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随着纳米科技的快速发展和纳米产品的广泛使用，人工纳米材料(engineered nanomaterials，ENMs)的环境生态效应逐渐成为国内外关注的研究热点。目前的研究大多基于植物或微生物进行。但鉴于植物和土壤微生物之间，特别是与共生微生物之间的互作关系，在系统评价ENMs的生态效应时有必要将植物和微生物作为一个整体进行。丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal，AM)真菌是土壤微生物中一类重要的共生真菌，可与陆地上90％的植物建立互惠共生关系。它能增加植物对矿质营养的吸收，改变植物体内重金属含量，增强植物对污染胁迫的抗性。但关于AM真菌对ENMs的生态效应影响和调控机制目前尚不明确。基此，本研究以华北潮土和玉米（Zea may L.）为供试土壤和供试植物，在盆栽条件下模拟不同金属纳米材料纳米银(silver nanoparticles，AgNPs)（0.025、0.25和2.5mg kg-1）和纳米磁性氧化铁(iron oxide magnetic nanoparticles，Fe3O4NPs)(0.1、1.0和10.0mg kg-1)污染水平的土壤，首先利用高通量测序技术分析土壤AM真菌群落结构的变化;然后通过接种苏格兰球囊霉Glomus caledonium90036，分析AM真菌对两种金属纳米材料的植物和微生物效应的影响;最后利用转录组测序技术分析AM真菌对AgNPs生物效应的调控机制。主要研究结果如下: (1)利用Illumina测序技术分析AgNPs和Fe3O4NPs对土壤AM真菌群落结构的影响，发现供试潮土中的AM真菌主要由球囊霉科Glomeraceae、巨孢囊霉科Gigasporaceae、无梗囊霉科Acaulosporaceae和多孢囊霉科Diversissporaceae等组成，其中球囊霉科Glomeraceae占优势地位。随着AgNPs和Fe3O4NPs浓度的升高，玉米植株生物量和土壤溶解性有机碳(DOC)含量下降(p＜0.05)，土壤溶解性Ag、Fe含量增加(p＜0.05)，AM真菌多样性降低、群落结构发生分异(p＜0.05)。在AgNPs和Fe3O4NPs污染土壤中球囊霉属Glomus的相对丰度增加，表明其对NPs具有较强的抗性。同时，AM真菌的生长和功能也受到了影响，AM真菌侵染率和土壤磷酸酶活性下降(p＜0.05)，土壤速效磷(P)含量和玉米植株P含量下降(p＜0.05)。相关性分析表明，AgNPs和Fe3O4NPs导致土壤DOC含量下降是影响AM真菌群落结构的重要因素。 (2)在上述结果的基础上，选用苏格兰球囊霉Glomus caledonium90036为接种物，开展接种AM真菌对AgNPs和Fe3O4NPs的生态效应影响的试验。结果表明，施加高水平的AgNPs（2.5mg kg-1）和Fe3O4NPs(10.0mg kg-1)显著增加了(p＜0.05)玉米植株地上部Ag和Fe含量，提高了抗氧化物酶活性(p＜0.05)，进而显著降低了(p＜0.05)玉米植株生物量和养分含量。与未接种处理相比，接种AM真菌减少了玉米植株Ag含量，改善了玉米植株养分含量，最终显著促进了(p＜0.05)玉米植株生长。与AgNPs不同，在Fe3O4NPs处理下接种AM真菌提高了玉米植株总Fe吸收量，但显著降低了(p＜0.05)Fe的转运比率和玉米植株地上部Fe含量，最终显著促进了(p＜0.05)玉米植株生长。该结果表明，接种AM真菌可缓解AgNPs和Fe3O4NPs对宿主植物的毒害作用，但不同ENMs的作用机制不同:在AgNPs处理下AM真菌减少了玉米植株对Ag的吸收，而在Fe3O4NPs处理下AM真菌减少了Fe向玉米植株地上部的转运。 (3)在分析AM真菌对AgNPs和Fe3O4NPs的植物效应影响的同时，研究了土壤微生物活性、细菌丰度以及细菌群落结构和多样性对AM真菌和AgNPs和Fe3O4NPs的响应。结果表明，放线菌Actinobacteria、酸杆菌Acidobacteria、变形菌Proteobacteria和绿弯菌Chloroflexi等为潮土中的优势细菌类群。施加高水平AgNPs(2.5mg kg-1)降低了(p＜0.05)土壤微生物代谢活性和细菌群落多样性指数和丰度，改变了细菌群落结构;而施加高水平Fe3O4NPs(10.0mg kg-1)也改变了土壤细菌群落结构，降低了(p＜0.05)细菌丰度，但对细菌多样性指数和微生物活性未产生显著影响。接种AM真菌条件下，AgNPs和Fe3O4NPs对微生物的毒性效应削弱，表现为微生物代谢活性降幅和细菌群落结构分异程度均减小。在施加高水平AgNPs处理下,接种AM真菌显著提高了(p＜0.05)细菌多样性指数，这可能是AM真菌通过与其他微生物互作帮助玉米植株抵抗AgNPs的胁迫。不同处理土壤DOC含量的变化与土壤细菌群落变化显著相关(p＜0.05)，AgNPs和Fe3O4NPs的施加引起土壤DOC含量下降可能是导致细菌群落变化的重要因素，接种AM真菌显著缓解了施加AgNPs和Fe3O4NPs造成的土壤DOC含量的下降，从而有利于微生物活性和细菌群落的保持。 (4)在揭示了AM真菌对ENMs植物和土壤微生物效应的影响后，选取高施加水平AgNPs(2.5mg kg-1)处理，通过转录组高测序和反转录定量PCR，研究了AM真菌对AgNPs胁迫下玉米根系转录组的影响。结果发现，AgNPs和AM真菌处理共导致183个差异表达基因。AgNPs胁迫导致差异表达的基因主要涉及植物对胁迫的响应:上调的基因主要与氧化胁迫响应有关，如玉米根系胁迫应答和过氧化氢酶代谢，对金属转运的细胞质囊泡，氨基酸和次生代谢产物合成、氮素代谢;下调的基因主要参与维生素B6、蔗糖和甘油酯代谢。接种AM真菌后导致差异表达的基因总体上调，主要参与植物诱导系统抗性:降解变性蛋白的肽酶、金属分室化和囊泡运输相关基因和参与不饱和脂肪酸、萜类化合物、类黄酮等合成及柠檬烯和蒎烯降解相关基因，从而提高了玉米系统防御性能。此外，参与多糖代谢的基因表达上调，推测可能是AM真菌协同其他微生物帮助植物抵抗AgNPs胁迫的机制。该结果从转录组水平揭示了AM真菌主要通过诱导植物系统抗性提高系统防御性能来应对AgNPs的毒性效应。 本研究将植物-微生物-土壤作为一个整体较全面的评价了两种常见ENMs的环境生态效应，并从植物转录组水平上揭示了AM真菌提高植物抵抗ENMs胁迫的分子调控机制，不仅可为未来ENMs的使用提供理论指导，还可为ENMs污染农田安全生产与调控提供理论基础。