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纳米技术在农业领域的应用已取得较大进展,但关于其调控植物生长发育的分子生理机制报道较少。本课题组前期研究表明,适宜剂量的纳米材料处理营养液水培生菜,可促进其生长、改善品质。因此本论文拟在前期研究基础上,通过RNA-Seq技术获得纳米材料处理下生菜叶片与根系基因表达谱,找出纳米材料调控生菜生长的关键基因,并利用实时定量PCR对筛选出来的关键基因进行表达分析,从而探究出TiO2/ZnO纳米材料调控生菜生长的分子机制。本研究获得主要结果如下:1.试验以生菜（Lactuca sativa L.）为材料,采用水培的方法,研究TiO2/ZnO纳米材料(T:2.80 cm2·L-1)处理对生菜生长和营养元素吸收的影响。结果表明,纳米材料处理可显著增加生菜地上部及根部的鲜、干质量;可不同程度地增加生菜营养品质指标的含量;可显著增加生菜地上部和根系对氮、磷、钾的吸收,且营养液中氮、磷、钾的含量变化趋势与生菜吸收情况一致。2.采用高通量测序技术Illumina HiSeq2000对生菜转录组进行测序,获得约10.4GB的clean reads,共36919条单基因簇（Unigene）,平均长度897bp,29136条Unigenes（78.92%）在至少一个数据库中获得注释。转录组中的Unigene根据GO功能大致可分为细胞组分、生物学过程和分子功能3大类44个分支,其中有大量的Unigene与代谢进程、细胞进程、刺激反应和生物调节进程相关。将Unigene与COG数据库进行比对,根据其功能大致可分为24类。KEGG数据库作为参考,依据代谢途径可将Unigene定位到124个代谢途径分支。509条Unigenes在对照与纳米材料处理的叶片之间的表达水平有差异,3666条Unigenes在对照与纳米材料处理的根部之间的表达水平有差异。这些DEGs主要富集在光合作用、抗氧化酶以及营养元素吸收等途径,通过分析这些途径中相关基因的表达模式,筛选到关键基因用于进一步探究TiO2/ZnO纳米材料调控生菜生长的作用机制。3.利用实时荧光定量PCR技术,对基于RNA-Seq转录组数据库的生菜候选内参基因Ls Actin、Ls Actin2、Ls Actin3、Ls CAB、Ls EF1和Ls WD的表达分析发现,适用于纳米材料处理下不同时间、不同组织的基因表达分析最佳的内参基因是Ls CAB,其次是Ls EF1和Ls Actin2。4.采用RT-PCR结合RACE技术,克隆LsAMT1和LsPHT1基因,并利用实时荧光定量PCR技术分别检测生菜在纳米材料处理下基因的表达情况。结果表明,LsAMT1基因的开放阅读框为1533bp,编码510个氨基酸,推测蛋白质分子量为54.36kD,具有AMT1家族的保守特征序列:DFAGSGVVHMVGGIAGLWGALIEGPR,与菊科的刺苞菜蓟氨基酸序列同源性高达93%。LsPHT1基因的开放阅读框为1605bp,编码534个氨基酸,推测蛋白质分子量为58.5kD,具有PHT1家族的保守特征序列:GGDYPLSATIxSE,与菊花氨基酸序列同源性高达88%。LsAMT1和LsPHT1仅在生菜根部表达,而在叶片中几乎不表达。在生菜的全生长期,LsAMT1和LsPHT1的表达量随时间的变化,大致呈现出先上升后下降的趋势。在生长中后期,LsAMT1和LsPHT1基因的表达量分别高于对照,说明LsAMT1和LsPHT1基因的表达响应纳米材料的处理,且受纳米材料的诱导表达。