微塑料污染在水环境中广泛存在,通过经口暴露对水生生物肠道造成了潜在健康风险。已有研究表明,粒径是微塑料肠道毒性的重要影响因素,但粒径效应的作用机制尚不清晰。在现有的微塑料肠道毒性研究中,毒性检测技术较为单一并多以表型研究为主,缺少从细胞水平对微塑料毒性作用的系统研究。肠道细胞功能通常与肠道菌群紧密相关,因此可以通过肠道微生物变化探究微塑料肠道毒性的作用机制。基于以上背景,本研究以粒径为100 nm、5μm和200μm的聚苯乙烯微塑料（PS-MPs）为代表,将斑马鱼暴露于PS-MPs浓度为500μg/L的饲养水中21d,系统研究微塑料颗粒的毒性效应及其机制。具体研究内容包括:1、不同粒径微塑料对斑马鱼肠道的毒性作用;2、斑马鱼肠道中不同细胞类型对微塑料暴露的异质性响应;3、基于微生物组的不同粒径微塑料肠道毒性效应探究。具体研究结论如下:（1）通过各项表型毒性检测,发现三种粒径PS-MPs均未造成斑马鱼肠道损伤或炎症因子活性增加,但100 nm PS-MPs诱导了肠道内粘液体积显著增加。PS-MPs引起了斑马鱼肠道代谢谱图变化,其中5μm PS-MPs组代谢变化最显著。100 nm PS-MPs主要影响斑马鱼肠道嘌呤代谢,而微米PS-MPs暴露均造成脂肪酸降解和氨基酸代谢异常,在氨基酸代谢中,5μm PS-MPs起激活作用,而200μm PS-MPs主要起抑制作用。（2）利用单细胞转录组测序技术,本研究共识别了9种斑马鱼肠道细胞类型和细胞亚群,其中M1巨噬细胞是PS-MPs毒性作用的靶标细胞。三种粒径PS-MPs均引起了斑马鱼肠道免疫细胞功能障碍,改变了吞噬体、免疫系统调节等通路,在其他生物学通路中则表现出明显的粒径效应。100 nm PS-MPs暴露抑制了M1巨噬细胞和T细胞内活性氧相关基因和通路。微米PS-MPs对M1巨噬细胞作用明显,5μm PS-MPs和200μm PS-MPs分别特异地影响了细胞内溶酶体通路和细胞表面受体信号转导通路。除免疫细胞外,100 nm PS-MPs还表现出对分泌细胞的特异毒性作用,上调了与粘液分泌相关的基因和通路。（3）三种粒径PS-MPs均改变了斑马鱼肠道内的微生物多样性和群落结构,基于联合分析发现这些变化与斑马鱼肠道代谢具有相关性。各暴露组诱导了肠道内不同致病菌丰度增加,具有明显的粒径效应。其中,200μm PS-MPs组内丰度增加的致病菌数量最多,包括了弧菌属（Vibrio）和乳球菌属（Lactococcus）等6种致病菌。联合分析微生物和转录组学信息发现,100 nm、5μm和200μm PS-MPs组内致病菌丰度的增加分别与M1巨噬细胞中活性氧代谢通路、溶酶体通路和细胞表面受体信号转导通路中的基因变化有关。综上所述,100 nm、5μm和200μm PS-MPs均对斑马鱼肠道代谢、肠道细胞功能和肠道微生物产生显著影响,但在具体的代谢通路和转录通路中有较大差异,并且导致不同的致病菌丰度增加。100 nm PS-MPs对分泌细胞显示出明显的毒性作用,5μm PS-MPs对肠道内代谢组的影响显著,而200μm则提高了肠道内致病菌感染的风险。本研究从单细胞水平系统地探究了不同粒径微塑料对斑马鱼的肠道毒性及其作用机制,梳理了微塑料暴露中微塑料-肠道细胞-微生物的相互作用。