多环芳烃（PAHs）广泛存在于土壤和水体中,对人类和动物具有致癌性,对植物的生长发育具有抑制和毒害作用。研究植物对PAHs的应答机制对于提高植物对PAHs的抗性具有重要意义。但是,目前研究对象集中于草本植物,且植物对PAHs的响应机制尚不清楚。菲是三环的PAHs,在环境中浓度较高,已成为植物与PAHs互作机制研究的代表。本研究以蒿柳为试验材料,采用水培的方式,研究不同浓度菲对蒿柳株高及生理的影响。选取1.0 mg·L-1的菲浓度对蒿柳进行16 d的菲处理,研究菲对矿质元素、光合特性、渗透调节物质、活性氧和抗氧化物质的影响。并将蒿柳种植于PAHs污染土壤,通过采集根际土壤,分析PAHs对根系分泌物的影响。通过代谢组和转录组测序,研究菲胁迫下代谢产物和基因表达的变化。本研究旨在阐明PAHs对植物的毒害机理和植物对PAHs的抗性机制,为植物的抗性育种及增强植物修复能力的研究奠定基础。主要结果如下:1.通过浓度筛选试验得出,1.0 mg·L-1的菲浓度是蒿柳株高受到抑制,生理发生显著变化的最低浓度。1.0 mg·L-1菲胁迫下,矿质元素中,P、K、Ca、Fe元素的吸收受到显著抑制。光化学淬灭（q P）显著下降,光反应受到影响,Gs、Ci、Rubisco活性降低,导致CO2供应和同化减少,从而暗反应受到抑制。同时,蒿柳的叶绿体和线粒体受到损伤,光合作用下降。超氧阴离子自由基(O2·-)是造成叶片和根膜脂过氧化的主要活性氧,SOD、CAT和POD是叶片清除活性氧的有效抗氧化酶,但在根中未发挥持续性作用。还原型谷胱甘肽（GSH）是叶片和根清除活性氧的有效抗氧化剂,且通过谷胱甘肽-S-转移酶（GST）的催化参与菲的解毒。渗透调节物质中,脯氨酸和可溶性糖是蒿柳应对菲胁迫的重要物质。2.PAHs处理后,多种根际代谢物发生显著变化。主要包括:有机酸、糖类、脯氨酸、脱咖啡酰基毛蕊糖苷和抗坏血酸2-磷酸钠。有机酸包括9-十八（碳）烯酸、琥珀酸、癸酸、蓖麻油酸、十五烷酸、十三烷酸、棕榈油酸。糖类包括海藻糖和松二糖。3.菲处理24 h后,有90种代谢物发生显著变化,其中75种上调,15种下调;36 h时共有79种代谢物发生显著变化,55种上调,24种下调。上升的代谢产物包括氨基酸、核苷酸及衍生物、糖类、有机酸、类黄酮、生物碱和脂质。24 h时下降的物质主要是脂质,36 h下调的物质有脂质、氨基酸、有机酸及类黄酮。分析得到与抵抗菲胁迫有关的13种氨基酸和3种糖类,6种有机酸、4种类黄酮和1种酚胺。其中,表没食子酸儿茶素、乔松素、芹菜素可能在抗氧化和抗病性方面发挥作用,金圣草黄素O-丙二酰己糖苷推测与阻止菲在植物体内第一步代谢有关,香豆酰阿魏酰咖啡酰亚精胺是抵抗菲胁迫的重要物质。脂类物质的变化（如单酰甘油酯的降低和过氧十八碳二烯酸的增加）,则可能影响细胞膜的稳定性。4.菲处理24 h后,上调基因的数目与下调接近,35条代谢通路发生显著变化;36 h时下调基因增加,上调减少,24条代谢通路发生显著变化。通过分析得出,菲诱导了部分代谢通路的上调。硫酸盐向亚硫酸盐和硫化物的转化增强,硫代谢上调。且由于硫化物和丝氨酸向半胱氨酸的转化增强使半胱氨酸合成上调。谷胱甘肽合成中,GSH1、GR1、APX2和多个编码GST基因上调,参与菲解毒和抗氧化过程。此外,蔗糖合成、半乳糖代谢,芥子油苷合成、牛磺酸和次级牛磺酸合成和类黄酮合成生物合成途径显著上调,并得出关键调控基因。同时,菲抑制蒿柳根系苯丙素合成,并影响水通道蛋白和铁离子转运体的表达。激素合成中,菲主要使玉米素合成受阻,并影响细胞分裂素向地上部分的转运。通过阻断硝酸盐和亚硝酸盐的转运从而影响氮代谢,通过影响Ru BP的再生对光合碳固定产生抑制。5.转录组和代谢组的数据综合分析得出,菲对蒿柳的毒害机制主要包括:抑制蒿柳根系中苯丙素合成和玉米素合成,并使根部分脂质降解;抑制水通道蛋白、铁离子转运体和细胞分裂素转运体的表达,氮代谢和碳代谢下降。蒿柳对菲的抗性机制主要包括:通过增强碳水化合物蔗糖、蜜二糖和肌醇半乳糖苷及部分氨基酸合成提供植物体抵御菲胁迫的能量物质;通过谷胱甘肽合成的上调增强对菲的抗氧化和解毒能力;芳香族芥子油苷、类黄酮、酚胺以及有机酸等次生代谢物质合成的增强在提高植物体的抗氧化能力、抗病性以及维持细胞稳定方面起重要作用。