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可耕地是最重要的农业资源，目前世界各国均面临着可耕地严重不足的危机。而酸性土壤又占全球可耕地的40％，铝毒害是酸性土壤限制作物产量的重要因子之一，因此解决铝毒害问题引起了学者的广泛关注。
蛋白质是基因表达的产物，是植物功能的重要体现者。近年来，随着蛋白质组学技术体系的飞速发展，特别是蛋白质组学技术体系在植物逆境胁迫研究中的广泛和成功的应用，为深入揭示植物耐胁迫的分子机制和通过基因工程技术培育抗性物种提供了前所未有的手段。但目前将蛋白质组学技术体系应用到植物耐铝毒方面的研究还很少，特别是大豆方面还未见报道。
为充分利用先进的蛋白质组学技术体系深入探讨大豆耐铝毒的分子机制，本研究以耐铝毒大豆种质BX10为试材，建立了大豆根系高质量蛋白样品制备、双向电泳分离、图像分析、酶切、质谱分析、蛋白质数据库生物信息学分析等最佳技术体系，为后续大规模深入研究奠定了基础。
高质量蛋白样品的制备和裂解是双向电泳中蛋白能够成功分离的前提，因此首先要选取一种有效提取大豆根部蛋白的方法，该法必须能尽量避免蛋白酶的降解，从而获得和其他方法相比产量最大纯度最高的蛋白样品。本研究对三种蛋白提取方法进行了比较，发现三氯乙酸结合丙酮沉淀法最适宜从大豆根系中提取高质量的蛋白质，该法能有效抑制大豆根部蛋白酶的活性，去除色素、酚等次生代谢物的干扰。提取后的裂解过程中通过加入硫脲和CHAPS，目的是提高蛋白的溶解性和碱性蛋白的数量。双向电泳中的第一向是等电聚焦操作，该操作的关键在于为之后的第二向电泳分离差异蛋白选取适宜的IPG胶条长度和pH范围。在预试验中我们初步选定了24cm pH3-10的非线性胶条和pH4-7的线性胶条，通过二维图谱蛋白点的分离程度和清晰度对比发现，24cm pH4-7的线性胶条分离效果更好。同时，上样量也是决定蛋白分离效果的关键因素之一，本次研究确定了最适蛋白上样量为80-120μg。实验中选取30v/6h和60v/6h的主动水化进行电泳，为除去胶条中的盐离子干扰，我们采取500 v电压，运行时间为1h，最终的电泳总伏小时数为65000伏时以上。运用以上优化的技术体系，能够成功分离到1200多个蛋白质点。为建立质谱分析技术体系，本研究分析了50μM AlCl3胁迫处理下耐铝品种BX10在24h、48h和72 h三个时间点的蛋白差异表达谱。选取了四个差异表达差异的蛋白质点进行了酶解、质谱分析和数据库(MASCOT和PROFOUND)生物信息学功能分析，鉴定得到的4个具特征性的蛋白质为：PR10-like protein，GTP binding protein，2，4-D inducible GST和Expressed protein。
以上结果表明，双向电泳结合质谱分析的方法简单易行，杂质干扰少，而且得到电泳结果蛋白条带多、信息量大，是研究差异蛋白质组学的有力途径。通过我们建立的双向电泳技术分离的差异蛋白质点完全能够符合后续的质谱分析，而且我们已建立了良好的质谱分析技术体系为今后顺利开展大豆的蛋白质组学提供了技术支持。
本次试验除了从分子水平进行上述研究外，还对BX10(耐性品种)和BL2(敏感品种)逆境下的生理反应进行了对比分析。AlCl3胁迫处理下，两个品种根尖脯氨酸含量急剧升高，根系活力均随处理进行而持续下降，同时铝胁迫下大豆氮吸收受到抑制，营养代谢受阻，硝酸还原酶活性和可溶性蛋白的含量也呈下降趋势，两者具有一定相关性。这些结果为揭示大豆的耐铝毒机制提供了一些依据。
综上所述，通过蛋白质组学技术体系的运用并结合部分生理指标的分析，将为深入揭示大豆种质间耐铝性差异的分子发生机制和应答胁迫的生理调节过程提供依据。通过进一步研究，能够克隆出耐铝相关基因，并通过转基因技术获得一些耐铝性提高的转基因优质大豆种质。