鹰嘴豆(Cicerarietinum L.)是印度最古老最主要的栽培豆类作物,根系发达,其主根具有非常好的抗旱性,同时根系固氮能力极强,因此根系对鹰嘴豆的生长发育及使用碳基纳米材料利用效率具有至关重要的作用。碳基纳米材料应用广泛,释放到环境中可能会导致环境污染。由于缺乏对鹰嘴豆作物的了解,不同维度碳基纳米材料对鹰嘴豆幼苗的影响很难评估。在这项研究中,在本研究中探究了三种不同维度碳基纳米材料对鹰嘴豆幼苗生长影响。共设置10个处理,分别为对照(CK);低量碳量子点(C0-25);中量碳量子点(C0-50);高量碳量子点(C0-100);低量多壁碳纳米管(C1-25);中量多壁碳纳米管(C1-50);高量多壁碳纳米管(C1-100);低量石墨烯纳米片(C2-25);中量石墨烯纳米片(C2-50);高量石墨烯纳米片(C2-100),低、中、高量对应碳量相同(25、50、100 mg/L),在18±2°C光/暗光周期的生长室中水培培养14 d,对幼苗生长发育、根系活力、荧光参数、氮代谢、营养元素、碳代谢相关指标以及根尖代谢物进botanical medicine行测定,为进一步了鹰嘴豆幼苗的生长机理及其相对应的代谢途径,为三种不同维度碳基纳米材料调控鹰嘴豆幼苗生长发育提供理论依据。主要研究结果如下:(1)三种维度碳基纳米材料对鹰嘴豆幼苗根系的生长产生抑制作用。在碳量子点施用条件下鹰嘴豆幼苗的生长Panobinostat(长度、根干重、根鲜重)受到不同程度的抑制。与CK处理组相比,C0-25和C0-100处理组显著降低了鹰嘴豆根长27.49%和51.23%。相较CK组,C1-50处理组鹰嘴豆长度、表面积、体积、根尖数、根鲜重分别显著下降了36.33%、20.99%、30.66%、4.99%和50.78%。C2-50处理组对鹰嘴豆幼苗抑制作用最强,包括根长、表面积、体积、根鲜重,与CK处理组相比,分别下降了35.43%、32.65%、36.76%和56.45%。三种碳基纳米材料在不同添加量下促进鹰嘴豆幼苗的根尖数,其中最为显著的是C0-50、C1-100、C2-50处理组,分别达到了556.67、378.33和441.33 Tips。C0-100、C1-25、C1-50处理组平均直径为0.56、0.51和0.51 mm,促进了根系的横向发展。(2)三种维度碳基纳米材料对鹰嘴豆幼苗生长特性都有一定的促进作用,其中二维碳基纳米材料进效果最显著。C1-100处理组根系活力、根系活跃吸收面积和总吸收面积对比CK处理组明显增加195.91%、119.84%和190.89%。C0-50处理组根系活力、根系总吸收面积、根系活跃吸收面积分别较CK处组理高122.66%、55.92%和34.79%。C1-50处理组根系活力、根系总吸收面积、根系活跃吸收面积分别较CK处理组高155.88%、133.44%和73.77%。基于荧光参数分析不同维度碳基纳米材料处理下叶片荧光参数在不同时期的变化特征。结果表明,Phi2在14 d时,C0-25、C1-50、C2-50比CK处理组高41.85%、61.59%和70.79%。Phi NPQ在7 d时,C0-100、C1-25、C2-1000比CK处理组高30.38%、31.21%和22.36%。三种维度碳基纳米材料随着鹰嘴豆幼苗的生长Phi2先增加后减少,Phi NO和Phi NPQ先降低后增加的趋势。(3)不同维度碳基纳米材料添加量不同显著影响鹰嘴豆幼苗碳氮代谢过程。C0-50处理鹰嘴豆幼苗根部可溶性糖、铵态氮、GOT含量比CK处理组高77.28%、91.51%和41.62%。地上部GOT、铵态氮、可溶性蛋白、可溶性糖含量比CK处理组高116.77%、92.21%、31.13%和40.98%。C1-25处理的鹰嘴豆幼苗根部铵态氮、可溶性蛋白、可溶性糖、GOT比CK处理组高92.18%、2.63%、29.82%和59.45%。地上部GOT、铵态氮、可溶性蛋白、可溶性糖含量比CK处理组高180.47%、91.83%、17.51%和19.25%。C2-50处理的鹰嘴豆幼苗根部铵态氮、可溶性糖、GOT、GPT比CK处理组高39.41%、43.68%、181.93%和29.32%。地上部可溶性糖、可溶性蛋白、铵态氮、GOT、蔗糖合成酶比CK处理组高15.83%、34.05%、65.49%、290.87%和7.08%。(4)不同维度碳基纳米材料显著影响了植株对养分的吸收能力。其中C0-25处理鹰嘴豆幼苗根部全磷和全钾的累积量最高,分别比CK处理组高33.99%和22.88%,地上部分别比CK处理组高22.76%和25.74%,根部全氮含量在C0-50处理组达到最大值为33.47%。C2-50处理组,鹰嘴豆根部和地上部全氮含量明显高于CK处理组89.05%和81.55%。C1-50处理组,全氮含量根部和地上部均低于CK处理组14.99%和27.01%。鹰嘴豆幼苗硝态氮和铵态氮含量呈极显著性负相关,在鹰嘴豆幼苗根系中GOT和GPT活性呈显著正相关性,NR和硝态氮含量有显著正相关性。在鹰嘴豆幼苗地上部干重与可溶性蛋白含量呈正相关。可以改善鹰嘴豆苗期形态特征,促进鹰嘴豆幼苗养分吸收,为鹰嘴豆生产后期提供基础。(5)在四个对比组中共检测到27种差异代谢产物,包括氨基酸类、糖类、脂肪酸类、醇类、肌酸类和多元醇类代谢物。多壁碳纳米管处理后,幼苗根尖的天冬酰胺、谷氨酸Enasidenib MW、谷氨酰胺、天冬氨酸、高丝氨酸等氨基酸大量积累。但是石墨烯纳米片使部分氨基酸积累呈下降趋势,但差异不显著,如谷氨酰胺、天冬氨酸、丙氨酸。多壁碳纳米管和石墨烯纳米片差异代谢物主要富集到半乳糖代谢途径,对比CK处理组,参与这一代谢途径的肌醇呈现上升的趋势。碳量子点和多壁碳纳米管处理下,根尖中显著积累了有机酸和柠檬酸。其中柠檬酸和苹果酸也是三羧酸循环的主要代谢产物,因此碳量子点和多壁碳纳米管促进了三羧酸循环中酸类物质的代谢。