干旱胁迫下外源ALA对烤烟幼苗光合特性和抗氧化能力的影响

为进一步探究外源5-氨基乙酰丙酸（ALA）对干旱胁迫下烟草幼苗抗旱能力的作用机理,以烤烟品种豫烟10号幼苗为试验材料,采用营养液培养的方法,研究叶面喷施不同浓度的（0~80 mg/L）外源ALA对干旱胁迫下烤烟幼苗烤烟光合特性和抗氧化能力的影响。结果表明干旱胁迫下烤烟叶片细胞活性氧和硫代巴比妥酸（TBARS）含量增加,叶绿体遭到破坏,光合速率降低,植物生长受到抑制。干旱胁迫下外源ALA能够显著降低烤烟叶片活性氧水平,提高抗氧化酶活性,以喷施20 mg/L ALA效果最为显著。其中与PEG处理相比,净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）分别提高96.19%、96.79%和132.43%,抗氧化物酶（SOD、POD、CAT、APX）活性分别提高49.05%,61.97%,64.17%和70.08%。喷施适宜浓度的外源ALA可有效提高烤烟叶片光合特性和抗氧化能力,缓解活性氧伤害,从而增强烤烟幼苗对干旱胁迫的适应能力。     

外源MT和EBR对干旱胁迫下烤烟幼苗的缓解效应

  目的  为探明外源褪黑素（melatonin, MT）与2, 4-表油菜素内酯（2, 4-epibrassinolide, EBR）对干旱胁迫下植物的缓解作用。  方法  以烤烟（Nicotiana tabacum L.）品种‘豫烟6号’为试材,采用营养液水培法,研究了15%聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫下,单独和复配施用外源MT、EBR对烤烟幼苗生长、活性氧生成、抗氧化系统、光合特性和叶绿素荧光特性的影响。  结果  干旱胁迫下,MT、EBR单独和复配处理均能显著促进干旱胁迫下烤烟幼苗的生长,增强根系活力,降低超氧阴离子（O₂-）生成速率和丙二醛（MDA）含量,提高超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性,提高叶绿素相对含量（SPAD）、叶片净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、水分利用率（WUE）、气孔导度（G_s）、气孔限制值（L_s）、光系统Ⅱ最大光化学效率（F_v/F_m）、光系统Ⅱ实际光化学效率（Φ_PSⅡ）和光化学猝灭系数（qP）,降低胞间二氧化碳（C_i）和非光化学猝灭系数（NPQ）,其中以MT和EBR复配处理效果最好。  结论  外源MT、EBR单独和复配处理均能通过提高烟苗的抗氧化酶活性,减少活性氧的积累,提高光合电子传递速率,增强光合作用能力,促进烤烟幼苗的生长,从而增强其对干旱胁迫的耐受性,且MT和EBR复配在提高烤烟幼苗抗旱方面具有协同增效的作用。      

外源亚精胺对渗透胁迫下烤烟幼苗生长及生理特性的影响

为揭示干旱胁迫下外源亚精胺(Spermidine,Spd)对植物生长的缓解作用机制,通过实验室水培试验,采用营养液水培法,以烤烟品种豫烟6号为供试材料,研究了利用聚乙二醇(PEG-6000)模拟的渗透胁迫下喷施不同浓度的外源亚精胺(0、0.2、0.4和0.6 mmol·L-1)对烤烟幼苗生长、活性氧代谢、抗氧化酶活性、叶绿素相对含量(SPAD值)和光合荧光特性的影响。结果表明,渗透胁迫抑制了烤烟幼苗的生长,叶面喷施外源亚精胺能显著增加渗透胁迫下烤烟幼苗的生物量、根长、根表面积、根平均直径和根尖数,增加超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,降低O_2·-产生速率和丙二醛(MDA)含量(质量分数),提高叶绿素相对含量、净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、光系统Ⅱ最大光化学效率(F_v/F_m)、光系统Ⅱ实际光化学效率(Φ_(PSⅡ))和光化学猝灭系数(qP),降低了胞间二氧化碳浓度(C_i)和非光化学猝灭系数(NPQ);且以0.4mmol·L~(-1)Spd处理效果最佳。因此,外源亚精胺能有效提高渗透胁迫下烤烟幼苗的抗氧化能力,降低活性氧自由基的积累以维持细胞膜稳定,促进根系发育,提高光合电子传递效率,增强光合作用能力,从而缓解渗透胁迫对烤烟幼苗的伤害。     

黄腐酸钾对干旱胁迫下烤烟幼苗活性氧代谢的影响

为揭示黄腐酸钾提高烤烟抗旱能力与体内活性氧代谢之间的关系,以不同抗旱能力的烤烟品种红花大金元和云烟100为试验材料,采用控制水培试验,研究了叶面喷施黄腐酸钾对干旱胁迫下烤烟幼苗叶片中活性氧自由基(ROS)、抗氧化酶活性、抗氧化物质和丙二醛(MDA)含量的影响。结果表明,干旱胁迫处理提高了烤烟幼苗叶片内超氧阴离子(O_2~-)产生速率、过氧化氢(H_2O_2)和MDA含量,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性都有不同程度升高,谷胱甘肽(GSH)含量在胁迫前期也明显升高,而抗坏血酸(As A)含量降低。黄腐酸钾处理提高了干旱胁迫下SOD、POD和CAT等抗氧化酶活性,同时提高了AsA和GSH含量,降低了O_2-产生速率、H_2O_2和MDA含量。与红花大金元相比,干旱胁迫对云烟100影响较大,且黄腐酸钾对云烟100干旱胁迫伤害的缓解作用较红花大金元大。因此,黄腐酸钾可通过调节抗氧化酶活性与抗氧化物质含量,协同清除ROS,缓解干旱胁迫对烤烟幼苗的伤害。     

喷施外源EBR和H2O2对低温胁迫烟苗恢复生长期生理特性的影响

  目的  探讨表油菜素内酯（EBR）和过氧化氢（H₂O₂）对低温胁迫后烟草幼苗生理和生长特性的影响。  方法  以烤烟品种K326为材料,研究低温胁迫后喷施外源表油菜素内酯（EBR,0.01 mg/L）和过氧化氢（H₂O₂,340 mg/L）对烤烟苗期抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性、渗透调节物质、丙二醛（MDA）和生物量的影响。  结果  （1）烟草苗期低温胁迫（CK1）4 d与正常生长（CK2）烟株相比SOD活性降低,POD、CAT活性升高,MDA、可溶性糖和脯氨酸含量上升,可溶性蛋白含量下降,生物量降低;（2）低温胁迫结束后,喷施外源EBR（T1）和H₂O₂（T2）相比低温对照（CK1）,恢复生长12 d烟苗SOD、POD、CAT活性分别提高61.87%和47.37%、239.06%和193.11%、168.07%和139.63%,MDA含量分别降低60.00%和50.00%,渗透调节物质含量和生物量显著增加;（3）喷施外源EBR（T1）和H₂O₂（T2）与正常生长（CK2）烟株相比,在恢复生长8 d和12 d时SOD、POD、CAT活性与可溶性糖含量无显著差异,MDA含量降低,脯氨酸含量显著上升。  结论  喷施外源EBR（0.01 mg/L）和H₂O₂（340 mg/L）能加快低温胁迫后烤烟K326幼苗的生理和生长恢复进程。      

外源ABA和BR在提高油菜幼苗耐渍性中的作用

以甘蓝型油菜中双9号为植物材料,应用外源脱落酸（ABA）和油菜素内酯（BR）处理渍水胁迫的油菜幼苗,研究其在缓解油菜幼苗渍水伤害中的作用。结果显示,短期（0～12d）渍水处理可促进油菜生长,长期（18d）渍水处理则抑制油菜生长;叶面喷施ABA（75.67μmol/L）和BR（0.21μmol/L）可有效缓解长期渍水胁迫对油菜幼苗的伤害作用,干物质积累量较单纯渍水处理增加19.52%和26.22%;外源ABA和BR处理还可延缓叶绿素含量的降低,提高叶片光合能力;提高抗氧化酶（SOD、POD和CAT）活性,降低膜脂过氧化（MDA含量降低）;增加叶片可溶性糖含量。说明外源ABA和BR处理通过促进渍水胁迫下油菜幼苗光合作用,提高抗氧化酶活性,提高渗透调节物质含量来增强植株抗渍能力。     

干旱胁迫下外源褪黑素对旺长期烤烟生理特性的影响

为明确外源褪黑素对干旱胁迫下旺长期烤烟生理特性的影响,采用盆栽试验,以西南烟区主栽品种K326为材料,研究了根部浇灌和叶面喷施不同浓度（0、0.05、0.10、0.15、0.20、0.40 mmol/L）褪黑素对干旱胁迫下旺长期烤烟的生理调控效应,并利用主成分分析筛选出缓解烤烟干旱胁迫的指标,同时通过隶属函数法进行综合评价。结果表明,干旱胁迫可导致烤烟生物量降低,生长受到明显抑制。外源褪黑素能有效提高干旱胁迫下烤烟生物量,提高叶片相对含水率（RWC）、叶绿素含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化物酶（POD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性、脯氨酸（Pro）和可溶性蛋白（SP）含量,降低叶片丙二醛（MDA）含量和超氧阴离子（O2-）产生速率。主成分分析表明,在褪黑素缓解烤烟干旱胁迫评价的指标中,以抗氧化因子占比最大,其次是光合因子和渗透调节因子。通过隶属函数综合评价分析可知,烟株叶面喷施0.10 mmol/L褪黑素溶液处理效果最佳。因此,施用外源褪黑素可缓解干旱胁迫对旺长期烤烟生长的抑制作用,增强烤烟对干旱胁迫的适应性。     

施钼对烟草叶绿素含量、光合速率、产量及品质的影响

在大田条件下,对K326、云烟85、CB-1、红花大金元4个烟草品种进行叶面喷施钼肥,研究施钼对烟草叶片叶绿素含量、光合速率、产量和品质的影响.结果表明,施钼能提高4个品种烟草生育前期叶片叶绿素的含量和光合速率,提高烤后烟叶中上等烟的比例,显著降低杂色烟的比例,增加烟叶产量和产值,提高烟叶含钾量和含钼量.     

保水剂对烤烟品种生长发育和生理特性的影响

为明确保水剂的保水效果及其对不同烤烟品种生长发育的生理调节机制,采用盆栽试验,以抗旱性强的豫烟6号和抗旱性弱的豫烟10号为材料,研究了中度干旱条件下不同种类保水剂对不同烤烟品种农艺性状、根系活力、叶片抗氧化酶活性、丙二醛含量和脯氨酸含量的影响。结果表明:1施用保水剂增加了烤烟的株高、茎围、有效叶片数和最大叶面积,提高了烟株根系活力,尤其是对豫烟10号的促进作用效果更显著;2施用保水剂降低了烤烟的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,但对两个烤烟品种的作用效果不同;3施用保水剂降低了烤烟的丙二醛含量,且对豫烟10号的促进作用效果更显著;4干旱条件下,施用保水剂降低了烤烟的脯氨酸含量,豫烟6号的脯氨酸含量降幅大于豫烟10号。因此,施用保水剂有利于提高豫烟10号对干旱胁迫的适应性,其中以改性淀粉、丙烯腈和丙烯酰胺为原料制备的含钾高分子吸水材料保水剂对烤烟生长发育和生理代谢的调控能力优于聚丙烯酸钠保水剂。     

外源葡萄糖对高温强光下旺长期烤烟光合特性及碳氮代谢关键酶活性的影响

为揭示外源葡萄糖对高温强光条件下旺长期烤烟叶片光合机构及碳氮代谢过程的调控机制,在人工气候室中模拟豫中烟区烤烟旺长期高温强光条件,采用盆栽试验研究了在高温强光胁迫条件下外源葡萄糖(0.5 mmol/L)对烤烟光合色素含量{叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、总叶绿素[Ch(la+b)]、类胡萝卜素(Car)}、光合参数[净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(E)、胞间CO_2浓度(Ci)]、叶绿素荧光参数[初始荧光(Fo)、非光化学猝灭系数(NPQ)、光系统Ⅱ(PSⅡ)实际光化学量子效率(ΦPSⅡ)、光合电子传递效率(ETR)、光化学猝灭系数(qp)、PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)]、谷氨酰胺合成酶活性(GS)及1,5-二磷酸核酮糖羧化酶活性(Rubisco)的影响。结果表明,高温强光条件下喷施外源葡萄糖使烤烟Chla、Chlb、Ch(la+b)和Car含量均显著增加;P_n、G_s和E明显升高,Ci明显降低;F_o和NPQ显著降低,ΦPSⅡ、ETR和qp均显著升高,其中F_v/F_m升高幅度相对较小;同时,施用外源葡萄糖提高了高温强光胁迫下烤烟叶片中GS和Rubisco活性。因此,在高温强光条件下,通过喷施外源葡萄糖可改善烟草的光合性能,促进烟株体内碳氮代谢平衡,缓解高温强光胁迫对烟株的不利影响,促进烟株生长。     

干旱胁迫后复水对烤烟生长及其生理特性的影响

  目的  为明确干旱胁迫后复水对烤烟生长及其生理基础的影响。  方法  采用盆栽试验方法,以耐旱型烤烟品种“豫烟6号”和水分敏感型“豫烟10号”为试验材料,设置正常供水、轻度干旱、中度干旱、轻度干旱后复水和中度干旱后复水5个处理,比较分析干旱胁迫后复水对烤烟生长及其生理特性的影响。  结果  （1）随着干旱的加剧,两个烤烟品种生长受到抑制,生理性能下降,株高、茎围、最大叶长、最大叶宽、最大叶面积、有效叶片数、根系干重和单株干重均降低或显著降低,叶绿素含量、净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）、PSII最大光能转化效率（F_v/F_m）、PSⅡ实际光化学效率（Φ_PSⅡ）和光化学淬灭系数（qP）均显著降低,而非光化学猝灭系数（NPQ）、胞间二氧化碳浓度（C_i）、丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性均显著增加;与正常供水相比,豫烟10号在干旱胁迫下各指标变化幅度大于豫烟6号,对干旱较敏感。（2）干旱胁迫后复水,与干旱处理结束时相比,两个烤烟品种生长得到明显恢复,光合作用增强,抗氧化系统平衡得到明显改善。豫烟10号在干旱胁迫后复水各指标变化幅度均大于豫烟6号,干旱胁迫后复水恢复较好。  结论  在干旱胁迫下,两个烤烟品种的生长和生理性能均受到不同程度的抑制,且均与正常供水处理间差异显著;复水后,两个烤烟品种的生长及其生理性能均得到不同程度的恢复,其多数指标均以中度干旱胁迫后复水处理恢复较好,且与正常供水处理无显著差异。      

外源EBR对烤烟成熟期氮代谢及烟碱代谢的影响

为探明外源2, 4-表油菜素内酯（2, 4-epibrassinolide,EBR）对烤烟成熟期氮代谢及烟碱代谢的影响,以清水为对照,比较了烤烟打顶后叶面喷施和灌根两种EBR施用方式下成熟期叶片光合特性、干物质积累、氮代谢相关酶活性、烟碱代谢相关基因表达量和烤后烟叶化学成分的差异。结果表明,与对照相比,叶面喷施和灌根两种EBR施用方式均可提升成熟期烟株的光合能力,增加烟株各部位的干物质积累量,显著提升中部和上部烤后烟叶总氮和烟碱含量（质量分数）,且叶面喷施处理的效果好于灌根处理。两种施用方式上部叶氮素吸收同化关键酶NR和GS活性显著高于对照处理,叶面喷施处理叶片中氮同化相关基因NtGS2、NtGDH1和NtNR的相对表达量显著高于对照和灌根处理。两种EBR施用方式烟株不同部位烟碱合成基因NtQPT、NtPMT和转运基因NtJAT1、NtJAT2和NtNUP1的相对表达量均极显著高于对照,且叶面喷施处理叶片中烟碱合成与转运基因的表达量均极显著高于对照和灌根处理。因此,外源EBR可促进烟株的生长发育、提高氮代谢及烟碱代谢水平,增加中部和上部烤后烟叶烟碱含量,叶面喷施的效果好于灌根。      

外源生长素对烤烟幼苗生长发育的影响

采用水培试验,研究了不同浓度（5、10和20 nmol/L）外源生长素（IAA）对烤烟幼苗生长、光合特性及内源IAA的影响。结果表明,与对照相比,外源IAA处理显著提高了烤烟幼苗根系和地上部生物量,10 nmol/L处理较对照增幅分别为89.43%和73.91%;不同浓度IAA处理的烤烟幼苗根系总长度、总表面积和体积均不同程度的增加,其中10 nmol/L处理增加显著,而不同处理烟苗根系平均直径差异不显著;不同浓度IAA处理显著提高了烤烟幼苗叶片净光合速率和气孔导度,而胞间CO₂浓度、蒸腾速率和气孔限制值差异不显著;外源IAA处理显著提高了烤烟幼苗根系和地上部内源IAA的含量。由此推论,外源生长素的施用促进了烤烟幼苗生长素的地上部合成以及向根系的极性运输,从而促进了烟苗生长发育。     

烤烟不同生长发育时期叶片保水力变化特征

为探明烤烟不同生长发育时期叶片保水力变化特征,以抗旱性不同的3个烤烟品种移栽后10、30、50和70 d的离体叶片为材料,研究了不同发育时期叶片保水力、叶片失水24 h前后抗氧化酶活性、激素和抗逆胁迫响应基因表达的变化特征。结果表明,品种、发育时期以及两者互作对叶片保水力的贡献率分别为63.09%、24.65%、12.25%,3因素均对烤烟叶片保水力有极显著的影响。3个品种的叶片保水力表现为植株发育后期相对较高,同一发育时期为豫烟6号最高,ND202最低。叶片失水后抗氧化酶活性（SOD、POD、CAT）均表现升高,其中以豫烟6号增幅最大,SOD与POD活性在植株发育后期增幅较大;MDA含量与相对电导率增幅为豫烟6号最小,各品种在植株发育后期增幅较小;叶片失水后ABA含量升高,IAA含量略有降低,烤烟发育后期IAA、CTK和GA含量明显降低;叶片失水后胁迫响应基因（AREB、CDPK2、LEA5、ERD10C）表达量显著升高,以豫烟6号增幅最大,各时期增幅均表现出豫烟6号 > K326 > ND202,与品种间叶片保水力趋势相一致。本试验说明品种的遗传因素是影响烤烟叶片保水力的关键因素,各时期均可采用叶片保水力进行抗旱鉴定。     

2,4-表油菜素内酯对烟苗幼茎生长及相关基因表达的影响

为研究油菜素内酯（Brassinolide,BR）对烟草主茎生长的影响,利用外源2,4-表油菜素内酯（2,4-Epibrassinolide,EBR）,设置0.5×10^-7 mol/L（T1）、0.5×10^-5mol/L（T2）两个浓度,以蒸馏水（CK）为对照对烟草幼苗进行喷施。分析了不同处理的烟草幼苗株高,节距及解剖结构特征,检测了茎中与细胞分裂和细胞大小调控相关基因以及与油菜素内酯（BR）、生长素（IAA）和赤霉素（GA）合成相关基因的表达量。结果表明,喷施EBR对烟草幼苗节距和株高有显著促进作用,并随处理浓度升高,促进作用增强。观察石蜡切片发现EBR处理后茎皮层薄壁细胞数目增多,单细胞面积减小。EBR处理后,细胞周期调控基因NtCYCD3表达上调,细胞大小调控基因NtARF6、NtARF16表达下调;BR信号受体基因NtBRI1,NtBIN2表达上调,BR转录因子NtBES1T表达下调;BR、IAA和GA的关键生物合成基因NtDWF4、NtYUCCA8、NtGA3ox-2表达量均上调。说明喷施EBR可促进内源BR、IAA和GA的合成基因表达,通过促进节间细胞分裂、抑制细胞大小促进烟草幼苗茎的生长。     

外源添加肉桂醛提高烟草幼苗抵御盐胁迫机理的研究

  目的  为了探究添加肉桂醛对Na₂SO₄胁迫下烟草幼苗生长的影响机制。  方法  以烤烟K326为材料,在烟草幼苗期用不同浓度的Na₂SO₄和肉桂醛进行处理,结合烟草幼苗根系发育状况、活性氧含量、抗氧化酶活性及相关基因表达量等指标进行分析。  结果  Na₂SO₄浓度越高,对烟草生长的抑制作用越明显,烟苗根系发育越缓慢,H₂O₂积累越多;75 mmol/L Na₂SO₄胁迫下,0~25 μmol/L肉桂醛可以促进烟草幼苗根系生长,降低H₂O₂和MDA含量,诱导降低SOD和POD的酶活,提高CAT酶活,从而提高幼苗的抗氧化能力,增强烟苗的抗盐能力。  结论  在烟草幼苗阶段,20 μmol/L的肉桂醛可以有效提高烟草幼苗对75 mmol/L Na₂SO₄的抵抗能力,主要通过促进根系发育,调节活性氧含量,诱导抗氧化物质活性变化,缓解盐胁迫的抑制作用。      

外源添加麝香草酚提高烟草幼苗抵御盐胁迫机理的研究

  目的  土壤中盐分含量过高严重影响植物生长,引起盐胁迫。为探寻可以提高烟草耐盐性的外源缓解物质,课题组前期筛选了大量化合物,选用缓解效果最优的麝香草酚进行耐盐胁迫机理的研究。  方法  以烤烟K326为材料,对烟草根尖进行根尖细胞死亡的鉴定和钠钾离子流速的测定,并结合烟草幼苗根长、活性氧含量、抗氧化酶含量等生理指标,探究麝香草酚缓解烟草幼苗盐胁迫的机理。  结果  （1）添加麝香草酚显著降低了盐胁迫对烟草幼苗根系生长的抑制。（2）麝香草酚降低了盐胁迫下植株体内H₂O₂和MDA的积累、缓解了盐胁迫造成的根尖细胞死亡。（3）麝香草酚缓解了盐胁迫造成的Na+吸收和K+外排。  结论  外源添加麝香草酚可以通过降低H₂O₂造成的氧化损伤,维持细胞内钠钾离子平衡来缓解盐胁迫对烟草幼苗的伤害。