近年来,随着塑料广泛应用于工业、农业、医药、包装等领域,废弃塑料带来的环境污染问题逐渐引起了世界范围内学者的广泛关注。塑料碎片在环境中会被不断分解成微小颗粒,这些产物通常被称为微塑料（粒径小于5 mm）和纳米塑料（粒径小于100 nm）。越来越多的文献表明,纳米塑料对水生生物的生物累积和毒性的负面影响可能比微塑料更严重,与微塑料相比,纳米塑料具有更小的粒径、更大的比表面积和更强的吸附能力,因此,需要更多关于纳米塑料水生生物毒性效应的研究。微藻作为初级生产者,在维护水生生态系统平衡方面发挥着重要作用,其中蛋白核小球藻是一种常见的水华绿藻,在富营养化较严重的水域经常与纳米塑料共存,因此,开展纳米塑料对蛋白核小球藻生理生化的影响研究具有重要意义。聚苯乙烯塑料作为最常见的塑料种类,是电子电器等轻工业的主要材料之一。基于上述研究背景,本论文选取聚苯乙烯纳米塑料为研究对象,研究了纳米塑料在急性暴露、慢性暴露及脉冲式暴露对蛋白核小球藻生理生化的影响,并利用转录组学分析（RNA-seq）,从分子层面进一步揭示纳米塑料对蛋白核小球藻的毒性作用机制,为纳米塑料对水生生物及水生生态系统的环境风险评估提供科学依据和参考。本论文的主要研究成果如下:（1）本论文对比了纳米塑料在急性暴露、慢性暴露和脉冲式暴露下对蛋白核小球藻毒性效应,结果表明,在这三种暴露模式下,纳米塑料与蛋白核小球藻之间均存在一定的抑制与解毒作用。5、10、20、30、40和50 mg/L纳米塑料急性暴露下对藻细胞生长的最大抑制率分别达到10.78%、11.87%、13.78%、24.78%和27.73%。蛋白核小球藻在急性和慢性暴露下,会依靠自身的解毒能力抵御纳米塑料的损伤;但是在多次脉冲暴露下,蛋白核小球藻的解毒能力逐渐失效,说明藻细胞的解毒能力是有限的,纳米塑料对藻细胞产生了毒性累积效应,且这种毒性是不可逆的。因此,纳米塑料对蛋白核小球藻的毒性效应取决于暴露模式、暴露频率、暴露浓度和持续时间。（2）本论文通过微观观察以及生理生化实验,解析了纳米塑料和蛋白核小球藻之间的相互作用。研究发现部分纳米塑料会附着在藻细胞表面,一方面造成了遮光效应,影响叶绿素合成,降低了藻细胞吸收和转化光能的能力,这种损伤直接干扰QA和QB之间的光合电子传递,并降低PSII系统的光能转换效率,电子转移的减少促进了活性氧（ROS）的产生,过量产生的ROS与细胞膜上的磷脂发生反应,导致脂质过氧化和丙二醛（MDA）含量增加另外,并诱发了细胞的抗氧化系统,促进了抗氧化酶超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）的合成;另一方面阻碍了营养物质的传递与运输,藻细胞维持正常运转的能量供给受限。以上两方面影响都会导致细胞膜的流动性和通透性变差,而且损害细胞膜结构,致使细胞膜骨架塌陷、细胞扭曲变形,细胞膜选择透过性功能减弱甚至丧失,影响藻细胞的正常生长代谢过程。（3）发现纳米塑料和藻细胞之间会形成大量的异质聚集,这种异质聚集在暴露前期会对藻细胞造成一定的物理损伤,如细胞壁结构变化和细胞膜损伤,并使微藻失去活性。但随着纳米塑料暴露时间的延长,纳米塑料和藻细胞之间的异质聚集,由于重力作用会造成不断沉降,使纳米塑料连同藻细胞趋向于沉到培养基底部,间接地降低了上层培养液中纳米塑料的浓度,使得上层培养液中的藻细胞获得了更多的光照、生长空间与营养物质,这可能是藻细胞在暴露后期的生长情况逐渐趋于恢复的原因之一。并且,纳米塑料颗粒附着在细胞上,因此介质中的塑料浓度降低,新分裂的细胞在悬浮状态下找不到这些颗粒,生长得更好。（4）本论文利用转录组学分析,发现纳米塑料对蛋白核小球藻的基因表达具有显著影响。研究发现与空白对照组相比,10 mg/L PS-NPs处理组下,蛋白核小球藻显著富集了差异基因573个,其中上调基因259个,下调基因314个;50 mg/L PS-NPs处理组下,蛋白核小球藻显著富集了差异基因2915个,其中上调基因1875个,下调基因1040个。10 mg/L和50 mg/L PS-NPs处理组之间的差异基因共富集分析,发现有468个相同差异基因。GO富集表明,10 mg/L PS-NPs处理组下对藻细胞以下通路有显著影响:氨基酸活化,氨酰t RNA合成酶和连接酶,乙酸代谢,苏氨酸代谢;50 mg/L PS-NPs处理组下,对藻细胞以下通路有显著影响:核酸分解代谢,减数分裂细胞周期,染色体组织,细胞对DNA损伤刺激的反应,细胞核分裂,细胞器分裂,DNA修复。KEGG富集表明,10 mg/L PS-NPs处理组下,藻细胞非同源末端连接通路显著上调,氨酰t RNA合成通路显著下调。50 mg/L PS-NPs处理组下,藻细胞显著上调的通路有:DNA复制,同源重组,错配修复,核苷酸切除修复,非同源末端连接;显著下调的通路有:氨酰t RNA合成,光合作用。GSEA富集表明,10 mg/L PS-NPs处理组下,藻细胞通路呈现上调趋势的有:液泡、细胞器分裂、核分裂、减数分裂过程;50 mg/L PS-NPs处理组下,藻细胞显著上调的通路有:细胞器分裂,细胞核分裂,减数分裂,重组修复,端粒维持,端粒组织,DNA修饰。（5）本论文利用转录组学分析,以揭示纳米塑料与蛋白核小球藻之间的相互作用机制。结果表明,纳米塑料对蛋白核小球藻生理生化的抑制作用主要是影响了藻细胞蛋白质合成与代谢以及光合作用通路,并对藻细胞的DNA造成了损伤,由此引发了DNA修复机制。蛋白核小球藻对纳米塑料胁迫的解毒机制包括以下几个方面:（1）藻细胞会改善自身的离子平衡、离子运输、代谢反应和膜泡运输来调节细胞渗透压;（2）加速受损蛋白质和细胞器降解及受损细胞自溶;（3）同时促进自身细胞分裂、繁殖。