表型可塑性是指同一个基因型可以应答不同环境,而产生不同表型。但环境效应也可能会持续到下一代,即亲本所处的环境不仅影响自身的表型,也会显著影响子代的表型,称为跨代表型可塑性。前人的理论模型研究表明,世代内和跨代表型可塑性都可能有助于生物应对环境变化,加快适应过程。然而目前对代内表型可塑性研究很多而对跨代可塑性的研究相对较少。本文以广布性一年生草本植物菥蓂（Thlaspi arvense）为材料,研究镉胁迫条件下的代内表型可塑性和跨代可塑性。通过将菥蓂在胁迫和对照条件下连续种植两个世代,并将第二代种子进行交互移植,从形态、生理、基因表达等多个层次来研究植物经历的镉胁迫对自身表型和子代表型的影响。主要结果如下:1.在形态与生理层面,菥蓂的多个性状可以对镉胁迫产生可塑性响应。具体来说,在胁迫条件下,植物的株高降低、生物量减少、种子数量减少、开花时间延迟、光合能力下降,这些可塑性可能反映了胁迫对植物的伤害或限制。但另一些性状变化可能反映了植物对胁迫的主动应对。例如在胁迫条件下,种子虽然数量减少但种子变得更大、细胞内的抗氧化系统的相关指标提高（例如GSH浓度升高、SOD酶活力增加）。这些可塑性反应可能有助于菥蓂应对胁迫,提高适应能力。2.环境胁迫的效应至少有一部分可以持续到第二代。在交互移植实验中,亲代经历过胁迫的植株尽管自身并未遭受胁迫,在一些性状上（例如株高、种子总数、种子大小、SOD酶活力等）仍然表现出与胁迫时相似的变化。另外一些性状（例如生物量、开花时间、GSH浓度、光合能力）则不受亲代环境胁迫的影响,没有明显的跨代可塑性。3.在基因表达层面,镉胁迫与对照相比,有5138个基因的表达水平发生了显著改变,至少部分基因可能与提高胁迫耐受性有关,例如,可能增强物理防御作用的基因（如纤维素合成酶、果胶甲酯酶抑制剂）、参与抗氧化胁迫的基因（如谷胱甘肽S-转移酶、超氧化物歧化酶、过氧化物酶等）。在交互移植中,即使第二代植物本身没有受到环境胁迫,在第一代发现的5138个差异表达基因仍然有641个（约占12.5%）在基因表达方面表现出显著差异。其中,纤维素合成酶基因、果胶甲酯酶抑制剂基因以及谷胱甘肽合成相关基因等在没有胁迫条件下仍然显著上调,表明亲代经历的镉胁迫对第二代产生了跨代可塑性。