1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
本课题拟探究纳米材料对莱茵衣藻的产氢促进作用，以寻求一种能够利用至实际生产并有效提高衣藻产氢效率的物质，最终促进生物制氢研究的进步。目前，国内外对衣藻产氢的研究大多在碳源、氮源、psii抑制剂以及突变菌株的筛选，主要从氢化酶和电子传递链两个方面进行产氢影响的研究，但是生物制氢的发展仍然处于初期阶段，深入的研究也都还刚刚起步。
氢能源作为一种清洁能源，是未来发展的必然趋势，电解水产氢的高能耗使得氢能源的实际应用显得艰难，而生物制氢以其污染小、成本低、原料为可再生的太阳能和水等特点成为氢气生产的新热点。所以，积极寻求生物制氢的方法以解决未来清洁能源的发展，是很有必要的。
[1] 张全国,李刚.生物制氢技术现状及其发展潜力.新能源产业,2007,4：17 22.
2. 研究的基本内容和问题
目标：纳米材料处理条件下，对莱茵衣藻的产氢影响
内容：经过初期摸索莱茵衣藻的生长培养条件，让其进行缺硫产氢，待基础成熟后，利用纳米材料进行处理，研究纳米材料对莱茵衣藻产氢的生长、产氢量、光合放氧速率和呼吸速率、光合活性、产氢酶活性等的影响。
关键问题：1.莱茵衣藻正常生长培养的最佳条件（包括：温度、光照强度、光照时间、ph值、培养基配置等）
3. 研究的方法与方案
实验方案：见附件
可行性分析：1.莱茵衣藻遗传背景清晰，并具有细胞核、叶绿体、线粒体三套遗传转化系统，有利于分子生物学方面的研究；2.本实验采用传统的TAP培养基进行衣藻生长培养，在缺硫环境条件下抑制PSII光解水放氧，将氧气与氢气的产生在时间上分开，诱导莱茵衣藻的氢化酶产生，促进衣藻产氢；3.纳米材料中的半导体纳米颗粒具有光催化作用，半导体纳米颗粒接受超过其禁带宽度能量的光子作用后，产生光生电子和空穴，与吸附在纳米颗粒表面的物质发生氧化或者还原反应，使物质得到降解，而纳米颗粒自身不产生变化，是一种高效清洁可持续的光催化材料。
4. 研究创新点
利用莱茵衣藻进行产氢培养，在国内是比较新的课题，对其优化产氢的研究处理大多是利用碳源、氮源增加耗氧量或者光合抑制剂减少PSII的放氧，促进氢化酶的产生，但是利用纳米材料进行处理产氢还是首次。
纳米技术是指在纳米尺度（0.1～100nm）范围研究物质特性的一种新兴技术，目前已经发展为诸多学科交叉的新型研究热点，在制药、材料、化学和能源等学科拥有广泛的应用前景。纳米颗粒具有独特的光催化作用，目前在光发酵细菌产氢及光电解水产氢中已有研究，但是利用其进行衣藻光合产氢作用的研究尚还空白，而且，纳米材料在动植物中研究转至原生生物群体也是首次。
5. 研究计划与进展
前期：莱茵衣藻的正常生长培养，测定衣藻生长曲线、叶绿素含量等探究最合适的衣藻生长培养条件；
中期：莱茵衣藻的产氢培养，更换生长培养基为缺硫培养基，测定缺硫条件下的莱茵衣藻生长变化及产氢量，探究最佳的缺硫产氢条件；
终期：纳米材料处理条件下的产氢生长变化，对比同等条件下缺硫培养的产氢量、衣藻生长状态、光合放氧速率和呼吸速率、光合活性、产氢酶活性等的变化，研究纳米材料对衣藻产氢的影响。
