铝毒是酸性土壤限制植物生长的重要因素之一，而且随着全球环境的日益恶化，酸雨的频繁沉降，以及农业生产中的不合理耕作等诸多因素加剧了土壤的酸化。铝毒通过直接危害植物生长，降低农作物的生产力，造成经济、生态和社会效益的损失。因此研究铝对植物的毒害机制将对我国的农业生产具有重要的理论和实践意义。研究发现气体信号分子一氧化氮（NO）和植物激素乙烯参与调节植物对多种非生物胁迫的应答反应，但其在植物铝毒过程中的相互作用所知甚少。由于大田作物遗传背景的复杂性，多年来关于植物铝毒的作用机理研究受到制约。因此本项目选用模式植物拟南芥为材料，利用其丰富的突变体，通过研究细胞壁松弛相关蛋白在植物铝毒害中的作用和NO、乙稀参与植物铝毒害的作用机理及调控网络，从组织、细胞和分子水平探讨植物铝毒害机制，以期为耐铝种质资源的分子改良提供理论依据。

乙烯作为重要的植物激素，参与调节植物生长发育和对环境胁迫的应答过程。本项目利用乙烯相关突变体和乙烯合成抑制剂研究了乙烯在铝毒和硝酸盐供应对植物根生长的调节作用。主要研究结果有以下几个方面：第一，铝毒害显著抑制拟南芥根伸长（主根和侧根），高浓度硝酸盐抑制侧根伸长。第二，铝和硝酸盐处理都能迅速促进拟南芥根中乙烯的大量合成。第三，乙烯合成抑制剂（AVG和CoCl2）都能减缓铝毒和高浓度硝酸盐对根伸长的抑制作用。第四，与野生型相比，乙烯不敏感突变体（ein2-1和etr1-3）根伸长对铝毒害和高浓度硝酸盐的响应表现不敏感。第五，铝毒诱导的乙烯大量合成作为上游信号，通过调控AUX1和PIN2蛋白改变生长素在根中的分布，进而抑制根伸长。第六，乙烯通过调节硝酸根转运蛋白参与高浓度硝酸盐对侧根伸长的抑制作用。