随着广谱抗生素的过度使用而引发的抗生素耐药问题日趋严重,世界卫生组织(WHO)己将抗生素抗性基因(ARGs)作为21世纪威胁人类健康的重大挑战之一。细菌产生抗生素抗性基因的原因之一是由于过度使用和滥用抗生素导致细菌产生抗生素抗性突变；另一主要原因是细菌通过水平转移的方式(转化、转导和接合)获得抗生素抗性基因。其中接合是环境中最常见、最有效的水平转移方式,是借助质粒并通过细胞与细胞接触发生DNA的转移。细菌抗生素抗性基因往往编码在可移动质粒上,通过质粒接合转移在细菌间进行传播。接合转移受许多环境因素的影响,而环境水体是细菌发生耐药基因水平转移的重要场所。由于纳米TiO2具有比表面积大,光催化活性高,化学性质稳定等特点,因而成为优良的光催化材料,并被广泛用于空气净化、污水处理和消毒杀菌等方面。然而,纳米TiO2在环境中的残留对环境、生物以及人体的负面影响正在引起人们重视。大量研究表明,纳米TiO2可产生大量活性氧,破坏细菌细胞膜,影响蛋白质和基因,载带DNA或RNA分子进入动物和植物细胞。现在,水环境中存在着大量耐药菌和纳米TiO2,纳米TiO2是否影响耐药基因在细菌间传播还不清楚。本研究基于以上事实提出,水中纳米TiO2可作用于细菌细胞膜和/或调控基因表达,促进细菌耐药基因接合转移的假说,并建立质粒介导的接合转移模型,研究水中纳米TiO2对细菌耐药基因接合转移的影响及规律,分析纳米TiO2作用过程中各种因素的影响规律,从细胞生物学、生物化学、分子生物学角度探讨了纳米Ti02促进细菌耐药基因接合转移机制。主要研究结果如下：研究结果表明,纳米Ti02可以显著地促进RP4接合转移,而且随着纳米TiO2浓度的升高,这种促进作用先逐渐增强再减弱。在0.5mmol/L纳米Ti02干预下,接合4h后接合转移频率上升约100倍,1mmol/L干预组产生的接合转移频率最高,是空白对照组的150倍左右,随后开始下降。纳米TiO2的作用效果随浓度的变化有峰值出现,可能原因是纳米Ti02在对RP4接合转移有促进作用的同时,能够使细胞产生严重的氧化应激反应,对细菌细胞产生毒性,造成细菌死亡。纳米TiO2促进RP4接合转移的作用随着初始菌密度的升高而增强。随着接合时间的延长,纳米TiO2对RP4接合转移的促进作用先升高再下降,其中1mmol/L纳米TiO2干预下,24h时接合转移频率达到最大值,为空白对照的1500倍,随后开始下降。而且随着温度的提高,相同浓度处理组的接合转移频率也逐渐升高,即温度越高接合转移频率越高,但高于15℃后差异不太明显。在水体中pH值对纳米TiO2促RP4接合转移没有显著影响。机制研究发现：透射电镜结果表明,纳米TiO2对细菌细胞膜产生影响,细胞膜表面变得不光滑,部分细胞膜发生溶解。纳米TiO2浓度越高对细菌细胞膜影响越严重。大颗粒TiO2却无类似的结果,.说明纳米TiO2的纳米结构是产生细胞膜损伤的主要因素。纳米TiO2对细菌细胞膜的影响为供、受体菌的细胞膜融合和DNA跨膜转运创造了便利条件。纳米TiO2通过抑制korA和korB的mRNA表达,激活了trbBp基因的mRNA表达,进而促使供、受体菌间形成“接合桥”,促进了接合转移的第一个过程。电镜结果也证实纳米TiO2使形成的“接合桥”数量增加。同时纳米TiO2通过抑制korB和trbA的mRNA的表达,激活了trfAp基因的mRNA表达,促使RP4质粒的转移与复制,促进了接合转移的第二个过程。总的来说,纳米TiO2能通过影响细菌细胞膜状态,影响接合转移过程相关的调控基因mRNA表达而促进了接合质粒的接合转移的发生。本研究工作发现纳米TiO2具有促进水环境中耐药质粒接合转移的现象,并且初步探讨了其机理,提出了纳米TiO2可能会促进细菌耐药性在水环境中的传播,危害水环境安全,并有可能危害人类健康。该研究丰富了纳米材料的生态风险理论,为纳米材料的污染防护理论提供了理论依据。