不同烤烟品种烟叶衰老特性与内源激素的关系

为明确不同烤烟品种烟叶衰老特性与内源激素变化的关系,以田间成熟落黄表现不同的4个烤烟品种(豫烟10号、云烟87、K326和NC89)中部叶为材料,分析了不同品种叶片发育成熟过程中叶绿素含量(质量分数)、衰老标志基因、内源激素含量及相关基因表达量的变化。结果表明:在豫中烟区常规大田栽培条件下,随着烟株叶龄的增加叶绿素含量逐渐降低,烟叶衰老程度加剧,脱落酸(ABA)含量升高,赤霉素(GA3)、生长素(IAA)和细胞分裂素(CTK)含量降低。豫烟10号品种中部叶衰老速度较快,云烟87和K326居中,NC89衰老速度较慢。与NC89品种相比,豫烟10号品种中部叶随着叶龄的增加,ABA含量保持在较高水平,而延缓衰老的GA3、CTK和IAA含量指标均较低,衰老上调标志基因CP1和CP23的表达量较高,衰老下调表达基因PSA1和MC的表达量较低,分别调控乙烯、ABA和茉莉酸的相关基因NtEFE26、NtNCED1和NtPR1b表达量均较高,水杨酸应答基因NtCHN50的表达量较低。烤烟品种烟叶衰老特性差异与自身的激素代谢密切相关,成熟落黄快的品种表现出ABA、乙烯和茉莉酸代谢旺盛的特点。     

采后烟叶碳代谢的动态变化分析

为探究采后离体烟叶内碳代谢的变化规律,以烤烟品种豫烟12号和秦烟96为供试材料,测定采后不同时段烟叶淀粉、总糖和还原糖含量变化,并对淀粉和糖代谢相关基因进行实时荧光定量PCR分析。结果表明,秦烟96采后烟叶淀粉含量显著高于豫烟12号,烟叶采后0~30 h,淀粉含量逐渐下降,总糖和还原糖含量逐渐升高,且糖含量在采后12 h后增加速率变快。秦烟96鲜烟叶中淀粉和糖代谢相关基因的表达量高于豫烟12号,而淀粉分解相关基因Ntα-amylase和Ntβ-amylase表达量低于豫烟12号。烟叶采后30 h内,淀粉合成相关基因NtAGPS1、NtAGPS3和直链淀粉合成关键基因NtGBSS1表达量逐渐下调;支链淀粉合成的相关酶基因表达量变化呈无序增降模式;淀粉分解代谢和糖代谢相关酶基因的表达量或呈先升后降趋势,或呈逐渐上升趋势。NtAGPS1和NtGBSS1表达量变化与采后烟叶中淀粉和糖含量变化相关性显著。同一生态条件下,豫烟12号和秦烟96采后烟叶淀粉和糖代谢规律存在差异,其中NtAGPS1和NtGBSS1可能是采后离体烟叶碳代谢的关键调控基因。     

叶面喷施丙三醇对烟叶碳氮代谢及硝酸盐积累的影响

  目的  探索丙三醇对白肋烟碳氮代谢及其硝酸盐积累的调控机理,建立新的白肋烟增效减害调控技术。  方法  以白肋烟品种TN90和TN86为材料,设置不同丙三醇浓度试验,并在确定丙三醇最佳适宜浓度的基础上,设置高氮和低氮两个处理,研究丙三醇对烟叶生物量积累、氮代谢关键酶活性、主要碳氮化合物含量及相关基因表达情况的影响。  结果  1）在高氮和低氮水平下,喷施丙三醇15 d后,烟叶生物量分别增加10.20%和13.36%,氮素积累量和氮素利用效率分别增加10.21%、3.15%、6.81%和3.11%,烟叶总糖和还原糖含量分别升高了25.15%、32.84%、47.76%和44.57%,但7 d后烟叶硝酸盐含量下降了53.22%和59.67%;2）低氮水平下喷施丙三醇烟叶色素、可溶性蛋白质和两糖含量与高氮条件下不喷施丙三醇结果相近;3）基因表达分析表明,喷施丙三醇显著促进了光反应途径、碳固定途径、蔗糖合成和氮代谢途径关键基因的表达,与对照相比,基因CP12-2、PPC16和NPF7.3的表达量增加0.5倍多。  结论  丙三醇能够提高烟叶碳氮代谢能力和氮素利用效率,提高烟叶碳水化合物含量和降低烟叶硝酸盐积累量,减氮配合喷施丙三醇是降低烟叶硝酸盐积累的有效途径。      

晾制湿度对雪茄烟叶碳氮代谢关键酶活性及品质的影响

  目的  为调控雪茄烟叶晾制过程中碳氮代谢水平,改善雪茄烟叶质量。  方法  以德雪1号为试验材料,研究了不同晾制湿度条件下雪茄烟叶水分、化学成分、碳氮代谢相关酶活性的变化规律。  结果  1) 不同晾制湿度条件下烟叶中主要化学成分及碳氮代谢相关酶活性变化规律基本一致;2)水分、总糖、还原糖、淀粉、总氮、蛋白质以及质体色素含量呈下降趋势,氨基酸和烟碱含量呈先升高后下降变化,淀粉酶和中性转化酶活性呈单峰变化,但到达峰值的时间略有差异;3)硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性呈下降趋势。4)雪茄烟叶晾制过程湿度控制在凋萎期80%~85%、变黄期75%~80%、变褐期70~75%、定色期65%~70%、干筋期45%~50%范围内,烟叶淀粉酶、转化酶、硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性高,各化学成分含量适宜,整体物理特性和感官质量较好。  结论  在一定范围内通过调控晾制湿度有利于提高烟叶碳氮代谢能力,促进烟叶内含物质转化,改善烟叶内在品质,提高烟叶的可用性。      

施氮量对烤烟成熟期中部烟叶碳氮代谢及相关基因表达的影响

为探明不同施氮量处理对烤烟碳氮代谢的影响,以烤烟品种豫烟10号为材料进行试验,施氮量分别设置低氮(22.5 kg/hm~2)、中氮(26.25 kg/hm~2)和高氮(30 kg/hm~2)3个处理,研究烤烟成熟期中部烟叶细胞的超微结构、碳氮代谢产物的变化规律和碳氮代谢途径相关基因的表达模式。结果表明:随土壤氮肥施用量的增加,烟叶细胞中淀粉粒体积增大,烟叶总糖和还原糖含量降低,淀粉和总氮含量增加。碳代谢关键基因AGPase的表达量随烟叶的生长而增加,但增加量随施氮量的增加而逐渐减少;氮代谢关键基因NR的表达量则随施氮量的增加而下降。     

硼对烤烟碳氮代谢的影响研究

研究了硼对烤烟碳氮代谢的影响。结果表明,缺硼(5μMH3BO3)烟株各器官硼、氮、钾、干物质积累量极显著降低;烟株对N03-的吸收及同化能力减弱,氮代谢受阻,叶片NH4 含量增加,氨基酸和蛋白质含量下降。与此同时,烟株叶片光合速率下降,叶片非结构糖(葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉)大量积累。随着烟株供硼浓度的增加(20μMH3BO3、20μMH3BO3)烟株叶片碳氮代谢增强、植株各器官氮、钾、硼含量增加,干物质积累增强。     

氮素营养水平对衰老期烟叶氮代谢的影响及品种间差异

为揭示品种间烟叶品质的差异和筛选耐氮肥品种,研究了烤烟品种在不同氮素营养条件下氮代谢的差异。结果表明:氮低效与氮高效品种相比,可溶性蛋白和总氮降解量大,谷氨酰胺合成酶（GS）活性低,降幅大,谷氨酸脱氢酶（GDH）活性高,硝酸还原酶（NR）活性低,氨气补偿点高,品种间差异显著。随着施氮量的增加,氮低效品种氮素营养物质降解量百分数高,GS活性降幅大且受施氮量影响较小,GDH活性和氨气挥发潜力增大,与氮高效品种相比差异显著。NC89和豫烟10号分别在施氮量在45.00和60.00 kg?hm-2时氮代谢生理强度最大,而且豫烟10号各处理间差异小于NC89。说明不同氮效率品种烟叶的氮素再同化和转移能力存在差异,氮低效品种对氮素再同化量小,再转移量大,对氮素的应用范围广,调节能力强,而氮高效品种再同化量大,转移量小,对氮素的应用范围小,调节能力弱。烟叶衰老期氮代谢与烟叶衰老速度有关,其中GS对NH4+的再同化能力和质外体对NH4+的转移能力起主导作用。      

烤烟叶片成熟期间碳氮代谢主要物质流分析

在山东莒县以中烟100为试验材料研究了烤烟叶片适宜成熟度与碳氮代谢的关系。结果表明:烟叶总氮含量主要受叶绿素、烟碱和可溶性蛋白之外的含氮化合物的影响;淀粉含量表现为施氮135kg/hm2处理显著高于90kg/hm2处理;叶绿素含量与总氮含量显著相关,其影响主要是直接影响;随着烟叶成熟,叶绿素逐渐降解,总氮含量和可溶性蛋白含量逐渐下降;烟碱的积累诱导了总氮含量的下降;还原糖向淀粉合成方向的转化是单向的,总糖向还原糖的转化方向也是单向的,但总糖与淀粉的间接贡献表明,这两个过程还受其他因素影响。根据以上结果认为:烤烟叶片适宜成熟度是碳氮代谢主要物质流的特定状态,而碳氮代谢主要物质流的调控是培育适宜成熟度的重要生理生化基础。     

烤烟上部叶采收时SPAD值与鲜烟组织结构、生理指标及烤后烟叶内在质量的关系

  目的  进一步量化烤烟上部叶成熟度与烟叶质量的关系。  方法  以云烟87为试验材料,应用叶绿素测定仪对上部叶成熟度进行分类,并对各类鲜烟组织结构、生理指标及烤后烟叶质量进行分析。  结果  ① 上部叶SPAD值均值在9~25范围内,与鲜烟叶的自由水/束缚水比值、蛋白质含量呈线性正相关,与海绵组织与栅栏组织比值呈负相关;与烤后叶片TSNAs含量呈线性正相关,与多酚、烟碱含量呈线性负相关;②SPAD值低于17时叶片衰老特征明显,碳氮代谢大幅下降,POD、SOD、CAT等抗氧化酶活性显著增加,H₂O₂、MDA含量大幅增加。  结论  鄂西南烟区上部叶采收SPAD值适宜范围为13±1.5。      

豫中烟区水肥一体化条件下烤烟临界氮浓度稀释曲线与氮素营养诊断研究

  目的  为探究豫中烟区水肥一体化条件下烤烟临界氮浓度稀释曲线。  方法  以烤烟品种“豫烟10号”为试材,进行了田间试验,试验设置6个氮素（N₀、N₁、N₂、N₃、N₄和N₅）水平,通过测定6个氮素水平下的烤烟叶片干物质量、氮浓度以及氮素累积量,构建了水肥一体化条件下烤烟的临界氮浓度稀释曲线模型,并通过建立烤烟氮营养指数模型判断了烟株氮素营养的丰缺情况。  结果  （1）烤烟叶片干物质积累量随施氮量增加先增加后降低,氮浓度随烤烟生长进程而降低;（2）当叶片干物质积累量小于1 t/hm2时,干物质量和氮浓度的数据量变异较大且两者之间没有显著关系,当叶片干物质积累量大于1 t/hm2时,随着叶片干物质积累量的增加氮浓度逐渐降低;（3）烤烟叶片临界氮浓度、烤烟最高（N_max）、最低（N_min）氮浓度稀释模型与叶片干物质量之间均呈现幂指数的关系,其决定系数分别为R2=0.8768、0.8371、0.9537,均方根误差RMSE对模型的验证结果表明,该模型具有相对较好的模拟性能;（4）烤烟氮素营养状况的判定可以通过临界氮浓度建立的烤烟氮素吸收模型（N_uptc）、氮素营养指数模型（NNI）来表示,水肥一体化条件下豫中烟区的适宜施氮量在NNI下的诊断结果以30~45 kg/hm2为最佳施氮量。  结论  利用烤烟临界氮浓度稀释曲线模型和氮营养指数模型能够精准地预测水肥一体化条件下烤烟移栽后40 d到成熟期的氮素营养状况,从而为优化烤烟的氮素管理提供指导。      

低烟碱品种及栽培模式对烤烟化学成分及感官质量的影响

  目的  为研究低烟碱品种结合低烟碱栽培模式对烟碱的降低效果及其他烟叶化学成分和烟叶质量的影响。  方法  在河南省许昌市,以常规品种中烟100、低烟碱品种ITB687和超低烟碱品种NC926为材料,设置当地常规栽培模式（LCCP）和低烟碱栽培模式（LNCP）进行栽培试验。  结果  （1）不同品种在LCCP下农艺性状差异较小,而LNCP模式对其生长后期影响较大,叶片长宽比增加,上部叶面积和单叶重显著下降。（2）在LCCP下3个品种的生物碱含量差异极大,NC926上部叶和中部叶调制后烟碱含量分别为0.28%、0.21%。LNCP显著降低烟叶烟碱和总生物碱含量,但低烟碱品种在LNCP下烟碱降幅相对较小,其中NC926上部叶调制后烟碱含量降低38.03%,中部叶无显著差异;高烟碱品种采用LNCP降低幅度相对较大,其中中烟100上部叶和中部叶调制后烟碱含量分别降低44.11%、30.01%。（3）在LCCP下不同品种同一部位烤后烟的还原糖、总糖、总氮含量均表现为中烟100 > ITB697 > NC926,LNCP下烟叶总氮含量降低,上部叶还原糖、总糖含量增加,但中部叶还原糖、总糖含量降低。（4）在LCCP下不同品种中性香气成分含量以及经济性状无显著差异,LNCP下烟叶中性香气成分总量减少,香气质变差,香气量、浓度、劲头和刺激性减小,余味变淡,同时烟叶经济性状变差。  结论  通过遗传育种途径可选择性大幅降低生物碱含量,采用低烟碱栽培模式虽可使烟碱含量进一步降低,但对烟叶质量和效益会产生显著负面影响。      

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。      

不同品种烤烟成熟期糖代谢酶活性及基因的表达分析

为了探究不同品种烤烟成熟期糖代谢的变化规律,明确烟叶品质形成的分子作用机理。以烤烟品种秦烟96、豫烟6号和K326为试验材料,测定分析了烤烟成熟期水溶性糖组分（葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖、还原糖和可溶性总糖）含量、糖代谢关键酶活性及基因表达的变化。结果表明,3个品种烤烟水溶性糖组份含量变化趋势基本一致,各水溶性糖（蔗糖除外）含量呈先升高后降低的变化趋势,烟叶成熟时其含量达到峰值;蔗糖含量呈双峰波动,烟叶成熟时蔗糖含量较低。烟叶打顶至适熟阶段,SPS和AI酶活性对烟叶中水溶性糖的积累贡献最大,NtINV对烟叶糖代谢起主要调控作用;当烟叶由适熟至过熟时,AI酶活性主要参与烟叶糖代谢活动,而SS和SPS则对蔗糖积累起重要作用,NtSS和NtSPS对烟叶糖代谢起主要调控作用。同一生态环境和栽培条件下,豫烟6号内含物质充实,具有较高的水溶性糖分含量,SPS和AI酶活性的差异可能是造成烟叶糖组分及含量不同的重要原因。     

苗期白肋烟和烤烟主要碳水化合物含量差异及形成机理

[目的]为探讨白肋烟和烤烟烟叶中碳水化合物含量差异,揭示其形成机理.[方法]以红花大金元(HD)、中烟100(Z100)、TN90、TN86为材料,通过水培试验,研究烤烟和白肋烟碳水化合物含量、色素含量、光合作用参数及其碳代谢关键基因表达量差异.[结果]白肋烟烟叶中色素、总糖和还原糖含量明显低于烤烟,在同一施氮水平条件...     

不同叶位和离体失水时间对烤烟叶片保水能力的影响

为阐明叶位和离体时间对烤烟叶片保水能力的影响。以2个田间抗旱性不同的烤烟品种豫烟6号和农大202的离体叶片为材料,采用离体叶片自然失水法,研究了不同叶位和离体时间对叶片失水率、抗氧化酶活性、激素和抗逆胁迫响应基因表达的影响。结果表明:5个不同叶位的失水率为离体0~24 h较高,24 h后失水速率逐渐变缓,叶位间差异不显著,农大202失水率显著高于豫烟6号;离体叶片内抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性、可溶性蛋白含量、脱落酸（ABA）含量均在离体24 h时达到最高值,丙二醛（MDA）含量也在24 h后增速变缓;4个胁迫响应基因（AREB、CDPK2、ERD10C、LEA5）相对表达量也在24 h达到最高,说明烤烟叶片离体24 h生理代谢反应最强,2个品种在离体24 h各指标差异最大。因此,烤烟叶片保水力与取样叶位关系不大,离体叶片失水24 h为测定烟草保水力的合适时间。      

VIGS诱导GS同工酶基因沉默对烤烟氮代谢的影响

【背景和目的】谷氨酰胺合成酶（GS）是烤烟氮代谢的关键酶,为探究沉默GS同工酶基因对烤烟氮代谢的影响。【方法】采用病毒诱导基因沉默（virus induced gene silencing,VIGS）技术构建GS同工酶基因（NtGS1、NtGS2）瞬时沉默表达载体,测定了烤烟品种中烟100叶片经VIGS处理10 d,20 d和30 d的NtGS1-1、NtGS1-2、NtGS2相对基因表达量和谷氨酰胺合成酶（GS）、硝酸还原酶（NR）活性以及叶片可溶性蛋白、总氮、烟碱含量和烟株生物量。【结果】沉默NtGS1基因的处理对NtGS1-1沉默效率最高为50.4%,对NtGS1-2沉默效率最高为56%,沉默NtGS1和NtGS2基因的处理对NtGS2沉默效率最高为54.9%;沉默NtGS1和NtGS2的烟株叶片重、GS、NR活性、可溶性蛋白、总氮、烟碱含量都显著低于对照。【结论】本研究建立的VIGS体系有效下调了GS同工酶基因的表达,同时沉默NtGS1和NtGS2(TRV::GS1::GS2)可抑制叶片氮素同化利用,降低氮代谢关键酶活性与含氮化合物含量。     

烤烟品种对镉吸收累积敏感性差异研究

为分析烟草全生育期对镉（Cd）吸收、累积及分配的品种间差异,筛选低Cd吸收品种,通过盆栽土培法并外源添加cd,研究了不同Cd水平对10个烤烟品种生长和cd分布的影响。结果表明,Cd对烤烟生长的影响存在显著的品种差异,NC89、龙江851和翠碧1号的根系对Cd毒害反应较敏感,云烟85和豫烟3号的根系对Cd耐性较强,低、高Cd对烤烟叶片生长都有促进作用,且烤烟根系比叶片对Cd毒害的反应更敏感。烤烟不同器官中对Cd含量和积累量都存在显著的品种间差异,其中叶片Cd含量中烟100、翠碧1号、云烟87和豫烟3号较低;不同烤烟品种对土壤cd变化的敏感响应程度不同,中烟100、红花大金元和NC89对Cd敏感性较低。     

成熟期氮素营养统一调亏对烤烟碳氮代谢及萜类代谢相关基因表达的影响

摘要:为了探索前期不同烟株氮营养状况协同成熟期氮素调亏对烤烟碳氮代谢的影响,在前期不同氮素营养供应水平的基础上在烟叶成熟后期统一调亏,并对烤烟NC297叶片糖代谢、氮代谢、淀粉代谢及萜类代谢的相关关键基因表达水平进行了研究。结果显示,糖代谢中三个关键基因,胞外蔗糖转化酶(Inv) 和蔗糖合成酶(SuS)基因随着烟叶的成熟表达量升高,而在不同氮水平处理间表达均无差异。蔗糖磷酸合成酶(SPS )基因表达量在烟叶成熟前期随之前施氮量的降低而降低。 淀粉代谢中颗粒结合型淀粉合成酶 ( GBSSI )基因表达量既不受烟叶成熟时期的影响也不受前期供氮水平的影响。氮代谢中硝酸还原酶（NR）基因在不同成熟时期及不同的供氮处理间表达量均无差异。 氮素转移酶（GS） 基因的表达量在烟叶成熟后期呈降低趋势,且受前期供氮水平的影响较大。萜类代谢途径中3-羟-3甲基戊二酰辅酶A还原酶（HMGR）基因表达量随着烟叶的成熟先升高再降低,在成熟后期表达量随前期供氮水平的降低而降低。 结果表明在前期供氮水平不一致的基础上于成熟期统一调亏,对成熟后期烟叶氮素的同化吸收过程和萜类代谢影响较大。烟叶糖代谢和淀粉代谢受烟叶成熟时期的影响最大。      

采后烟叶颜色变化与能量代谢的关系

  背景和目的  为明确采后烟叶颜色变化与能量代谢的关系。  方法  以烤烟品种（系）"豫烟13号"和"LY1306"为研究对象,采用暗箱试验的方式,分析采后烟叶的变黄变褐过程,并对试验过程中烟叶的变黄程度、变褐程度、丙二醛（MDA）含量、能量相关物质（ATP、ADP、AMP）含量、能荷和细胞色素氧化酶（CCO）、琥珀酸脱氢酶（SDH）等呼吸代谢相关酶的活性进行测定。  结果  （1）随采后时间的延长,两品种（系）烟叶的变黄程度、变褐程度和MDA含量均逐渐增加;与LY1306相比,豫烟13号采后烟叶变黄变褐发生的早,MDA含量增长较快。（2）两品种（系）烟叶的ATP、ADP含量在试验期间呈现出先上升后下降的趋势,AMP含量则逐渐上升;豫烟13号采后烟叶ATP含量和能荷比LY1306更高,但ADP含量和AMP含量低于LY1306。（3）相较于LY1306,豫烟13号采后烟叶的SDH和CCO活性较高且高活性时间持续更长。（4）变黄程度与ATP、AMP和能荷呈现极显著正相关关系（P < 0.01）;变褐程度与AMP极显著的正相关关系（P < 0.01）。  结论  与LY1306相比,豫烟13号更容易变黄和变褐,采后烟叶的变黄变褐过程可能与其能量代谢活动有关。