随着国防军工和核电事业对铀资源需求的日益增加,在铀资源的开采和利用过程中不可避免的会产生大量的含铀低放废水。如何有效的处理这些低放废水直接关系到核工业的可持续发展,是一个亟待解决的重大问题。水网藻（Hydrodictyon reticulatum）胞内含有成千上万水网藻体为天然细胞包埋体,繁殖能力强,适应范围广,对污染水体核素及重金属吸附富集具有较大应用潜力,但有关水网藻对铀的吸收、转运、微区分布及逆境生理响应机制尚不清楚。本研究以野生型水网藻为材料,设置不同铀等处理,利用逆境生理生化和多组学技术从转录组、代谢组及生长发育响应等方面,诠释了本研究提出和拟解决的关键科学问题:铀胁迫下野生型水网藻群体型细胞包埋体对铀的吸收、转运、微区分布及逆境生理响应和解毒机制,转录组学与代谢组学的分子应答机制。主要研究结果如下:（1）野生型水网藻p H适应范围p H6～10,最适p H为9;温度适应范围2.6～38℃,最适25℃;在光照强度3000 Lx～5000 Lx生长差异不显著;磷酸盐（＜0.07011 m M）和NO3-N对其生长有促进作用。水网藻作为定型群体,由游动孢子经无性繁殖,生长特征与单细胞和大型藻类的生长趋势基本相似,但水网藻的生长及游动孢子生成不仅与环境营养有关,也与水网藻消耗胞内贮存营养物质的速率有关,且游动孢子的形成与生长胁迫有关。水网藻胞内含有成千上万水网藻体为天然细胞包埋体,繁殖能力强,铀富集量高,适应范围广,具备筛选作为含铀低放废水生物净化新种质的潜力。（2）富集体系中铀主要以UO2（OH）3-和Ca UO2（CO3）32-形态被水网藻富集;水网藻富集铀的方式有化学和物理吸附等形式其中以化学吸附为主;富集的U主要分布于液泡和蛋白核;水网藻富集铀的模型满足Langmuir吸附等温方程和Freundlich吸附等温方程,水网藻对铀具有较高的亲和能力,是一个主动的富集过程。水网藻在水体中可将0.104 mg/L的铀降低至0.034 mg/L（低于国家对含铀废水排放的要求0.05 mg/L）。水网藻对水体中铀含量小于1.1 mg/L的最大富集量qm可达13.532 mg/g,表明水网藻在净化含铀低放废水方面具有超富集的能力。（3）铀胁迫下水网藻通过胞内丙二醛（Malonic dialdehyde,MDA）和H2O2含量、O2-.释放速率以及超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase,SOD）、过氧化氢酶（Catalase、CAT）、过氧化物酶（Peroxidase,POD）等活性调节应对铀的胁迫,U胁迫浓度＞10 mg/L时由于O2-.大量产生导致细胞的自我调节延迟造成细胞膜不可逆损伤。谷胱甘肽（GSH,Glutathione）在清除铀胁迫水网藻胞内活性氧方面发挥着重要积极作用,与谷胱甘肽还原酶（glutathione reductase,GR）加速氧化型谷胱甘肽（Glutathione Oxydized,GSSG）向GSH的转换有关。（4）转录组学测序分析30 mg/L铀胁迫水网藻72 h,与对照相比共获得5959条差异表达基因（differentially expressed genes,DEGs）,其中,2534条DEGs上调,3425条DEGs下调。GO富集分析表明主要涉及脱氢叶酸还原酶活性、核糖体结构等分子功能以及翻译的生物过程。KEEG分析表明DEGs主要富集在细胞过程（基因,n=126）、环境信息处理（基因,n=112）、遗传信息处理（基因,n=411）和代谢（基因,n=583）中,说明铀对水网藻的代谢有着最为显著的胁迫效应;DEGs被显著映射到179 KEGG代谢途径,其中核糖体（Ribosome,ko 03010）代谢通路受到最为显著影响,半胱氨酸和蛋氨酸代谢（Cysteine and methionine metabolism,ko0070）中所映射DEGs均为显著上调,再次是DEGs映射到与能量调节相关的淀粉和蔗糖代谢（Starch and sucrose metabolism,ko00500）的条数。（5）基于转录组数据和代谢组数据进行联合分析,共检测到425种差异代谢物,映射到KEGG数据库中62条代谢途径。铀胁迫GSH合成与胱氨酸和蛋氨酸代谢密切相关以及铀胁迫cys E、cys K、gsh A等关键基因差异表达,在分子水平阐释了水网藻对铀胁迫的抗性应答机制。本研究结果为水网藻富集铀及其抗性机理的研究奠定了基础,并为其应用研究提供了材料。