纳米材料一般是指结构单元尺寸在一至上百纳米间的颗粒,因为尺寸微小,具有独特的物理化学性质,被广泛应用于纺织化工、机械电子、生物医药,催化和材料科学、环境分析等领域。纳米材料的广泛应用直接导致了其不可避免地会被释放到环境中,从而可能对整个生态系统和环境产生不可预知的影响。而植物作为生态系统的重要组成部分,纳米材料对其影响是不可忽略的。目前有关纳米材料对于植物影响的研究工作相对较少,尤其是在遗传毒学机制层面的研究,目前尤为缺乏。本论文的研究工作中,通过电镜表征所选用的三种纳米材料,将拟南芥分别暴露于含有金属(氧化物)纳米材料的培养体系中(所选纳米材料分别为氧化锌、银、二氧化钛),检测其对相关发育指标的影响。并进一步以DNA损伤修复之同源重组频率和表观转录沉默基因(TGS)的激活作为遗传学终点,检测不同种类不同粒径的金属(氧化物)纳米材料对拟南芥基因组稳定性的影响。同时还探究了纳米材料诱导拟南芥基因组不稳定性的相关机制。本论文有如下研究结果：1.粒径不同、种类不同的金属(氧化物)纳米材料,经由透射电镜表征,可见形态各异,粒径为20 nm的纳米氧化锌呈近球形,粒径为90-200 nm的纳米氧化锌材料,呈不规则棒状形态,叠加分布；粒径为10 nm的纳米银材料,近球形,有团聚现象,粒径为60 nm的纳米银材料为外形较大小为规整的近球形；粒径为21 nm的纳米二氧化钛材料,大部分接近圆型,容易发生团聚,粒径为小于100 nm的纳米二氧化钛材料,大部分为近球形或者椭圆形；2.以同源重组频率为生物学检测终点,发现三种纳米材料均不同程度的引起拟南芥同源重组频率的增加；以同源重组相关基因AtRAD54基因以及AtRAD51, AtXRCC3, AtDMCl的表达水平为检测终点,共同证明了同源重组修复机制的启动,研究结果表明,选取的三种纳米金属(氧化物)材料(氧化锌、银、二氧化钛)均可以在一定浓度条件下在DNA水平上诱导了基因组不稳定性；以转录沉默基因的激活为检测终点,结果发现三种纳米材料不同粒径在一定浓度处理条件下能够激活受转录基因沉默机制调控的TGS-GUS基因、TSI以及180bp等相关基因的表达,结果表明纳米材料能够在表观调控水平诱导基因组不稳定性。亚硫酸盐修饰检测了TGS-GUS位点的甲基化情况,发现不同纳米材料诱导的甲基化变化情况不同；3.进一步探讨在纳米材料诱导拟南芥基因组不稳定性的相关机制,经过ICP-MS分析,在仅有根部暴露在不同的纳米材料中,拟南芥地上部分相应元素的含量呈现出不同的改变,其中锌元素大量上升,银元素和钛元素在地上部分含量几乎不变。推测纳米材料可能引起植物的类系统性反应,水杨酸信号通路在植物类系统性反应中起主要作用。以水杨酸突变体为实验材料,证明在水杨酸途径受阻的情况下,纳米材料造成的基因毒性影响降低。以水杨酸途径相关基因的表达水平为检测终点,结果表明水杨酸途径的相关基因表达水平均有变化。DMSO清除了ROS以后,纳米材料造成的基因毒性影响降低。测得纳米材料会引起拟南芥ROS水平上升。