铝（Aluminum,Al）是酸性土壤中限制植物生长的重要因素之一,可显著抑制植物根尖的发育及植物的生长。细胞内钙离子(Calcium,Ca²⁺)作为第二信使,直接或间接地调节了包括对非生物逆境胁迫响应在内的各种生物生化过程,同时触发并增强了生物对胁迫的应激反应。植物细胞中,Ca²⁺在不同胁迫条件下诱发产生Ca²⁺信号,影响多种逆境信号的转导。因此,研究逆境胁迫下Ca²⁺信号的转导及其机制,对解析植物抗逆机制以及提高植物的抗逆性具有重要意义。本实验室的前期研究表明,水杨酸（SA）对大豆耐Al性有一定的调控作用。因此,本文以耐Al大豆品种吉育70（Glycine max L.cv Jiyu 70）为试验对象,采用液体培养方法,分别研究了外源Ca²⁺和SA对Al胁迫下大豆根伸长、Al含量、柠檬酸分泌量及几种抗氧化系统酶（SOD、APX、POD）活性的影响,探讨其二者与大豆耐Al性之间的关系;另外,本实验还探讨了外源Ca²⁺对内源SA含量的影响以及外源SA对内源Ca²⁺含量、钙调蛋白基因CMLs表达量的影响并分析了Ca²⁺和SA在大豆耐Al机制中的内在联系;最后,本实验检测了Ca²⁺对线粒体数量和细胞内分布的影响以及Ca²⁺对磷脂酶C（PLC）和磷脂酶D（PLD）活性及其表达基因（plc和pld）表达量的影响。主要研究结果如下:1.Ca²⁺和SA对大豆耐Al性的影响根的相对伸长量和根尖内Al含量是判断植物是否受到Al毒害的重要指标。与无Al处理相比,30μM Al³⁺处理大豆幼苗12 h,根的相对伸长量,而Al含量升高;与Al处理相比,外源加入1.0 m MCa²⁺,相对根伸长量提高了58%,Al含量降低了42.6%;在Al胁迫条件下,外源Ca²⁺通道抑制剂（VP）、钙调蛋白抑制剂（TFP）和Ca²⁺螯合剂（EGTA）处理分别增加根尖Al含量且差异并不显著,但其三者均加剧了Al对根伸长的抑制作用。上述结果表明外源Ca²⁺可能参与到大豆耐Al机制中,通过缓解Al对根伸长的抑制作用来缓解Al毒。与Al处理相比,外源10μM SA缓解Al诱导根伸长抑制,降低Al含量,与Al+VP处理相比,外源加入SA则缓解VP对根伸长的抑制,这一结果提示SA可能通过影响Ca²⁺水平来缓解Al毒提高大豆耐Al性。大豆根系可以通过分泌有机酸缓解Al毒,30μM Al³⁺处理12 h,大豆根尖柠檬酸分泌量急剧增多,外源Ca²⁺和SA可以促进Al诱导柠檬酸分泌,Al+SA处理诱导柠檬酸分泌量为Al处理的1.41倍;同时,外源SA能够缓解VP对Al诱导柠檬酸分泌的抑制作用,表明SA和Ca²⁺可通过诱导柠檬酸分泌以提高大豆耐Al性。2.SA和Ca²⁺在大豆耐Al机制中的相互作用30μM Al³⁺和10μM SA共同处理大豆,检测大豆根尖内源Ca²⁺含量和CMLs（钙调蛋白基因）表达量。结果表明,内源Ca²⁺含量在外源SA处理4 h内开始大量积聚后随着时间的延长逐渐降低;30μM Al³⁺处理12 h时CML41和CML38基因的表达量高达对照组的11倍,外源加入10μM SA处理4 h后,CML41和CML38的相对表达量最高,而后随着时间延长逐渐下降,说明了外源SA可以影响CMLs基因的表达,提高Ca²⁺浓度,缓解Al毒。30μM Al³⁺和外源Ca²⁺共同处理大豆幼苗,检测了不同时间（0.5 h、4 h、12h及24 h）内源SA含量的变化。结果显示,外源1.0 m M Ca²⁺可提高内源SA含量,但VP、TFP和EGTA均可延缓内源自由态SA及结合态SAG含量的积聚,说明外源Ca²⁺能够提高内源SA的含量,增强大豆耐Al性。3.Ca²⁺及SA对Al诱导大豆根尖氧化胁迫的影响抗氧化系统酶可以控制甚至清除Al诱导产生的活性氧（ROS）,缓解氧化胁迫。Ca²⁺处理对Al胁迫抑制根伸长的缓解作用随时间的延长而减弱。30μM Al³⁺处理12 h后,大豆根尖内丙二醛（MDA）和过氧化氢（H2O2）含量分别增加为对照组的1.6和6.45倍;而外源1.0 m M Ca²⁺可降低Al胁迫诱导的MDA及H2O2含量积聚,说明Ca²⁺可以缓解Al对大豆根尖质膜的伤害而缓解Al诱导的氧化胁迫,并且可能刺激H2O2的应答而启动植物体内的抗氧化保护机制。Ca²⁺以及SA能提高SOD、POD和APX等H2O2代谢酶的活性,从而减轻大豆根尖的氧化胁迫损伤。4.Al胁迫下Ca²⁺对线粒体分布、数量和磷脂酶活性及其基因表达量的影响Al胁迫下线粒体功能及微管结构受到破坏,而磷脂酶的活性在微管结构变化上起着重要的作用;本文通过观察Al胁迫条件下,线粒体分布、数量和磷脂酶活性及基因表达量的变化,探讨其对耐Al机制的影响。研究结果显示,Al胁迫下大豆根尖细胞内线粒体聚集在细胞壁附近并且数量有所增加,外源1.0 m M Ca²⁺增加细胞内线粒体数量,而VP的抑制则验证了Ca²⁺对大豆根尖细胞内线粒体数量的影响;在磷脂信号转导途径中,Al抑制大豆根系内PLC、PLD的活性且降低plc、pld的表达量;外源Ca²⁺处理则可提高其二者的活性及基因表达量,说明Al胁迫条件下Ca²⁺可影响大豆根尖细胞内磷脂酶的变化。表明Al胁迫可能通过降低磷脂酶活性,影响微管结构或功能,抑制根的生长,而Ca²⁺则可以缓解这种抑制作用。综上,SA和Ca²⁺可以缓解Al对大豆根伸长的抑制,降低Al含量,促进柠檬酸分泌且提高抗氧化酶活性,降低ROS含量,说明其二者对大豆Al毒害具有一定的缓解作用;外源SA和Ca²⁺可以引起其二者内源含量的变化,说明在耐Al机制中,其二者的互作对缓解大豆Al的毒害起着一定的作用。另外,通过Ca²⁺对大豆根尖细胞内线粒体数量、分布及磷脂酶活性、基因的影响,我们推测Al胁迫条件下,线粒体及磷脂酶的变化可能受Ca²⁺的影响。