龙须菜（Gracilaria lemaneiformis）是一种具有重要经济作用的大型海藻,其不仅可以作为改善生态环境的修复材料,而且还具有很高的药用价值;它在生物工程、食品和医药等方面具有不可替代的作用,应用前景广泛。近年来,纳米技术发展迅速,纳米TiO₂已经在各个领域中得到了应用,其年产量在不断增加,因此排放到环境中的纳米TiO₂也在逐年增加。纳米粒子在生产及使用的过程中极其容易进入水生环境,对水生生物的生长造成胁迫。纳米TiO₂的生产、应用对水生生物产生了不利影响,这已经引起了研究者们广泛的关注,但是目前对纳米颗粒的毒性的研究主要集中在微藻,而对大型海藻的毒理学作用却鲜有报道。鉴于大型海藻的重要的经济价值以及纳米TiO₂的广泛存在性,纳米TiO₂对大型海藻的毒性效应研究也成了一种趋势。本文以大型海藻龙须菜作为研究对象,研究了不同浓度的纳米TiO₂对龙须菜的生理生化特性、抗氧化防御系统、抗氧化活性和抗肿瘤活性等的不良影响。本论文主要内容如下:在纳米TiO₂的胁迫下,龙须菜的生长受到了明显的抑制。随着纳米TiO₂暴露浓度的增加,龙须菜的生长速率逐渐降低。在浓度为20 mg/L和40 mg/L纳米TiO₂的胁迫下,龙须菜呈现出了负增长的状态,藻体颜色变浅,局部甚至出现坏死的现象。藻体内的光合色素的含量（叶绿素a,类胡萝卜素,藻胆蛋白）均出现明显降低的现象,并且随纳米TiO₂暴露浓度的增加和暴露时间的延长,这种下降趋势更加显著。可溶性蛋白含量在第3天时有轻微地增加,但在高浓度和长时间暴露后逐渐减少。此外,随纳米TiO₂暴露浓度的增大,龙须菜中紫外吸收物质含量和硝酸还原酶活性降低。在纳米TiO₂的胁迫下,龙须菜的抗氧化防御系统也受到了明显干扰,出现了氧化损伤。与对照组相比,龙须菜暴露于纳米TiO₂后,超氧阴离子(O₂^·-)在藻体内不断的积累。在第15天纳米TiO₂浓度为20 mg/L时,O₂^·-含量达到最大值,随后出现了轻微的下降。在纳米TiO₂的胁迫下,龙须菜藻体中丙二醛（MDA）的含量显著增加,最大增加了3.26倍;超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性也显著提高了1.10-2.24倍,随后在长时间和高浓度的纳米TiO₂暴露下出现下降的趋势。龙须菜的水提取物（AEGL）具有体外抗氧化能力,对二苯基苦酰肼基自由基（DPPH·）和羟自由基（·OH）具有清除作用;但随着纳米TiO₂浓度的升高,AEGL的体外清除自由基的效果略有下降。龙须菜的水提物对肝癌细胞HepG-2的增长有明显的抑制作用,48 h对HepG-2细胞抑制率超过35.47%。但纳米TiO₂对龙须菜的毒性作用会抑制AEGL的抗癌活性。龙须菜在纳米TiO₂作用后,其水提物对HepG-2细胞的抑制率明显降低,细胞内的活性氧（ROS）下降,细胞的凋亡程度减弱,周期阻滞作用也明显减弱,这些指标变化的趋势都与纳米TiO₂浓度呈线性相关。这些结果进一步证实了纳米TiO₂能降低龙须菜的抗癌活性。本论文研究结果显示,大型藻类可作为纳米TiO₂污染物的有效生物标志物,也可作为评价海洋生态系统中污染物增加的生态效应的有用指标。