铝是地壳中含量最高的金属元素,正常情况下以无毒的结合态存在于土壤中,但是当pH<5时,结合态的铝离子就会转变成有毒性的离子态。近年来环境污染严重,酸雨的降雨量逐年升高,随之而来的是土壤的酸性化日益严重,游离态的铝离子成为铝元素存在的主要方式,严重危害农作物的生长,使农作物产量降低,森林退化,因此解决铝毒害刻不容缓。Ca²⁺是细胞内重要的第二信使,参与细胞内许多生理过程,钙调素是其下游靶蛋白,与Ca²⁺结合后被激活,随即结合其下游靶蛋白钙调磷酸酶,钙调磷酸酶使其下游转录因子去磷酸化之后进入细胞核能够调控一系列基因的表达。土生隐球酵母是本实验室分离到的一株高耐铝菌株。为了探索其耐铝的具体机制,我们分别用铝胁迫、FK506（钙调磷酸酶抑制剂）处理、铝胁迫和FK506共同处理土生隐球酵母。得到的结果如下:通过转录组测序我们得到了三种处理下基因的具体功能分类、蛋白功能分类、参与的代谢途径以及差异表达情况等信息。通过GO分析我们得到了基因在细胞组分、分子功能、生物过程中表达数量,其中参与生物过程的基因数目最多,其次是细胞组分和分子功能。通过KOG分析我们得到在各个生物过程中基因的表达情况,其中Energy production and conversion所注释成功的基因最多为873个,其次是RNA processing and modification注释成功832个基因;通过KEGG分析我们得到了基因参与的通路情况,KEGG共注释成功3751个基因。在铝胁迫条件下,得到显著差异表达基因为4760个,其中上调表达基因为3066个,下调表达基因为1694个。与对照相比,FK506处理后显著差异表达基因为5612个,其中上调表达基因为2086个,下调表达基因为3526个。在Al胁迫和FK506处理下得到显著差异表达基因为4157个,其中上调表达基因为1445个,下调表达基因为2712个。在Al胁迫下,钙调磷酸酶和其下游的转录因子呈上调表达,说明钙调磷酸酶通路上的基因在细胞抗铝胁迫中具有重要作用;在FK506处理下钙调磷酸酶通路被阻断,钙调素,钙调磷酸酶相关基因表达量下调,C₂H₂转录因子基因也呈下调表达,这说明C₂H₂转录因子可能受到钙调磷酸酶信号通路的调控;Al+FK506处理土生隐球酵母时,MAPK途径基因表达上调,说明在铝胁迫下钙调磷酸酶通路被阻断,MAPK途径在抵抗铝胁迫中发挥了作用。土生隐球酵母用0mM、20mM、50mM、100mM铝离子处理以及在铝离子浓度为50mM条件下处理土生隐球酵母0h、2h、4h、8h、12h、24h后提取细胞壁,用苯酚-硫酸法测定细胞壁葡聚糖、甘露聚糖含量发现,细胞壁甘露糖和葡聚糖的含量呈现先增加后下降的趋势;细胞壁Al含量也呈现出先升高后降低的现象,两者的变化趋势一致;用衣霉素处理后发现,土生隐球酵母OD₆₀₀随着衣霉素含量的升高而降。说明这两种糖在土生隐球酵母耐铝过程中发挥一定的作用。红外光谱数据显示细胞壁主要成分在铝胁迫下有明显的吸收峰,说明细胞壁确实在土生隐球酵母耐铝过程中发挥作用。