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铝(aluminum，Al)毒害严重影响着酸性土壤中农作物的产量，因此，Al毒和耐Al机制已成为植物逆境生物学研究的焦点之一。目前，对有机酸胞外排Al机制的研究已达到基因调控的水平，但对胞内耐Al的机制还知之甚少。Al能否诱导植物细胞发生程序性死亡(programmedcell death，PCD)，PCD的负调控是否是潜在的耐Al机制，以及Al胁迫与细胞内信号转导之间有何联系等问题已逐渐引起科学家们的兴趣和关注。本研究以真核模式生物酵母为主要的研究对象，利用其简单的遗传背景、较短的生长周期、丰富的突变体材料以及进化上的保守性等优点，为解答上述问题进行了探索。本研究的结果可以概括为几个方面：
(1)通过摸索建立酵母实验的简易方法，比如用醋酸锂法将质粒转入酵母细胞，用蜗牛酶去壁法提取酵母总DNA，刚自行设计和制作的玻璃仪器测定酵母生长曲线。发现1-4 mMAl处理可以加快酵母细胞生长，尤以2 mM Al最显著。酵母接种后的初始细胞浓度越低，Al促进细胞生长的效应就越明显。用血球板计数法和流式细胞术证明2 mM Al处理促进酵母细胞分裂。
(2)通过DAPI染色在普通荧光显微镜下观察细胞核的形态，用TUNEL法在激光共聚焦显微镜下观察DNA链的断裂，利用扫描电镜和透射电镜分别观察酵母细胞的表面和内部特征、运用流式细胞术测定DNA含量，这些实验结果都证明Al诱导的细胞死亡是PCD的过程。
(3)用RACE方法从早竹的花组织中成功克隆Bax抑制基因PpBI-I的3’和5’端cDNA，拼接后获得推定的cDNA全长序列。在推定的开放阅读框外围设计PCR引物，仍以RNA逆转录产物为模板，用高保真酶再次扩增后得到真实的编码序列，用于基因功能研究。
(4)从多方收集各种质粒和酵母菌株。将PpBI-1、动物凋亡抑制基因Ced-9和Bcl-2分别构建于酵母表达载体pGilda或pYX112，转化酵母EGY48或BF264-15Dau。提取转基因酵母总DNA，用PCR验证阳性克隆。由载体pGilda表达的蛋白产物中具有融合抗原LexA，因此使用anti-LexA通用抗体检验凋亡抑制蛋白是否正确表达。构建含融合片段印PpBi-1-GFP的两个酵母表达载体，在激光共聚焦显微镜下观察到LexA-PpBI-1-GFP主要定位于细胞核周边区域。测定酵母在液体或固体培养基上的生长率、存活率、PI膜通透率等指标，表明凋亡抑制基因Ced-9、Bcl-2和PpBI-1具有一定的耐Al功能，其中Bcl-2可能发挥了抑制酵母细胞分裂和细胞死亡的舣功能。
(5)发现凋亡抑制基因可以显著延长酵母细胞冷冻保存的时间，并增强恢复生长的能力。因此，对酵母冷胁迫诱导的凋亡进行了初步研究，观察到明显的染色质环化现象。另外还发现，酵母谷胱甘肽(GSH)合成酶的缺陷造成对冷胁迫的敏感，而PpBI-1耐冷的效果可能与GSH的协同作用有关。
(6)用特异的荧光染料结合流式细胞术，发现凋亡抑制基因Ced-9、Bcl-2@IPpBI-1不能抑制Al诱导的活性氧自由基(reactive oxygen species，ROS)水平增加，却可以直接调节胞内钙离子(Ca<2+>)水平。这个结果暗示，凋亡抑制基因是作用TAl诱导的RoS下游途径或不依赖于ROS的另一条途径中，很可能调控钙信号的转导通路。在酵母突变体钙敏感性测试的基础上，筛选出对Al胁迫敏感的酵母液泡Ca<2+>/ATPase(Pmcl)突变株K605，为后续研究提供了新的切入点。为Tab除非特异性，做了一系列其它胁迫处理的对照实验，结果表明突变株K605对Al<3+>、H<,2>O<,2>和Ca<2+>显著敏感，对山梨醇或甘露醇高渗处理以及铜离子(Cu<2+>)或镉离子(Cd<2+>)等胁迫均不敏感。
(7)构建植物表达载体pCAMBLA-13011-PpBI-1和pERS-PpBI-1，将pER8-PpBI-1转化拟南芥当代(TO)，获得转基因小苗(T1)，收取种子(T2)保存。统计T2代的种子(T3)在潮霉素培养基上的分离比，从而确定T2代的1-3、2-1、2-2和3-9为纯合母本。然后，提取基因组DNA，检验转基因PpBI-1是否已经整合，结果只有1号和2号株系是转基因阳性，因此选择PCR阳性的1-3和2-2的后代(T3)以及1-3-4和12-2-5的后代(T4)做进一步分析。RT-PCR的结果是，1-3-4的后代(T4)不用雌二醇诱导也能表达，且表达量较高；2-2-5后代(T4)用雌二醇诱导才能表达，且表达量较低。
在上述工作的基础上，我们面临一些新的疑问和挑战，如酵母Pmcl和植物中类似的基冈是否都是潜在的耐Al基因，凋亡抑制基因通过何种途径调控酵母钙信号，等等。总之，在酵母中深入研究PCD和钙信号的调控规律，不但有助于理解植物耐Al的胞内机制，而且有可能最终揭示植物在逆境条件下的共同反应机理，使从“一因多效”的思路改良日益受多种环境胁迪影响的农作物成为可能。