1. 研究目的与意义
1.1 研究背景
众所周知，自由氮占空气的78%，占很大比例。但是氮气的惯性使得它很难与其他物质反应。此外，只有当这种不可缺少的元素以复合形式存在时，大多数生物才能很容易地利用它。固定氮在世界粮食供应中起着至关重要的作用。换句话说，在体外固定氮的哈伯-博世过程需要大量使用燃料，因为它只会在有足够能量的情况下发生。在迫切需要的情况下，植物和农作物过于依赖于化肥的使用，而如今却被证明是肥料的滥用。这些过度使用不仅给生态发展带来了严峻的制约，而且对世界环境造成了严重的危害。然而，作为体内自然自发反应的气态氮转化为氨气，使我们有了一个全新的角度去探索，一种更可行的固氮方法。
在许多菌株中发现了多种固定氮的方法。因为产生高能电子的途径进化到了它们的代谢系统中。更重要的是，植物不能像对待碳那样固定氮，因为缺少一个有效的酶系统，即固氮酶。但有些微生物是这样的。加在一起，这些电子中的能量可以被固氮酶利用，把游离氮转化成氨。
2. 研究内容和预期目标
2.1 研究内容
大肠杆菌细胞改造成能表达固氮酶的细胞，使其有能力原位合成硫化镉纳米晶体。
3. 研究的方法与步骤
3.1 实验材料
本研究以e.coli菌为实验材料，构建全细胞无机-生物杂化催化固氮体系。在正式实验前需准备好培养基、抗生素、金属离子试剂等实验用品。
4. 参考文献
1.wang, l., et al., a minimal nitrogen fixation gene cluster from paenibacillus sp. wly78 enables expression of active nitrogenase in escherichia coli[j]. plos genet, 2013. 9(10):e1003865.
2.fixen, k.r., et al., light-driven carbon dioxide reduction to methane by nitrogenase in a photosynthetic bacterium[j]. proc natlacad sci u s a, 2016. 113(36): 10163-7.
3.brown, k.a., et al., light-driven dinitrogen reduction catalyzed by a cds:nitrogenase mofe protein biohybrid[j]. science, 2016. 352(6284):448-50.
5. 计划与进度安排
（1）2022-2022-1学期17-20周---2022-2022-2学期第1周：接受任务书。查阅资料，确定所选基因，准备开题报告，外文论文翻译。
（2）第2周~第4周：综合相关文献资料，撰写开题报告，原材料制备，完成实验前准备工作，配制各实验所需药品；将nif基因簇转入大肠杆菌，并导入其他必要的编码蛋白的基因。
（3）第5周~第9周：测试nif基因簇、ompa-pbrr蛋白融合体基因表达效果、在培养液中的固氮酶活性。
