纳米二氧化钛应用广泛，大量纳米二氧化钛不断释放到水体中去，这使水体成为纳米二氧化钛的库，给水体中浮游植物的正常生长造成了潜在的危险。但是，目前纳米二氧化钛对蓝细菌的毒性机理以及蓝细菌响应纳米二氧化钛胁迫的机制仍不清楚。

我实验室海洋生命过程与生物资源利用创新团队研究了两种纳米级（50和10 nm）和微米级（200 nm）粒径的二氧化钛对一种蓝细菌-集胞藻的毒性影响，以及集胞藻的抗逆保护机制。研究发现，10 nm二氧化钛显著地抑制了集胞藻的生长和光合作用，主要表现为降低了38%的生长速率、40%光系统II的实际光化学效率、51%的藻蓝蛋白含量和63%的别藻蓝蛋白含量，同时增加了2.45倍的细胞内活性氧含量和46%的超氧化物歧化酶活性。通过分析在10 nm二氧化钛胁迫下集胞藻的转录组水平变化，科研人员发现D1蛋白、D2蛋白、铁氧还蛋白和三磷酸腺苷（ATP）合成酶相关基因转录水平上调，而光系统II的M蛋白基因（psbM）和Psb28蛋白基因(psb28-2)转录水平下调。基于上述研究结果，科研人员得出纳米二氧化钛对集胞藻的毒性机理以及集胞藻响应纳米二氧化钛的保护机制模式（图1）。该研究成果将为各国政府环境部门更准确的评估水体中纳米二氧化钛的环境危害提供重要的理论支撑。