作为全球高新技术领域广泛使用的稀土元素在给经济、社会带来丰厚回报的同时，也正以前所未有的速度与强度进入环境(土壤、大气、水与生态系统)，其潜在的生态风险日益显现。全球臭氧层损耗导致紫外线-B增强，直接威胁到地球生物系统乃至人类健康，其环境安全问题成为世界关注和研究的热点。事实上，稀土污染和紫外线-B在很多农业区域内往往同时发生，二者复合污染已成为影响植物生长与环境安全的新因素。根系作为维持植物生命的重要器官，常被作为环境污染评价研究对象。然而，二者复合作用对植物根系形态与生长、氮素营养以及信号传导等的影响鲜见报道。本文运用WinRHIZO根系分析系统、光学显微镜、色谱技术、分子动力学模拟量化计算与PCR技术等优化组合研究手段，研究了稀土元素(镧)和紫外线-B对大豆幼苗根系生长与氮素营养的复合影响，为探究其影响机理和生态风险评价提供重要参考。主要研究结果如下：(1)低浓度0.08mmol·L-1镧处理促进大豆幼苗根系生长，随镧浓度增至0.24mmol·L-1和1.20mmol·L-1，根系形态与生长发生显著变化，总根长、表面积、根体积、根直径、根尖数及生物量等降低，镧浓度越大其降幅越大。单一紫外线-B处理，根系形态与生长同高浓度镧处理变化相似，所有指标均下降，6.17kJ·m2·d1紫外线-B降幅大于2.63kJ·m2·d1紫外线-B降幅。镧和紫外线-B复合处理下，0.08mmol·L-1镧未改变紫外线-B对根系形态与生长的抑制，而0.24/1.20mmol·L-1镧与紫外线-B复合作用加重了对根系形态与生长的抑制，随镧浓度和紫外线-B强度增加伤害更加严重，明显大于各单一处理。镧和紫外线-B复合作用对根系形态与生长造成的伤害原于根系活力降低和细胞质膜透性升高引起根系营养离子吸收和根尖细胞生长受阻。经过5天恢复生长后，1.20mmol·L-1镧与紫外线-B复合处理根系形态与生长不能够恢复，其它处理下各指标能够恢复到一定程度，单一处理的恢复效果大于复合处理。(2)0.08mmol·L-1镧使根系信号物质活性氧、水杨酸及茉莉酸含量降低，一氧化氮、生长素、细胞分裂素、赤酶素含量增加。而0.24/1.20mmol·L-1镧导致除一氧化氮增加外，其它6种信号物质观察到相反结果，且呈剂量效应关系。单一紫外线-B处理，根系信号物质与高浓度镧处理变化趋势一致。镧和紫外线-B复合处理下，0.08mmol·L-1镧未改变紫外线-B对信号物质的影响，0.24/1.20mmol·L-1镧与紫外线-B复合作用使一氧化氮、活性氧、水杨酸及茉莉酸含量急剧上升，生长素、细胞分裂素、赤酶素含量大幅下降，抗氧化系统受到破坏。7种信号物质含量变化与根系形态与生长变化趋势具有相似规律，根据信号物质在植物体内的作用与功能推知，镧和紫外线-B在上下两个界面对根系生长复合影响受一氧化氮、活性氧、激素等信号转导过程调控，这是二者影响大豆幼苗根系形态与生长的主要途径之一。(3)硝酸盐同化是植物生长氮素营养的起始关键，0.08mmol·L-1镧处理使根系硝态氮含量、硝酸还原酶及亚硝酸还原酶活性增加，铵态氮含量降低。而0.24/1.20mmol·L-1镧处理下，硝酸盐同化观察到相反的结果，且表现为剂量效应关系。当单一紫外线-B处理时，根系硝酸盐同化各指标的改变与高浓度镧处理变化趋势一致。镧和紫外线-B复合处理下，0.08mmol·L-1镧未改变紫外线-B对硝酸盐同化的影响，0.24mmol·L-1镧和紫外线-B协同抑制了硝态氮含量、硝酸还原酶及亚硝酸还原酶活性，铵态氮含量先升高(2.63kJ·m2·d1)后下降(6.17kJ·m2·d1)。1.20mmol·L-1镧和紫外线-B严重降低了硝态氮和铵态氮含量、硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性，复合处理的伤害程度明显大于单一镧或单一紫外线-B，表现为协同效应。经过5天恢复生长后，1.20mmol·L-1镧与紫外线-B复合处理根系硝酸盐同化不能够恢复，其它处理下各指标能够恢复到一定程度，复合处理恢复程度小于单一处理。(4)氨同化酶介导氨同化形成氨基酸和蛋白质为根系生物合成及生长提供物质基础，0.08mmol·L-1镧处理使根系氨同化酶活性及可溶性蛋白含量增加，游离氨基酸含量下降。而0.24/1.20mmol·L-1镧使根系谷氨酰胺合酶、谷氨酸合成酶活性和可溶性蛋白含量下降，谷氨酸脱氢酶活性和游离氨基酸含量增加，单一紫外线-B处理，根系氨同化各指标与高浓度镧处理下变化趋势一致。镧和紫外线-B复合处理下，0.08mmol·L-1镧未改变紫外线-B对氨同化的影响，0.24mmol·L-1镧和紫外线-B降低了谷氨酰胺合酶、谷氨酸合成酶活性、游离氨基酸及可溶性蛋白含量，谷氨酸脱氢酶活性先升高(2.63kJ·m2·d1)后下降(6.17kJ·m2·d1)。1.20mmol·L-1镧和紫外线-B协同作用严重降低了氨同化各指标，复合处理的伤害程度明显大于单一镧或单一紫外线-B。解除镧和紫外线-B处理5天后，0.08/0.24mmol·L-1镧与紫外线-B复合处理根系氨同化酶活性、氨基酸及可溶性蛋白含量能够恢复到一定程度，1.20mmol·L-1镧与紫外线-B复合处理根系氨同化指标未见恢复。(5)硝酸还原酶是氮素营养的起始关键酶，通过分子动力学模拟计算，发现硝酸还原酶蛋白表面存在大量负电荷集中区，根据化学原则，镧离子易与硝酸还原酶蛋白带负电的羧基、羟基、氨基相互作用，导致硝酸还原酶结构发生改变。当硝酸还原酶蛋白受到紫外线-B辐射时，两个色氨酸的吲哚环电子被激发，破坏了W285和W233与相邻的两个精氨酸R286、R338之间的紧密的电荷作用影响了R286、R338在结构中的稳定性，导致Tyr和Trp残基的荧光同时被淬灭，硝酸还原酶蛋白肽链上的酰氨基和芳香氨基酸(Tyr和Trp)残基带的紫外吸收峰值下降，表明分子结构改变，导致酶活性降低。低剂量镧与硝酸还原酶肽链中的酰氨基团上的O或N原子及肽链上的芳香氨基酸(Tyr和Trp)残基发生作用后，能导致其发生微结构的变化，促进其活性。高剂量镧破坏了硝酸还原酶蛋白结构相应氢键，改变了键长与键角的大小，与紫外线-B协同破坏了酶蛋白分子结构，导致硝酸还原酶活性剧降。(6)硝酸还原酶基因转录的mRNA的含量影响其蛋白表达，0.08mmol·L-1镧处理，大豆幼苗根系硝酸还原酶实时荧光定量PCR发现，基因转录的mRNA核酸相对量和蛋白合成量与对照相比无明显变化，而0.24/1.20mmol·L-1镧处理相反，mRNA核酸相对量和蛋白合成量明显下降，呈剂量效应关系。单一紫外线-B处理，基因转录的mRNA核酸相对量和蛋白合成量同样降低，当与镧复合处理，0.08mmol·L-1镧未改变紫外线-B对mRNA核酸相对量和蛋白合成量的影响，0.24/1.20mmol·L-1镧加剧了紫外线-B对mRNA核酸相对量和蛋白合成量的下降，这是从基因层面导致硝酸还原酶活性下降的分子机理。经过5天恢复后，0.08/0.24mmol·L-1镧与紫外线-B复合处理，基因转录的mRNA核酸相对量和蛋白合成量能够恢复到一定程度，1.20mmol·L-1镧与紫外线-B复合处理未见恢复迹象。