提高植物的光合效率是满足不断增长的人口和不断变化的气候条件下的食物需求所必须解决的一项重大挑战。初始的羧化反应会极大地限制光合作用，该过程能够在RuBisCO酶的催化下将CO₂会转化为有机酸3-PGA。RuBisCO对CO₂的亲和力很差，并且RuBisCO位点的CO₂浓度也会受到大气中的CO₂通过不同叶室扩散到反应位点的限制。除了基因工程，纳米技术也能够通过基于材料的方法来增强光合作用。有鉴于此，瑞典林雪平大学Eleni Stavrinidou开发了聚乙烯亚胺基纳米颗粒来增强羧化反应。

本文要点：

（1）研究发现，该纳米颗粒能够以碳酸氢盐的形式捕获CO₂，并增加与RuBisCO酶反应的CO₂，进而在体外实验中提高20%的3-PGA产量。此外，该纳米颗粒也可以通过叶片渗透引入植物，功能化修饰的壳聚糖低聚物使得它们不对植物产生任何毒性作用。在叶片中，该纳米颗粒主要定位于胞外空间，并也会自发地到达叶绿体，以进行光合作用。

（2）二氧化碳负荷依赖的荧光实验表明，该纳米颗粒能够在体内保持捕获CO₂的能力，进而可以在植物体内重新装载大气中的CO₂。综上所述，该研究结果有助于开发新型的纳米材料基植物CO₂浓缩机制，以提高光合效率和植物整体的二氧化碳储存。

Cyril Routier. et al. Chitosan-Modified Polyethyleneimine Nanoparticles for Enhancing the Carboxylation Reaction and Plants’ CO₂ Uptake. ACS Nano. 2023

DOI: 10.1021/acsnano.2c09255

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c09255