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在酸性土壤中，铝毒严重制约了植物和微生物的生长和发育。植物的耐铝机制已有大量研究，而微生物耐铝机制的报道却较少。植物可以通过内部忍耐和外部排斥机制来提高其耐铝性，植物耐铝的外部排斥机制主要是通过分泌物来螯合根系周围的铝离子，引起耐铝性不同的植物根际环境的差异，从而为酸性土壤中的微生物提供了不同的生长条件。酸性土壤中存在大量耐铝微生物，由于微生物结构简单、易变异、操作方便等特点，可以为耐铝机制的研究提供很好的材料。因此，本文首先研究了在酸性土壤中耐铝性不同的小麦品种生长过程中根际细菌群落结构和丰度的变化，然后在酸性土壤中分离得到耐铝微生物，通过内部忍耐和外部排斥两个方面研究了其耐铝机制，并探讨了对铝离子的吸附作用。主要研究结果如下：
1.酸性土壤中，60天试验周期内，两小麦品种Atlas66(耐铝)和Scout66(铝敏感)的根际土壤优势细菌群落结构和丰度没有差异，说明小麦耐铝性差异并没有对根际优势细菌群落结构和丰度产生明显影响。酸性土壤中的优势细菌菌种主要属于Sphingobacteriales、Clostridiales、Burkholderiales和Acidobacteriales。
2.从酸性油茶园土壤中筛选出一株高耐铝微生物，属于红酵母属Rhodotorulasp.，本文简称为RS1，可以忍耐高达200 mmol L-1的铝。RS1对Al2(SO4)3的忍耐能力高于AlCl3，这种高的忍耐能力是遗传固有的，并不是铝诱导产生的。
3.RS1在葡萄糖培养基(GM)和肉汤培养基(S-LBM)中的生长和耐铝情况不同。随着酵母RS1的生长，GM培养基的pH降低，而S-LBM的pH升高，这种培养基pH的升高可以降低铝毒害。不同培养基所表现出的pH变化是RS1本身所特有的，并不是由铝引起的。在RS1生长的GM培养基中没有发现有机酸的分泌，而且培养过程中无机单核铝的浓度保持不变。高铝浓度下，RS1细胞壁的厚度以及细胞壁干重占整个细胞的比例显著增多，并且细胞中多数的铝分布在细胞壁中，与细胞壁多糖中的羟基、氨基和羧基结合。上述结果表明，在GM培养条件下，向体外分泌有机酸不是RS1的高耐铝机制；高铝浓度下增厚的细胞壁可以帮助RS1阻挡铝离子进入细胞内部。
4.高浓度的铝明显诱导了RS1细胞产生更多活性氧(ROS)和超氧阴离子(O2-)，说明在RS1细胞中，铝诱导的氧化胁迫是一个有效的铝毒害形式。为了赋予酵母RS1的高耐铝能力，RS1必须通过酶和非酶系统控制细胞内的氧化胁迫水平。在生长指数期，还原性谷胱甘肽和脯氨酸是缓解铝诱导氧化胁迫的重要应急对策，而抗氧化酶SOD(超氧化物歧化酶)和CAT(过氧化氢酶)在生长稳定期起一定作用。
5.通过双向电泳技术研究发现，高浓度铝抑制了RS1细胞内与DNA修复、蛋白翻译、修饰和降解，以及与高尔基体功能相关的一些蛋白的表达，说明铝在基因和蛋白水平对RS1产生了毒害作用。此外，铝还抑制了一些与糖代谢有关的蛋白表达，从而抑制糖代谢过程以及能量的提供。蛋白质组分析中也发现RS1可以通过降低细胞壁絮凝蛋白Flolp的表达减少细胞表面吸附铝离子的能力；发现在高浓度的铝处理下，RS1可以通过提高苹果酸脱氢酶(MDH)蛋白表达和活性来调控体内有机酸代谢，铝明显诱导了RS1体内柠檬酸的含量增多，这在RS1的高耐铝过程中可能具有非常重要的作用。
6.酵母RS1干菌体具有吸附Al3+的能力，在pH2.5-4.5范围内，吸附能力随着溶液初始pH值升高而增强。酵母吸附Al3+的过程很快，并且吸附具有自发性。随菌体添加量增加，Al3+的去除率增加，但是单位菌体吸附能力减弱；而随着介质铝离子浓度的增加，单位菌体吸附能力增强，除去率降低。红外光谱结果显示羧基基团可能在RS1吸附Al3+过程中起着重要作用。