钒（V）是一种重要的过渡金属元素,在现代工业中有着广泛应用。钒是人和动物的必需微量元素,但高浓度钒具有诱变性、致癌性。迄今为止,钒是否为高等植物生长所必需仍无定论,尽管普遍认为低浓度钒有益于植物生长,而高浓度钒对植物生长具有明显毒性效应。近年来,钒资源开采、利用强度加大,使得土壤中钒含量逐渐增多。土壤中日益增多的钒不仅影响植物生长,同时引发环境与健康问题的可能性进一步增大,因此,钒污染土壤修复问题亟待解决。植物修复钒污染土壤以其环保、经济和可持续等优点而备受关注。但目前植物对钒胁迫的响应机制研究不足,已发现的能高效修复钒污染土壤的（超）富集植物数目也较少。因此,探究植物的钒胁迫响应及钒积累、转移特征,对于进一步明确钒的毒性效应及开发钒污染土壤的植物修复技术具有重要意义。本文探究了钒对生菜、烟草、紫花苜蓿种子萌发及随后幼苗生长的影响,（水培、土培模式下）钒对三种植物生长的影响,生菜、烟草、紫花苜蓿钒积累、转移特征及紫花苜蓿幼苗对钒胁迫响应的转录组学和代谢组学特征,得到如下主要结论:（1）高浓度钒对种子萌发、种皮结构、元素含量及化学态均有影响。钒浓度为2.0～10.0 mg L–1时生菜发芽率显著低于对照,但50.0 mg L–1V处理时生菜发芽率较对照无显著降低。烟草和紫花苜蓿种子发芽率仅在50.0 mg L–1V时显著降低。钒(除50.0 mg L–1V外)对发芽后三种植物幼苗的存活率均无显著影响且各钒浓度处理下植物的存活率较高（＞80%）。紫花苜蓿种皮颜色随钒浓度的增加而加深,同时50.0 mg L–1V相较对照显著改变了紫花苜蓿种皮结构、元素（C、N、O）含量及其化学态。（2）水培条件下,整体上生菜、烟草、紫花苜蓿钒耐性大小为紫花苜蓿>烟草>生菜。0.1 mg L-1V对三种植物生长无显著影响,植物各组织钒浓度均为根＞茎＞叶。三种植物钒转移系数（TF）均随营养液中钒浓度的增加先降低后有所升高。钒浓度≥0.5 mg L-1时生菜生长显著受抑制。整体上,钒浓度≥2.0 mg L-1时烟草生长显著受抑制,但烟草可通过激活其酶和非酶抗氧化物保护机制缓解钒诱导产生的氧化胁迫。另外,烟草钒转移能力较弱（TF<<1）。高浓度钒(≥4.0mg L-1)显著抑制了紫花苜蓿的生长,植物叶绿体色素含量及光合气体参数较对照显著降低,同时叶片细胞膜透性显著增大。三种植物地上部钒提取量均在4.0mg L–1V时达最大。综合转录组学与代谢组学分析表明,0.1 mg L-1V（B组）和0.5 mg L-1V（C组）处理相较对照（A组）显著改变了紫花苜蓿叶片中一些重要的转录本和代谢物,且这种改变具有一定的剂量效应关系。代谢物棉子糖的显著增加是紫花苜蓿在钒胁迫下的一种调控响应机制。B＿vs＿A、C＿vs＿A、C＿vs＿B比较组中检测到显著上调和下调差异基因数目分别为21和23、27和33、24和43。0.1和0.5 mg L-1V处理后,B＿vs＿A、C＿vs＿A、C＿vs＿B比较组叶片中显著上调和下调的代谢物数目分别为17和15、43和20、24和16。C＿vs＿A中存在3条显著富集的KEGG通路,即α-亚麻酸代谢、类黄酮合成和类苯基丙烷生物合成,并且一些差异表达基因（DEGs）和显著改变的代谢物参与其中。0.1 mg L-1V处理时,紫花苜蓿叶片中仅发生单一代谢物或转录本的改变,而0.5 mg L-1V处理后,紫花苜蓿通过对一些重要KEGG通路中的基因和代谢物协同调控以应对钒暴露。（3）土培条件下,外源钒添加量≥150 mg kg-1时生菜、烟草、紫花苜蓿生长显著受抑制。外源钒添加量为900 mg kg-1时,植物均于试验结束前全部死亡。三种植物转移根部钒至其地上部的能力（TF）均随外源钒浓度的增加先降低后有所升高。生菜和烟草钒富集能力（BF）均随外源钒浓度的增加而增加,紫花苜蓿钒富集能力（BF）随外源钒浓度的增加先增加后有所降低。种植生菜、烟草、紫花苜蓿后,根际土壤中变形菌门（proteobacteria）和放线菌门（actinobacteria）为最丰富的两种细菌群落。矿区污染土壤中钒主要以残渣态存在,因此三种植物体内的钒浓度相对较低。由于矿区污染土壤养分较匮乏,这在很大程度上抑制了三种植物的生长。与水培结果一致,土培条件下三种植物对外源钒的耐受能力大小同样为生菜<烟草<紫花苜蓿;在矿区污染土壤中,紫花苜蓿地上部组织钒浓度(叶、茎平均钒浓度分别为2.5和9.9 mg kg-1)高于烟草地上部组织钒浓度(叶、茎平均钒浓度分别为1.3和3.0 mg kg-1)和生菜地上部钒浓度(生菜叶片平均钒浓度为1.6 mg kg-1)。即紫花苜蓿不仅对钒胁迫的耐性最强,而且植物地上部钒浓度也最大,故其修复钒污染土壤的潜能最大,烟草具有一定的原位固定土壤钒污染物的潜能,生菜长势较弱,去除土壤中钒污染物的能力最差。