伴随着纳米科技的迅速发展,具有高效广谱抗菌性能的纳米银已经被大量的生产,并被广泛应用到生物医药、日常生活等领域。纳米银在生产、储运、使用及弃置等环节会不可避免的进入到环境（如大气、土壤和地表水等）,并在环境中发生迁移转化过程。越来越多的研究已经表明,环境中的纳米银可通过多种途径（如呼吸、摄食等）进入到生物体内,并可沿着食物链进行传递,进而对生态环境和人类健康产生负面影响。而之前的纳米银生态毒性效应研究一般实验周期长、影响因素也比较多,并且多集中在单一模式生物和单一暴露途径的毒性效应研究,一旦生物体生长繁殖受阻或出现个体死亡以至最终导致生态系统结构和功能的破坏,此时已经到了对生态系统造成了不可逆转的晚期影响阶段。一般而言,纳米银对生态系统的影响,最初是从生物体内的大分子（如核酸、蛋白质等）开始的,然后逐步在细胞、器官、组织、个体、种群和生态系统等各个水平上反映出来,这种早期的影响对生态系统的健康评价具有最大的预测价值。因此,本论文以水生态系统中常见的斜生栅藻和大型溞为模式生物,运用转录组测序技术,在分子细胞水平上开展纳米银的生物效应和毒性作用机理研究,为纳米银的环境风险评价提供科学的依据。主要研究成果如下:（1）成功制备出具有荧光特性的纳米银。我们采用“自下而上”的方法,将还原性型的谷胱甘肽作为巯基配位体,通过还原剂NaBH₄将银离子还原后得到纳米银颗粒。表征结果显示纳米银的粒径小于1.5nm且分散均匀,在489nm处有明显的紫外-可见吸收峰。当用430nm的可见光激发后,纳米银可在650nm处发射出强烈的红色荧光。运用电喷雾电离源质谱和基质辅助激光解吸飞行时间质谱分析后,纳米银的分子结构可表示为:Ag₁₆（SG）₉。（2）纳米银对斜生栅藻细胞的毒性作用。我们将不同浓度的纳米银暴露给斜生栅藻细胞96h后,研究发现:与对照组相比,在整个实验周期内（0⁹6h）,藻细胞的浓度随着纳米银浓度的升高而逐渐下降,并表现出传统毒理学中的浓度-效应关系,表明纳米银对斜生栅藻的生长具有明显的抑制作用;而在暴露实验前期和中后期,叶绿素a含量却分别呈现出下降的趋势和Hormesis低剂量的“J型”和倒“U”型兴奋效应。藻类的生长抑制作用表明斜生栅藻细胞对纳米银的毒性作用非常的敏感,可作为外来有毒化合物对水生态系统毒性作用的指示生物。我们选择TEMPO作为自旋捕获剂,利用电子顺磁共振技术首次在经纳米银暴露后的藻细胞内建立了一种生物体内活性氧自由基的直接捕获方法,结果证明纳米银对藻细胞的毒性作用与活性氧自由基无关。此外,我们基于纳米银在650nm处的荧光能够与藻细胞的叶绿素荧光重合的特性,运用激光共聚焦扫描显微镜并结合透射电子显微镜建立一种纳米银颗粒被斜生栅藻细胞摄取的表征新方法,结果显示纳米银颗粒可以通过胞吞作用过程进入到藻细胞中。（3）纳米银对斜生栅藻细胞的毒性作用是纳米银的颗粒特性及其溶解出银离子共同作用的结果。为了区分纳米银及其释放的银离子对藻细胞毒性作用的贡献率,我们首先采用透析的方法测定了纳米银在纯水和SE培养基中溶解出的银离子浓度,结果表明纳米银在纯水和SE培养基中比较稳定,溶解的银离子浓度均在^μg/L范围。然后,我们选取L-半胱氨酸作为银离子的螯合剂,将斜生栅藻（5.0¹0.0×10⁵cell/mL）分别暴露于纳米银（135μg/L）、纳米银（135μg/L,含L-半胱氨酸）及三种不同浓度的银离子溶液（浓度大小与纳米银释放的银离子含量相当）96h。实验表明,加入L-半胱氨酸的纳米银处理组中藻细胞浓度（0⁹6h）和叶绿素a含量（0⁴8h,中后期却表现为Hormesis“J型”低剂量的兴奋效应）明显高于未加入L-半胱氨酸的纳米银处理组,说明银离子的确对藻细胞具有毒性作用。荧光法的检测结果表明纳米银和银离子处理组中均未检测到活性氧自由基。藻细胞浓度和活性氧自由基等生理生化指标的测定以及纳米银的细胞内摄分析研究均从不同角度证明了纳米银对斜生栅藻的毒性作用取决于纳米银的颗粒特性及其溶解出银离子,而与活性氧自由基无关。叶绿素a的抑制作用及Hormesis兴奋效应表明纳米银对斜生栅藻的光合作用具有复杂的影响,因此需要在分子水平上进一步考察纳米银对斜生栅藻的光合作用毒性。（4）纳米银及其溶解的银离子对斜生栅藻的毒性作用最终通过藻细胞的光合作用毒性表现出来。我们将斜生栅藻（5.0¹0.0×10⁵cell/mL）分别暴露于纳米银（135μg/L）、纳米银（135μg/L,含L-半胱氨酸）及三种不同浓度的银离子溶液96h,采用浮游植物分类荧光仪测定暴露后藻细胞的光化学量子效率等光合作用参数,研究发现纳米银及其溶解的银离子可以影响藻细胞对光能的利用效率。然后我们创新性的运用纳米银自带荧光的特性,采用激光共聚焦扫描显微镜测定了纳米银及银离子暴露后藻细胞荧光强度的变化情况,从荧光定量分析的角度进一步验证了纳米银及溶解的银离子对藻细胞的联合毒性作用及藻细胞对纳米银的摄入。最后,我们利用转录组技术考察了纳米银及银离子对斜生栅藻细胞光合作用的影响,研究结果表明藻细胞的光合作用毒性主要是纳米银的颗粒特性及其溶解出银离子共同作用的结果。在光合作用光反应阶段,与对照组相比,纳米银（无和含L-半胱氨酸）及银离子处理组藻细胞中部分负责编码光合单位核心复合体蛋白的基因表达量均出现下调（如psbA等）,进而干扰了正常的光反应电子传递及产生ATP的光合磷酸化过程。同样在暗反应阶段,三个银处理组藻细胞中负责编码关键酶Rubisco小亚基的基因表达量也出现下调（如rbcs等）,表明纳米银及其溶解的银离子可在分子水平上对斜生栅藻的光合作用过程产生影响。此外,我们还通过荧光定量PCR技术进一步验证了上述光合作用相关差异表达基因。（5）经纳米银和银离子暴露的斜生栅藻细胞能够对大型溞产生毒性作用。我们首先将斜生栅藻（5.0¹0.0×10⁵cell/mL）分别暴露于纳米银（135μg/L）、纳米银（135μg/L,含L-半胱氨酸）及三种不同浓度的银离子溶液96h。然后将分离后的上述藻细胞暴露给大型溞48h后,采用转录组技术考察了大型溞在摄入经纳米银（无和含L-半胱氨酸）和银离子暴露的斜生栅藻细胞后的基因毒性作用。研究发现斜生栅藻细胞富集的纳米银和银离子可以通过摄食途径进入到大型溞体内,而且三个银处理组大型溞细胞内负责编码磷脂酶PLA2G和磷脂酶D基因的表达量均下调,导致磷脂酶的合成量下降,进而影响到大型溞小肠正常的消化功能及磷脂类脂质的代谢过程。该研究表明纳米银和银离子对生物体的毒性作用一般最初是从生物体内的分子水平上开始,然后逐步在细胞、器官及个体上显现出来。而以转录组为代表的组学技术具有大规模和高通量的特点,有助于我们在分子水平上开展纳米银的毒性作用机理及其环境风险评价方面的研究。