二穗短柄草（Brachypodium distachyon）是单子叶植物新型模式植物，属于禾本科（Graminea）早熟禾亚科（Pooideae），植株矮小（15-20cm），生活周期短。本实验以二穗短柄草幼苗为研究材料，人工模拟不同浓度的重金属镉（Cd）胁迫二穗短柄草，设置浓度为0μmol/L、50μmol/L、100μmol/L、150μmol/L、200μmol/L、300μmol/L6个CdSO4浓度，将CdSO4溶于1/2Hoagland营养液中，待种子萌发后第16d进行Cd胁迫处理，每天用不同浓度CdSO4溶液进行浇灌，处理15d后采样进行检测。通过研究不同浓度Cd胁迫对其幼苗叶片中无机离子含量、叶绿素含量、生长指标、抗氧化酶活性、MDA含量以及蛋白质含量的影响，探讨了二穗短柄草对重金属Cd胁迫地上部分各种离子响应变化、抗氧化酶系统指标的的影响及抗性机理，对小麦和大麦等温带禾谷类作物的Cd胁迫及其重金属响应机制的研究提供参考。本研究主要结果如下：（1）随着Cd胁迫程度的加剧，二穗短柄草叶片中Na+和K+含量分别增加和下降，在Cd浓度为300μmol/L时，Na+含量比对照高5.07%，K+含量比对照低15.34%，说明Cd胁迫下出现吸钠排钾现象；Ca2+含量逐渐增加以及Mg2+含量的逐渐降低，说明Cd胁迫影响了二穗短柄草的信号传导及叶绿素合成；同时，Si4+、S2-含量总体上呈缓慢降低和递增趋势，说明Si4+参与了二穗短柄草体内调控机制，而S2-则有利于植株合成新的多肽蛋白以抵抗胁迫；Cd2+含量的逐渐增加，说明Cd会导致Cd2+在植株体内沉积。（2）随着土壤中Cd浓度的逐渐增加，二穗短柄草株高和叶片生长均受到不同程度抑制作用，叶片光合色素的合成也被破坏，叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b相应的发生变化。在低浓度（50μmol/L）Cd胁迫下二穗短柄草Chla、Chlb、Chla+b均出现上升趋势，说明叶绿素对镉胁迫反应敏感，但当镉浓度升高后，叶绿体受到损失，叶绿素含量逐渐降低，同时叶片含水量也逐渐下降。（3）二穗短柄草幼苗叶片中蛋白质的含量随着Cd浓度的逐渐增加而缓慢递减，与幼苗叶片中蛋白质含量呈负相关，但在低浓度50μmol/L时稍有增加，比对照高12.99%。说明Cd2+抑制了蛋白质合成过程的某些酶的活性，导致蛋白质合成水平降低。（4）Cd胁迫能引起二穗短柄草幼苗膜脂过氧化作用，随着Cd浓度的逐渐增加，幼苗叶片中MDA含量逐渐增加，尤其在高浓度的Cd胁迫能明显促进其叶片细胞的膜脂过氧化和脱脂，破坏了植物体内的防御能力，增加叶片中MDA的含量。（5）Cd胁迫导致二穗短柄草体内多种酶系的活性发生改变，在不同浓度Cd2+胁迫下，随着Cd浓度的逐渐升高CAT活性降低，SOD活性降低，POD活性提高，说明CAT和SOD活性下降是导致Cd2+对二穗短柄草幼苗毒害作用的重要原因。