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伴随纳米技术的快速发展,纳米材料在人类生活生产各领域中的应用需求日益增长。近年来,纳米材料（大多为金属纳米材料）已经作为肥料、农药等农业制剂逐渐应用于农业生产中。然而,潜入农业生境中的纳米材料会对植物生长及其微生物群落产生何种效应,已成为纳米生态环境研究领域中的热点问题。考虑到纳米材料进入土壤中会发生团聚、老化等环境化学行为,可能会影响其原先颗粒的毒性效应。本研究拟选取原始态氧化锌纳米颗粒（pZnO NPs）及其老化产物纳米硫化锌（sZnO NPs）为供试材料,使用豆科模式植物蒺藜苜蓿作为供试植物,采用土壤暴露实验,从生理水平、亚细胞水平以及分子水平研究pZnO NPs和sZnO NPs胁迫下蒺藜苜蓿的响应过程,结合转录组学比较分析不同锌处理下蒺藜苜蓿基因转录表达谱并从中发掘差异性表达基因与相关代谢通路;此外,另通过高通量测序技术分析土壤微生物群落的响应变化趋势,从“植物-微生物”整体出发,多角度阐释pZnO NPs与其老化产物sZnO NPs对蒺藜苜蓿及土壤微生物群落的环境效应。主要研究结果如下:1. 三种锌处理高浓度暴露(500 mg·kg-1)均显著抑制蒺藜苜蓿的茎伸长与生物量的积累（包括鲜生物量和干生物量）,而低浓度组(100 mg·kg-1)无显著效应。ZnSO4和pZnO NPs处理组低、高浓度暴露下均导致蒺藜苜蓿根干生物量及根瘤数量显著减少,而sZnO NPs仅在高浓度暴露时出现相似的负面效应。三种锌形式暴露组中茎叶与根部Zn累积含量显著高于对照组,且根部的Zn积累水平显著高于茎叶部分。2. ZnSO4、pZnO NPs和sZnO NPs土壤暴露均引起了蒺藜苜蓿叶片亚细胞结构不同程度的损伤。pZnO NPs和sZnO NPs处理组在高、低浓度水平暴露时,均可导致叶绿体发生膨胀和变形,且高浓度暴露可导致叶绿体内部淀粉粒数量显著增多、体积明显变大,而ZnSO4处理仅在高浓度暴露水平下发生叶绿体膨胀现象。此外,高浓度ZnSO4和sZnO NPs显著降低了蒺藜苜蓿叶片叶绿素a与叶绿素b的含量,但pZnO NPs对叶绿素含量无显著影响。3. pZnO NPs和sZnO NPs处理低、高浓度暴露均显著提升土壤可溶性有机碳（DOC）的含量。纳米颗粒组（pZnO NPs与sZnO NPs）与锌离子组（ZnSO4）等三种锌形式暴露胁迫下土壤细菌微生物群落组成与结构表现出各自截然不同的响应特征,而且相同处理高、低浓度组间也存在显著差异。与细菌群落相比较,真菌群落组成与结构多样性响应灵敏度不高;与对照组相比较,仅ZnSO4处理组真菌结构多样性表现出显著差异,而pZnO NPs和sZnO NPs处理组差异性较小。三种锌形式处理组对于土壤细菌群落丰度的影响一致,其中土壤变形菌门（Proteobacteria）相对丰度相比于对照组上升约10%,而蓝细菌门（Cyanobacteria）相对丰度显著下降。而对于土壤真菌群落丰度而言,在门水平下,ZnSO4高低浓度暴露导致子囊菌门（Ascomycota）的相对丰度显著增加（约30%）,同时接合菌门（Zygomycota）与担子菌门（Basidiomycota）的相对丰度显著下降,高低浓度pZnO NPs处理组的担子菌门（Basidiomycota）相对丰度相比于对照组显著升高,而高低浓度sZnONPs未对土壤真菌群落丰度造成显著影响。4. pZnO NPs与sZnO NPs处理组转录水平上的基因表达图谱显著差异于对照组和ZnSO4处理组,且pZnO NPs与sZnO NPs两者之间转录图谱也存在较大的差异。对于茎叶部分而言,GO富集分析显示pZnO NPs暴露胁迫显著影响了蒺藜苜蓿氧化还原进程相关的基因（氧化还原酶活、氧化应激等）,而sZnO NPs暴露下苜蓿差异表达基因高度富集于与刺激响应、细胞膜组分相关的GO功能分类。KEGG富集分析表明pZnO NPs和sZnO NPs处理组中差异表达基因均显著富集于植物激素信号转导、萜类化合物合成及不饱和脂肪酸合成相关通路。对于根部的分析,pZnO NPs暴露显著干扰了蒺藜苜蓿根部与刺激响应和细胞膜组分相关的基因的表达,sZnO NPs处理组中差异表达基因主要富集在催化活性等GO功能分类,KEGG富集分析显示pZnO NPs和sZnO NPs均干扰了蒺藜苜蓿根部的糖代谢、苯丙烷类生物合成以及氨基酸代谢进程。综上,本研究初始的pZnO NPs与其老化产物sZnO NPs供试浓度暴露均对蒺藜苜蓿的生长造成负面影响,三种锌形式处理均影响了蒺藜苜蓿叶片亚细胞结构,但pZnO NPs与sZnO NPs胁迫对于叶绿体亚细胞结构的损伤程度要略强于ZnSO4;基因转录表达水平上,三种锌形式处理诱导的转录图谱间存在显著差异,且pZnO NPs与sZnO NPs处理组诱导的差异表达基因所参与的一些生物进程表现出各自的不同;此外,纳米颗粒处理组（pZnO NPs与sZnO NPs）与锌离子组（ZnSO4）比较,它们之间土壤细菌与真菌群落组成与结构多样性也存在明显差异。由生理生长水平、亚细胞结构以及分子水平不同层次上“苜蓿-土壤微生物”的响应过程与特征差异性可知,pZnO NPs和sZnO NPs对于蒺藜苜蓿与土壤微生物群落的毒性机制显著不同于锌离子（ZnSO4）。同时,老化产物sZnO NPs表现出不同于初始态pZnO NPs的毒性效应,表明土壤中纳米颗粒的环境转化过程对于ZnO NPs生物效应具有一定的调控作用。