香根草（Vetiveria zizanioides）为禾本科岩兰草属多年生草本植物,具有极强的生态适应性、抗逆性和对重金属等污染物的消减能力,被认为是煤矿山生态重建和治理重金属污染的先锋植物。本文以香根草为研究对象,通过水培试验,探索不同Cu浓度对香根草的生长、生理生化变化的影响。并在此基础上,从转录组和蛋白组水平上分析和挖掘香根草的差异基因和蛋白,从而揭示香根草在Cu胁迫下的耐性机理,为利用香根草修复重金属污染提供科学依据。试验设置1个对照（未添加Cu）和4个处理浓度（40、60、120、150mg/L）,对香根草进行Cu胁迫处理,每个处理设置3个生物学重复,胁迫7天后取样测定各项形态和生理生化指标,并用于转录和蛋白水平的鉴定分析。主要研究结果如下:1、Cu胁迫对香根草生长及生理特性的影响:香根草在胁迫7d后,发现叶片在Cu浓度150mg/L时发黄失绿,株高、总根长、根总体积、鲜重在Cu浓度为60mg/L时显著高于对照,根总表面积和根平均直径随Cu浓度增加先降后升,其余指标均先升后降,且各指标最低值均出现在150mg/L,说明低浓度Cu对香根草生长有促进作用,随浓度增加,生长逐渐受到抑制。叶片内的光合色素含量和SOD活性在Cu处理为60mg/L时最高,叶片的POD活性以及根的POD、SOD活性最大值均在Cu浓度为120mg/L处。处理浓度150mg/L时,根中Cu含量富集最多。由此得出香根草通过提高抗氧化酶活性（SOD、POD、CAT等）来清除活性氧,降低对细胞的氧化损伤,响应Cu胁迫的毒害。2、Cu胁迫下香根草的转录组学分析:该研究中总共获得438,200,619（GB）的高质量数据,共获得355,865个转录本,平均长度为369bp,其中注释在GO和KEGG上的差异基因分别有69,712个和74,302个。GO富集分析显示这些差异基因主要参与了代谢过程、细胞生理过程、定位、细胞、催化活性和结合,KEGG富集分析显示,主要参与了苯丙素生物合成、光合作用、淀粉和蔗糖代谢、植物激素信号转导、植物-病原相互作用等途径。在这些生物过程和通路中发现MYB、AUX/IAA、b HLH、b ZIP、ZIP、NAC、WRKY等基因家族和ABA、ABF、Sn RK2、B-ARR、ETR、MYC2、JAZ、CCR、4CL、F5H、AMY/amy A、INV、HK、TPS、PAL、PR1、RIN4、WRKY33PR、HSP90等差异基因在响应Cu胁迫的信号转导、渗透调节、离子转导、功能蛋白和转录调节中发挥着重要作用。3、Cu胁迫下香根草的蛋白组学分析:香根草叶中共有1174种差异蛋白显著富集,根中共有1261种显著富集,GO显著富集分析显示,这些差异蛋白主要参与了细胞代谢过程、有机物代谢、细胞内过程、转运活性和氧化还原酶活性等生物学过程。KEGG显著富集分析显示,这些差异蛋白主要参与苯丙素的生物合成、淀粉和蔗糖的代谢、氰基氨基酸代谢等途径。在苯丙素类化合物通路中发现有40种差异蛋白表达（过氧化物酶肉桂醇脱氢酶、苯丙氨酸解氨酶、莽草酸/奎宁酸羟基肉桂酰转移酶等）以及淀粉和蔗糖代谢有18种差异蛋白表达（β-葡糖苷酶、淀粉酶、蔗糖合成酶等）参与香根草Cu胁迫的响应过程。4、Cu胁迫下香根草的转录组和蛋白组关联分析:研究分别鉴定到348,464个转录本和8,422个蛋白,有8,422个蛋白可以转为转录本。转录本与蛋白表达量之间相关系数81.4%,平均值为0.405。整体上转录本与蛋白表达量之间正相关较为明显,富集差异蛋白和基因数量最多是第四类,共840个。这些差异蛋白和基因在GO富集中主要参与一元羧酸代谢过程、一元羧酸生物合成过程、淀粉代谢过程等,KEGG通路主要涉及代谢途径、次生代谢产物的生物合成、碳代谢和核糖体等。同单独的转录组分析或蛋白组分析一样,差异基因和蛋白富集的通路主要集中在苯丙素类合成、淀粉和蔗糖代谢等次生代谢过程中。综上,一定Cu浓度范围（60～120mg/L）可以促进香根草生长,当超过这个浓度范围时,香根草的生长会受到抑制,同时会启动抗氧化酶系统以此来防御Cu胁迫带来的毒害。通过基因水平的综合研究,筛选了大量香根草响应胁迫Cu胁迫的代谢途径和相关基因蛋白。这为后续开展Cu胁迫下香根草耐性机理的研究提供了重要的候选基因资源,也为耐重金属品种选育以促进重金属污染生态修复和重建奠定了良好基础。