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重金属因持续污染环境,及能通过食物链进入人体、危及人类健康而成为人们关注的焦点。植物修复与生长调节剂联合使用因具有成本低廉、简单易行且环保有效等优点而成为近年来解决重金属污染的主要措施。铅（Lead,Pb）是环境中普遍存在的、危害性较强的重金属之一,因此,控制和有效治理铅污染是亟待解决的问题。研究表明还原型谷胱甘肽（Reduced glutathione,GSH）能够促进重金属胁迫下植物体内离子吸收转运及生长发育。丁硫氨酸-亚砜亚胺（L-Buthionine-sulfoximine,BSO）,GSH合成酶抑制剂,能够降低GSH含量。目前相关研究集中在GSH提高植物抗镉胁迫机制上,对铅胁迫生理及分子机理的研究尚属空白。多年生黑麦草（Lolium perenne L.）生长迅速、生物量大、根系发达、适应性强、适合用于重金属污染地修复,也是利用水培方法开展研究的理想材料。本研究以12周龄多年生黑麦草‘卡特’（Lolium perenne‘cuttle’）为试验材料,分析GSH对铅胁迫下植物生长、超微结构和营养元素的影响;明确光合作用和抗氧化系统的响应;开展了转录组分析,在此基础上筛选GSH合成过程的关键基因,并对其中的谷氨酰基半胱氨酸合成酶（Lp GCS）进行克隆和功能鉴定。旨在从形态、生理、生化及分子层面探索GSH对铅胁迫下多年生黑麦草的调控机制,为揭示植物重金属铅胁迫的抗性机理奠定理论基础,同时为选育铅污染土壤的修复材料提供参考依据。主要研究结果如下:（1）GSH保护了Pb2+胁迫下多年生黑麦草叶绿体、线粒体等超微结构的完整性,缓解了对生长的抑制。BSO功效基本相反,加重了Pb2+胁迫对超微结构的损伤及生长的抑制。（2）GSH促进了Pb2+胁迫下多年生黑麦草对铅的吸收和转运,增加了铅在植物细胞壁和细胞溶胶中累积。BSO减少了叶的铅含量和转运及铅在细胞壁中的累积,但增加了在细胞溶胶中的累积。（3）GSH增加了根、茎和叶中钙（Ca）、镁（Mg）、氮（N）、硫（S）和钾（K）元素含量,但显著降低了钠（Na）元素的含量。BSO降低了根、茎和叶中Na元素含量和根中K元素含量,但显著增加了根和茎中磷（P）元素含量和茎中K元素的含量。（4）GSH显著增加了叶绿素含量、光合参数和叶绿素荧光动力学参数。BSO后降低了类胡萝卜素含量和光合参数。（5）GSH增加了超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）和谷胱甘肽还原酶（GR）活性,显著增加了GSH、GSH/氧化型谷胱甘肽（GSSG）、植物螯合肽（PCs）和巯基（T-SH）含量,降低了超氧阴离子（O2。-）和过氧化氢（H2O2）的产生量和膜的相对透性（EC）与丙二醛（MDA）含量。BSO增加MDA含量和EC值,降低了叶SOD、GPX、γ-GCS和GR的活性,降低GSH、GSSG、GSH/GSSG、金属硫蛋白（MT）、PCs和T-SH的含量。（6）喷施GSH后,共鉴定到1246个差异基因,其中587个上调,659个下调。共显著富集到135个GO term,富集比例较高是小分子代谢、代谢物和能量前体产生、氧化还原酶活性、四吡咯结合、细胞质组分、细胞内细胞器组分和细胞器组分。共显著富集到固碳通路、光合作用—天线蛋白通路、糖酵解/糖异生、果糖和甘露糖代谢、光合作用、磷酸戊糖途径、乙醛酸和二羧酸代谢、谷胱甘肽代谢、氮代谢、卟啉和叶绿素代谢、单萜生物合成和抗坏血酸和醛酸代谢12条KEGG代谢通路。喷施BSO后,共鉴定到526个差异基因,其中344个上调,182个下调。没有显著富集到GO term,只显著富集到植物病原菌互作1条KEGG代谢通路。（7）喷施GSH后,在光合作用—天线蛋白、光合作用和卟啉和叶绿素代谢等光合作用相关途径中共有31个基因显著表达,其中30个上调表达,分别是光系统Ⅰ蛋白（Lp PSAG和Lp PSAN）、光系统Ⅱ蛋白（Lp PSBO、Lp PSBP、Lp PSBQ、Lp PSBW、Lp PSB27和Lp PSB28）、ATP酶（Lp DELTA）、捕光叶绿素蛋白复合体（Lp LHCA1、Lp LHCA2、Lp LHCA4、Lp LHCB1和Lp LHCB6）、谷氨酰-t RNA还原酶（Lp HEMA）、镁原卟啉单酯环化酶（Lp MPEC）和红色叶绿素分解代谢物还原酶（Lp PCCR）。（8）喷施GSH后,在谷胱甘肽代谢途径中鉴定到谷胱甘肽S转移酶（Lp GST）和抗坏血酸过氧化酶（Lp APX）上调表达,而谷胱甘肽过氧化物酶（Lp GPX）下调表达。喷施BSO后,谷胱甘肽S转移酶（Lp GST）基因上调表达。（9）喷施GSH后,共鉴定到离子转运相关基因Lp ABCF4（ABC）、Lp ABCB1（ABC）和Lp NRAMP2（NRAMP）下调表达。喷施BSO后,共鉴定到Lp ABCC10（ABC）和Lp NRAMP5（NRAMP）上调表达。（10）过表达谷氨酰基半胱氨酸合成酶（Lp GCS+）基因促进烟草生长发育。综上所述,GSH能够调控多年生黑麦草的基因表达,增加营养元素的吸收和铅离子的区隔化分布,增加抗氧化能力,缓解铅胁迫,维持结构的完整性,增强光合作用,促进植物的生长发育。