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随着纳米技术的疾速发展,人工纳米材料及其产品已得到广泛应用,并通过多种方式被释放到环境中。近年来,纳米材料所引发的潜在环境与健康风险已日益受到关注,其生物安全性及生态毒理效应也逐渐成为环境科学领域的研究热点。TiO2纳米材料因其固有的稳定性和优越的光催化性能而被应用于众多领域。大量的研究表明,纳米TiO2光催化所产生的活性氧自由基（ROS）可损伤细胞膜,并抑制细菌生长。但是目前关于纳米TiO2环境效应的研究多集中于光激发对细胞个体的急性毒性,而其对微生物群体行为的非毒性胁迫效应的研究尚未见报道。因此,本论文以纳米TiO2作为研究对象,探究其在低光强激发条件下对Escherichia coli K12细菌群体行为的影响,并从细菌群体感应调控的角度出发,阐释其对生物膜形成过程的非毒性胁迫机理。本研究初步获得了以下几个结论:（1）实验中TiO2（浓度分别为50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L）和UV（光强分别为150μW/cm2、300μW/cm2、450μW/cm2）单独处理对E.coli K12个体细胞增殖均无明显的抑制作用。但TiO2和UV的联用会显著降低培养前期E.coli K12生物膜的形成量。当达到稳定期后,生物膜逐渐恢复到正常生长水平。结果显示出纳米TiO2光催化并不会完全阻碍E.coli K12生物膜的生长,而是延迟了形成过程的起始。（2）根据实验结果确定了最适光催化条件:TiO2浓度为100 mg/L和UV强度为150μW/cm2。在此条件下,利用绿色荧光蛋白GFP对E.coli K12细胞进行标记,并三维重构生物膜的微观结构。结果显示,纳米TiO2光催化处理会严重阻碍E.coli K12生物膜的正常发育,不仅使E.coli K12生物膜的生物量显著降低,而且也导致其结构更为松散。（3）E.coli K12生物膜形成过程中细菌群体感应信号分子AI-2活性与生物膜的形成相关。培养前10 h中,伴随着生物膜发育受到抑制,AI-2活性的增加也受到TiO2光激发处理的影响。由于AI-2信号分子的产率会随着菌体密度的提高而逐渐升高,因此在TiO2光催化处理条件下,AI-2信号分子仍能积累并最终触发E.coli K12群体感应系统。（4）纳米TiO2光激发可产生O2?-和?OH两类ROS。低水平光生ROS虽不能导致细胞毒性,却能降解AI-2信号分子。向培养体系中外源添加AI-2前体物质DPD,能显著减弱TiO2光激发对E.coli K12生物膜发育的胁迫作用。此外,受到AI-2信号正调控的生物膜形成相关基因motA和rcsB的表达水平也受到纳米TiO2光激发的抑制。结果证明AI-2信号分子的光淬灭是导致E.coli K12生物膜的发育迟滞的原因。