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进入到环境中的石墨烯纳米材料,可能通过一系列转化形成表面官能化衍生物。石墨烯纳米材料的表面官能团,在一定程度上改变了石墨烯的溶解性,也可能影响石墨烯的生物毒性。为了阐明不同表面官能团修饰的石墨烯纳米材料对水生生物造成的毒性效应和分子毒性机制,本研究考察了未官能化石墨烯（u-G）、羧基化石墨烯（G-COOH）、氨基化石墨烯（G-NH2）、羟基化石墨烯（G-OH）及巯基化石墨烯（G-SH）的暴露对大型溞（Daphnia magna）体内活性氧物种（ROS）、抗氧化酶、抗氧化剂及脂质过氧化水平的影响,评价了其诱导大型溞氧化应激的程度。此外,本研究基于转录组学技术,揭示了在慢性暴露条件下,上述5种石墨烯及其表面官能化衍生物对大型溞的毒性效应和分子毒性机制。（1）通过氧化应激指标的测试,发现相同暴露条件下（24 h,2 mg/L）,u-G、G-COOH和G-OH诱导大型溞体内丙二醛含量显著升高（p<0.05）,且u-G诱导的丙二醛的增加量（78%）显著高于G-COOH（28%）和G-OH（30%）,表明u-G造成大型溞氧化损伤的程度高于G-COOH和G-OH。此外,这3种材料也导致大型溞体内ROS升高和谷胱甘肽（GSH）含量显著变化（p<0.05）,其中u-G和G-OH还诱导超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性显著降低（p<0.05）。在24 h暴露期间内,G-SH在不影响大型溞体内ROS水平的情况下,诱导SOD和CAT活性降低（p<0.05）,可能是由于G-SH破坏了抗氧化酶的结构。暴露在G-NH2下,大型溞体内的氧化应激标志物没有显著变化。净化24 h后,大型溞通过自身的调节,可以在一定程度上缓解u-G、G-COOH和G-OH对其造成的氧化损伤。综上,石墨烯及其表面官能化衍生物对大型溞造成氧化应激的能力:u-G>G-COOH≈G-OH>G-SH>G-NH2。（2）通过大型溞21天生殖和发育毒性测试,发现u-G抑制大型溞的生殖和发育,G-NH2和G-SH促进大型溞的生殖和发育,G-OH和G-COOH影响大型溞的生殖,但是没有显著影响大型溞的生长。基因本体（GO）分析结果显示,5种石墨烯及其表面官能化衍生物均导致大型溞几丁质、糖代谢过程以及角质层结构组成相关基因的上调,表明大型溞可能通过提高这些相关基因的表达,促进对石墨烯及其表面官能化衍生物的解毒反应。京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析结果表明,u-G诱导大型溞的毒性效应与氧化应激相关的“矿物吸收”信号通路有关（矫正后的p-value<0.05）。官能化石墨烯诱导大型溞的毒性效应主要与代谢相关的信号通路有关,例如“碳水化合物消化与吸收”、“蛋白质消化与吸收”等（矫正后的p-value<0.05）。此外,在G-NH2和G-OH暴露下,大型溞体内“DNA复制”、“错配修复”等信号通路的基因下调,可能诱导DNA损伤。G-NH2和G-OH也影响大型溞体内基因的转录和翻译相关的信号通路,可能诱导转录蛋白数量降低,抑制蛋白质的功能,影响正常的生命活动。基于转录组学技术,本研究揭示了石墨烯及其表面官能化衍生物对大型溞的毒性作用机制,该结果有助于深入理解石墨烯表面官能团种类的多样性对水生生物毒性机制的影响,同时为揭示碳纳米材料对水生生物的影响机制奠定重要基础。