纳米二氧化钛（nano-TiO₂）是目前使用最为广泛的纳米材料之一,在生产、运输、使用及处理过程中不可避免地进入土壤,对作物产量与品质产生影响。本文通过将水稻暴露于0,100,250和500 mg/L的nano-TiO₂培养液中培养14天,研究nano-TiO₂对水稻的毒性效应,并利用GC-MS代谢组学手段探讨其对水稻代谢产物及代谢通路的影响,论文取得了以下主要结果:（1）Nano-TiO₂被水稻根系吸收,在水稻体内引起氧化应激反应,阻碍水稻根系铁膜的形成,影响水稻吸收Fe、Mn、Zn等金属元素,抑制水稻生长。在nano-TiO₂的暴露培养条件下,水稻生物量降低,且根部所受抑制强于叶片。除过氧化物酶POD以外,抗氧化防御体系酶活性与磷酸化组蛋白、ROS等指标在100 mg/L暴露条件下升高,250及500mg/L浓度下降低。暴露组水稻根系Fe含量远低于空白组,叶片中Fe、Mn、Zn含量均较空白上升。（2）Nano-TiO₂使水稻部分代谢物含量发生显著变化。其中葡萄糖-6-磷酸、葡萄糖-1-磷酸和琥珀酸等代谢物含量升高较多,超过空白组300%;而麦芽糖、蔗糖、异构蔗糖和乙醛酸等代谢物含量降低较为显著,低于空白组80%。同时水稻代谢通路强度发生变化。能量代谢,包括三羧酸循环（TCA）和磷酸戊糖途径显著增强;而糖类合成代谢,如淀粉蔗糖代谢和乙醛酸循环强度降低;部分脂肪酸、氨基酸与次级代谢产物等抗氧化物质合成代谢增强。结果表明,在nano-TiO₂暴露下水稻体内能量代谢增强,糖累积降低,导致生物量降低,同时部分营养物质合成增强,最终可能影响到水稻的作物品质。