铜是影响作物生长发育的重金属元素之一，研究小麦在铜胁迫下生长、生理、细胞结构及转录组水平的响应，对于解析小麦受重金属胁迫的机理有重要的指导意义。本研究采用营养溶液培养法，以矮抗58为供试材料，研究不同浓度不同时间铜胁迫下，对小麦生长、生理变化的影响，结合亚显微结构变化和转录组数据分析，运用细胞生物学和分子生物学技术，探索小麦幼根受胁迫后，细胞和基因水平对重金属胁迫的响应。本研究主要结果如下：1.铜胁迫可直接影响小麦的生长发育。随胁迫时间的延长，小麦幼苗萎蔫发黄，幼根生长也受到抑制，与对照相比根部变短变粗，无须根或须根生长点。并使小麦幼苗株高和根长都受到显著抑制，且铜的胁迫对根部生长的抑制作用大于株高。2.铜对小麦幼叶叶绿素含量、幼根根系活力、根部相对含水量及根部可溶性蛋白均有抑制作用，且随胁迫时间的延长和铜浓度的增加，与对照相比呈极显著性下降。POD及SOD活性随胁迫浓度的增高而增高，整体随胁迫时间的延长呈“先升高后降低”的趋势。3.铜对幼根细胞结构造成严重损害，研究发现：铜处理下的根尖细胞空泡化现象严重，细胞壁和细胞膜受到破坏，细胞膜膜层游离；细胞核固缩及核物质凝聚，并便随部分核膜破裂和核仁消失或解体；出现细胞器消失，染色质严重凝集现象。4.对30mg/L铜及对照处理下的小麦幼根进行转录组测序和拼接，共得到115742条单一序列。经数字基因表达量注释和比较，共检测到2283条差异表达基因（DEG），其中826条为显著上调DEGs和1457条DEGs表达显著性下调。将所有基因进行KEGG pathway注释，这些DEGs被注释到到31个代谢通路中。并且DEGs通过GO功能富集，主要分布于55个GO条目中，其中代谢过程，细胞生物合成，内部细胞器合成和阳离子绑定是富集最多的条目。5.小麦幼根细胞基因的表达对铜和对照处理的响应差异显著。活性氧代谢、核糖体及细胞色素外源性物质P450受到铜的胁迫诱导基因表达量增加。同时，铜的胁迫抑制细胞壁、脂肪酸基因的表达，使其差异基因表达下调以及出现细胞凋亡基因的表达。推测，细胞壁的形成和结构的改变或细胞器的破坏或消失与其紧密相关。铜胁迫下细胞内吞作用被显著激活，糖酵解和糖质新生生物合成作用被显著抑制，与转录后多种修饰和基因调控作用相关。