在过去的10年里,纳米技术有着突飞猛进的发展。纳米材料和纳米产品日趋丰富的同时,越来越多的人开始担忧纳米材料可能对生态环境产生的潜在影响。因此,纳米材料的生物学效应的研究工作也逐渐展开。富勒烯(C60)作为一种典型的纳米材料在实际中有较为广泛的应用。据Frontier Carbon Corporation估计,每年大约有10 t的C60的排放到土壤、大气和水体中。C60在水中以粒径为5~500 nm的聚集体(nC60)形式存在,是 C60在环境中最常见的存在形式之一。nC60对真核细胞和原核细胞均可产生毒性效应。对于原核生物而言,较为一致的看法是nC60可抑制细菌的生长,如对E.coli K12、Bacillus subtilis等的生长具有明显抑制作用。然而,nC60的生物学效应仍存在较大的争议。一些研究表明 nC60能增加E.coli AMC198的存活率,且并不影响例如Aeromonas sp.等微生物的生长。因此,nC60的生物学效应可能受多个方面的影响。nC60对微生物生长及代谢影响会随着受试菌株的选择不同而表现出不同的作用效果。本实验选择一个反硝化菌群和从该菌群中分离的纯培养物为研究对象,从群落结构、纯培养物的生长代谢两个方面来评估nC60对细菌及群落的影响。实验结果表明nC60的生物学效应很大程度上受环境因素的影响。在有氧偏酸条件中,nC60能显著改变菌群的结构。群落中 Geobacillus sp.的丰度因 nC60的加入而降低,而 Acidovorax sp.、Cloacibacteria sp.和Bacillus sp.的丰度因nC60的加入而增高。这个现象表明nC60可能即可以抑制某些菌的生长,同时也能促进另外一些菌的生长。利用细菌纯培养物探究nC60生物学效应的实验中发现,Brucella sp.的生长不受nC60的影响,但 nC60可抑制 E.coli的生长速率并降低其平台期的生物量。而对于Bacillus cereus来言,0.5~9 mg L-1的nC60可增加其平台期的生物量,表现出促进其生长的效果。当nC60浓度小于3 mg L-1时,这种生长促进效应会随着浓度的的增加而增强。当nC60浓度大于7 mg L-1时,促进生长的作用效果随浓度的增加而减弱。在蛋白表达方面,高浓度的nC60可显著提高Bacillus cereus胞内的SOD活力,从115 U mL-1提高到130 U mL-1。nC60对Bacillus cereus的反硝化能力亦有显著的影响。加入5 mg L-1的nC60之后,硝酸盐的降解率由35％提高到55%,同时亚硝酸盐的积累量从33μg mL-1降低到25μg mL-1。这些结果表明nC60的生物学功能可能存在多样性,其生物学效应可随作用对象而发生改变。本研究从全新的角度研究了富勒烯对某些微生物的生长促进作用,揭示了富勒烯对生态环境作用的复杂性。其中Bacillus cereus反硝化能力的提高也暗示了富勒烯在污水处理领域潜在的应用价值。