锰（Mn）和铜（Cu）是植物生长发育必需的微量营养元素,Mn、Cu营养不足或过量都会对植物产生不良影响。土壤Mn污染日益严重,小麦（Triticum aestivum L.）作为世界上约35%人口的主要粮食作物,其产量和安全受到包括Mn在内的重金属污染的威胁。因此,提高小麦耐重金属胁迫能力对我国粮食安全具有重大意义。近年来通过施加外源植物激素类物质和植物营养元素等提高植物耐重金属胁迫能力,已受到国内外广泛关注。除受Mn等重金属胁迫之外,小麦作为对缺Cu高度敏感的植物,缺Cu能够导致小麦不育减产。但是Cu是如何影响小麦育性以及小麦中Cu营养平衡的调控机制都还尚不清楚。二穗短柄草（Brachypodium distachyon L.）的遗传特性与小麦十分相似,且具有基因组简单、易转化等特点,已逐渐成为小麦基因功能研究的理想模式植物。本研究通过表型鉴定、光合系统和抗氧化生理分析、基因表达和元素测定等方法探究外源水杨酸和硫素在波兰小麦（Triticum polonicum L.）响应Mn胁迫中的生理调控作用,采用CRISPR/Cas9基因编辑和XRF元素成像等技术对二穗短柄草中Cu营养调控基因BdYSL3和SPL7进行生物学功能分析,以期揭示Cu营养影响二穗短柄草育性的分子机制,为小麦Cu营养平衡研究提供参考。主要结果如下:（1）Mn胁迫使植株根和地上部分干重分别下降了50%和18.3%,植株表现出明显的毒害症状。过量Mn能够损害植物的光合系统,降低光合作用效率,使波兰小麦地上部位的K、Ca、Mg、Zn和Fe含量分别下降20.4%、39.2%、41.2%、24.5%和33.8%,提高H2O2和MDA含量,从而引起氧化胁迫。通过施加外源SA能够减少Mn胁迫下Fe、Zn和Mn由根向地上部转移,增加植物对Ca的吸收和Mg向地上部的转运,波兰小麦Mn胁迫下叶片中CAT、GR、APX、DHAR、GSH和As A的活性和含量施加外源SA后分别提高了45.4%、37.1%、160.25%、20.2%、12.2%和26.2%,有效减少Mn胁迫下植株体内的活性氧含量和脂膜过氧化程度,从而明显缓解Mn对波兰小麦的毒害作用。因此,外源SA主要通过抑制Mn向地上部分转运,提高植物抗氧化能力和调节植物对其他营养元素的吸收和分配来提高波兰小麦对Mn胁迫的耐受性。（2）营养元素的施加可以调控重金属对植物的毒害效应。通过适当浓度的硫营养供应能有效抑制Mn向地上部转运,提高植物抗氧化能力,减少氧化胁迫对植物造成的损伤;Mn胁迫下供应10 m M的硫营养使Tp GSH1和Tp GS在叶片中的表达量分别上调了62.5%和29.3%,而在根中的表达量则分别上调了160.34%和83.02%,促进GSH-Mn复合物的形成,并区隔于细胞液泡中进而缓解细胞伤害。然而,过量硫营养的施加不能明显缓解Mn胁迫对波兰小麦的毒害作用,这可能与过量的硫酸盐引起的渗透胁迫有关。（3）以二穗短柄草作为小麦的模式植物,研究Cu营养在植物体内的转运过程。研究发现,BdYSL3在各生长发育时期的不同叶片中具有较高表达,其表达量在各组织中均受缺Cu诱导,BdYSL3主要在维管组织的韧皮部和花器官中的柱头和子房中表达。敲除BdYSL3导致二穗短柄草植株对缺Cu高度敏感,ysl3突变体植株在Cu由老叶向幼叶和地上部分旗叶以及花器官中的子房和雄蕊的运输过程中存在缺陷,导致开花延迟2周、育性降低36.3%、籽粒变小和产量降低31.3%。综上,二穗短柄草中BdYSL3参与了各个组织器官间的Cu转运过程,对二穗短柄草的育性和籽粒产量至关重要。（4）将二穗短柄草中的BdSPL7转入拟南芥spl7突变体发现BdSPL7不仅能够使突变体材料恢复正常表型,而且使spl7突变体中At SPL7的下游基因COPT2和FSD1的表达恢复正常;原生质体亚细胞定位分析,发现BdSPL7定位于细胞核中。BdSPL7在各个时期的各组织中均有表达,但在叶片中的表达量较高,BdSPL7在各组织的表达不受缺Cu和缺Fe诱导,但却受Cd处理诱导。二穗短柄草中SPL7的功能缺失导致植株对缺Cu高度敏感,敲除SPL7同样影响了二穗短柄草中Cu由老叶向幼嫩组织和地上部位生殖器官的转移。结合spl7突变体材料中BdYSL3的低水平表达量和BdYSL3启动子区DNA特异结合位点分析发现BdYSL3是SP7的下游基因,此外敲除SPL7同样导致植株育性降低32.3%,但并不影响植株的花期和籽粒大小。结果表明SPL7在二穗短柄草Cu营养平衡过程中起着重要作用,它可以通过转录调控包括BdYSL3在内的下游基因调控Cu向地上部分生殖器官的转运,从而确保植物的正常繁育。