽管哑铃形硅质体和乳突形硅质体都具有特定的精美形态，但是XRD的分析结果显示，这些硅质体都是无定形态的。 2．通过TEM、BET、SAXS等手段对湿氧化法得到的乳突形硅质体的结构进行了深入研究，首次确定了乳突形硅质体是由直径为4±2 nm的SiO₂纳米粒子组成的层状介孔材料。另外，文中还对利用不同的提取方法得到的稻 吉林大学硕士学位论文壳中硅质体的性质进行了比较研究。结果表明，湿氧化法得到的乳突形硅质体是无定形态的510:介孔材料，高温锻烧后，其形态、孔径等基本性质都保持不变。而利用干灰化法从稻壳中直接提取的硅质体是方晶石型的5102材料。从元素分析和氨基酸显色反应等结果可知，乳突形硅质体内含有的生物有机组分的含量很少，并且不含有氨基酸或蛋白等生物大分子。 3.以N几5103作硅源，用不同链长的寡聚赖氨酸（由单体到四聚赖氨酸）作为生物催化剂和模板剂，在中性条件下合成5102纳米结构。结果发现，寡聚赖氨酸对硅酸的聚合有催化作用，而且随着寡聚赖氨酸所含赖氨酸残基数量的增加，硅酸聚合的反应速度加快。但是含有三个或三个以下赖氨酸残基的寡聚赖氨酸只能加快硅酸聚合的反应速度，但不能形成具有确定形态的5102。含有四个赖氨酸残基的寡聚赖氨酸分子的催化作用显著增强，可迅速诱导生成由200一250run的5102纳米粒子构成的链状纳米结构。这一结果确定了四聚赖氨酸是诱导形成确定形态的5102纳米粒子的最小寡聚赖氨酸功能单元。 本论文的研究结果加深了对高等植物生物矿化硅的结构和性质及生物矿化硅的生长机理的认识，为生物仿生材料的发展提供了新的思路。