酸性土壤占全世界潜在可耕地的50％，铝毒是限制酸性土壤作物生产的主要因子。不同植物种类或同一植物不同品种间在耐铝性上存在极大的基因型差异，这为研究耐铝机理以及通过遗传改良和基因工程手段提高作物耐铝性提供了可能。铝诱导植物根系分泌有机酸是迄今为止公认的一种最为重要的外部排斥机理，但铝调控有机酸分泌的过程还没有完全明确。本文对模式Ⅰ(铝胁迫开始与植物根系有机酸分泌无明显的时间间隔)植物的草酸分泌和模式Ⅱ(铝胁迫开始与植物根系有机酸分泌有几个小时的时间间隔)植物的柠檬酸分泌的调控机理进行了深入研究。另一方面，包括有机酸分泌在内的一些已知的铝外部排斥机理并不能解释某些植物的高耐铝性，表明还有其他未知的外部排斥机理存在，本文以水稻为研究材料对细胞壁在外部排斥机理中的作用进行了研究。结果概述如下： 1．铝诱导模式Ⅱ植物柠檬酸分泌的调控机理决明(Cassia tora L.)根系在铝胁迫下可向介质分泌柠檬酸，并且铝胁迫开始与柠檬酸显著分泌之间有一明显时间间隔，这种分泌模式属于典型的模式Ⅱ。推测在这个间隔期期间有相关蛋白的合成，但是还没有实验证据来证实。我们采用蛋白合成抑制剂处理决明根系发现，柠檬酸分泌受到显著抑制，证实了相关蛋白合成的参与是分泌所必须的；对另外一种植物(饭豆)的研究也发现蛋白合成抑制剂能显著抑制其根系铝胁迫下柠檬酸的分泌，用位于线粒体膜上的柠檬酸载体抑制剂和位于细胞质膜上的阴离子通道抑制剂处理，并比较体内柠檬酸含量和柠檬酸合酶活性，证实这些重新合成的蛋白很有可能就是这些载体蛋白和通道蛋白本身；研究还发现铝可抑制饭豆根系细胞质膜H<+>-ATPase的活性，而Mg<2+>在微摩尔浓度就可极大的激发铝胁迫下的柠檬酸分泌并恢复细胞质膜H<+>-ATPase的活性，说明载体蛋白和通道蛋白并不是铝胁迫下柠檬酸分泌的唯一调控因子，还有包括H<+>-ATPase在内的其它因素参与其中。 2．铝诱导模式Ⅰ植物草酸分泌的调控机理养麦根系在铝胁迫下可迅速向介质分泌草酸，这种分泌模式属于典型的模式Ⅰ。推测铝可能是直接激活了位于细胞质膜上的阴离子通道蛋白，而不需要相关蛋白的合成。我们同样采用蛋白合成抑制剂处理荞麦根系发现，草酸的分泌不受蛋白合成的影响，说明供荞麦根系草酸分泌的生物机器原先就存在于根尖细胞中，铝直接激活了这一生物机器；为了进一步明确草酸分泌特性，我们对另外的一些草酸累积植物(籽粒苋，荞麦，菠菜，番茄)进行了研究，结果表明在所收集的一些草酸累积植物中，铝都能诱导其根系草酸的分泌：然而分泌量与体内草酸含量和耐铝性却无相关性，而且菠菜和籽粒苋，番茄对铝非常敏感(以相对根系伸长量为指标)，这一方面说明在物种进化过程中草酸分泌在这些植物中具有一定的保守性，另一方面也说明对于草酸在提高耐铝性上的作用模式有待深入研究。 有机酸无论从理论上还是从实际上都证明能与铝螯合形成稳定的无毒性的物质，然而波菜、番茄和籽粒苋对铝却非常敏感。为了解决这个问题，我们以菠菜为实验材料进行了研究。结果表明其主要原因是菠菜对pH极其敏感，所以我们认为对于菠菜等一些植物而言耐酸害是耐铝的前提。 3．草酸分泌在养麦的耐铝机理中的作用筛选到了对铝极其敏感的养麦品种，并且发现荞麦的耐铝性与荞麦品种生长地域间的土壤性质尤其是土壤pH密切相关，说明一些养麦品种通过长期适应酸性铝毒土壤而获得了高耐铝性。但是草酸分泌与荞麦苗期的耐铝性无关。通过相对长期的铝处理后发现，生长于我国南方酸性土壤的荞麦品种Jiangxi比生长于我国西北方的荞麦品种Shanxi具有更高的累积磷的能力，并且以 Al-P的形式沉淀于质外体，从而提高了Jiangxi的耐铝性。 4．细胞壁在水稻耐铝机理中的作用水稻是最耐铝的谷类作物，但是关于水稻的耐铝机理还不清楚。研究表明水稻的耐铝机理主要为铝的外部排斥，但是有机酸分泌和根表pH的变化不是其主要的耐铝机理。对细胞壁多糖组分的研究发现，耐铝水稻根尖果胶含量和果胶甲酯酶活性都低于铝敏感品种，这种细胞壁特性降低了根系对铝的吸附，专一性试验表明这种细胞壁特性对其它金属离子耐性和吸附特性没有差异。这些结果表明细胞壁多糖可能为一种全新的铝排斥机理。