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纳米科技的飞速发展在给人们带来巨大经济利益的同时,也给我们带来了潜在的环境问题和健康危害。随着纳米材料使用的日益广泛,纳米材料的安全性问题需要系统性的研究和评估。金属氧化物纳米材料作为目前应用最为广泛的纳米材料,其毒性研究受到了人们的极大关注。玉米和水稻作为世界上最为重要的粮食作物,具有广泛的种植面积,很容易受到环境污染物的影响。在本文中,首先以玉米和水稻为供试植物,研究七种金属氧化物纳米材料（nCeO2、nFe3O4、nSiO2、nTiO2、nAl2O3、nZnO、nCuO）对玉米和水稻种子萌发和根伸长的影响,揭示了金属氧化物纳米材料对玉米和水稻生长的毒性效应,并对影响纳米材料植物毒性的因素进行了探讨;其次,选择了毒性效果最为显著的氧化铜纳米材料,进一步研究了其对水稻幼苗的生理学影响;最后,通过组织切片技术,研究了nCuO处理下,玉米根细胞形态的变化,并使用Real-time PCR的手段,验证了玉米根细胞壁相关基因（ZmPXPA1,ZmPXPA5,ZmPXPB1,ZmMHA）的表达水平,以期能够在生理、细胞和分子水平为纳米材料的致毒机制研究提供一些基础理论数据。研究结果表明,金属氧化物纳米材料并不能影响玉米和水稻种子的萌发,但nAl2O3、nZnO、nCuO却能够显著抑制玉米和水稻根的伸长。在2000mg/L浓度处理下,nCuO对玉米和水稻根长抑制率达95.73%和97.28%,nZnO对玉米和水稻根长抑制率达50.45%和66.75%,nAl2O3毒性较小,仅对玉米根的伸长表现出抑制效果。研究还表明:金属氧化物纳米材料植物毒性来源于纳米材料本身,与植物种类、曝光浓度和尺寸大小有关。通过植物组织切片,发现nCuO处理下,玉米根部伸长区细胞形态发生肿胀和畸变,我们推测这可能是植物抵制nCuO胁迫的一种防御机制;qRT-PCR的结果显示,氧化铜纳米材料能够影响玉米根细胞壁相关基因的表达,ZmPXPA1,ZmPXPA5的表达量显著降低,ZmMHA的表达量显著升高,ZmPXPB1的表达量无显著变化,表明nCuO胁迫能够影响玉米根细胞壁相关基因的表达,从而影响细胞壁的形态和根的伸长。氧化铜纳米材料还能够破坏水稻体内的活性氧代谢平衡,剖坏其细胞膜结构的完整性,降低叶绿素含量,最终导致水稻生长受阻,生物量降低。