柑橘在我国主要种植在南方酸性土壤地区。土壤酸化引起的铝毒害限制了柑橘生长。大量研究表明植物对铝毒害的耐受性与细胞壁属性有关。柑橘是一种比较耐铝的果树品种,但有关铝在柑橘体内的储运及细胞壁参与的铝毒害调控机制仍未阐明。本研究以耐铝差异的雪柑和沙田柚实生苗为试验材料,探讨了:(1)两柑橘品种幼苗生物量及根系参数对铝毒害的响应;(2)两柑橘品种叶片光合特性对铝毒害的响应;(3)铝在两柑橘品种幼苗中的分布特征;(4)两柑橘品种幼苗根细胞壁对铝毒害的响应。研究结果如下:(1)铝毒害引起的柑橘幼苗生物量降低和根系发育是铝处理浓度和处理时间共同作用的结果。相比对照,0.5和1.0 m M铝处理15周显著降低了沙田柚幼苗的生物量,但对雪柑幼苗生物量无明显抑制作用,处理44周后雪柑幼苗生物量显著下降。与对照相比,0.5 m M铝处理促进雪柑幼苗但抑制沙田柚幼苗根系的生长。随着铝处理浓度的提高,柑橘的根长、根表面积、根体积、投影面积和平均直径都随之降低。(2)在光合作用应答铝胁迫方面,0.5 m M铝处理15周未抑制雪柑幼苗的净光合速率,但显著抑制沙田柚幼苗的净光合速率。随铝浓度的提高和处理时间的延长,两柑橘品种光合作用同时受到气孔因素和非气孔因素的限制。雪柑较沙田柚表现出更好的荧光诱导动力学与降低光电子传递抑制维持较高的光合色素含量以及PSII电子转化效率有关。(3)组织水平上,铝处理的两柑橘品种幼苗体内的铝主要分布于侧根,其次是主根、叶和茎。细胞器水平上,雪柑和沙田柚侧根的铝主要富集在细胞壁上,其次是细胞器和液泡。在细胞壁不同组分上,大多数的铝富集在细胞壁成分的果胶上,其次是半纤维素和纤维素。(4)与对照相比,铝处理提高细胞壁干重占根干重的比例,但显著降低两柑橘品种根细胞壁果胶含量。傅里叶变换红外(FTIR)扫描分析显示,相比对照,铝处理的沙田柚根细胞壁特异性峰强度变化更大。离体细胞壁的动力学研究表明,雪柑的细胞壁对铝离子的吸附速率更高且解吸率较低。通过序列比对,在柑橘基因组数据库中筛选到4个可能参与调控铝结合的细胞壁果胶甲基酯酶基因。以对照和铝处理后的柑橘根c DNA为模板,采用荧光定量PCR分析了柑橘细胞壁果胶甲基酯酶相关基因对铝毒害的响应,结果表明,4个基因在沙田柚中的表达量显著提高,但在雪柑中无显著变化。综上所述,本研究在植物生理和分子生物学水平探讨了耐铝差异的两柑橘品种对铝毒害的应答机制。雪柑幼苗耐铝性强于沙田柚幼苗与降低光电子传递抑制,维持较高的光合色素含量和PSII电子转化效率,以及通过细胞壁果胶的强吸附减少铝向地上部的转运有关。本研究结果可以丰富柑橘耐铝机制,为揭示柑橘逆境响应策略提供理论依据。