烟草基因型间钾效率差异研究初报

针对我国烟叶含钾量普遍较低的烟草生产实际，进行了烟草基因型间钾效率差异及其利用研究，初步分析了烟草２６个基因型间钾积累效率的差异及遗传表现。结果表明：烟草的吸钾能力和烟叶含钾量在基因型间存在着明显差异，且钾积累效率可通过遗传操作进行稳定遗传。通过利用钾高效基因型品种提高我国烟叶含钾量较改善土壤环境条件和改进施肥技术更为经济有效，为今后开展烟草钾高效育种提供了理论依据。     

我国烟草钾素研究的现状与展望

概述了钾的生理功能及其对烟草品质的重要性。由于增施钾肥和改进综合农艺措施,我国烟叶含钾量有了一定提高,但尚未达到优质水平。要最终解决烟叶低钾问题仍需进一步加强烟草生理生态,营养遗传,分子生物学方面的研究。     

土壤供钾水平与云南烤烟含钾量关系的研究

在云南烟区土壤不同施钾量条件下,烟叶采收结束后土壤残留有效钾量甚高而烟叶钾含量仍处于较低水平.研究结果表明①在当前生产中高施钾量情况下土壤供钾水平不是云南烤烟含钾低的原因;②在正常施钾量条件下钾在烟叶中的积累率与施钾量有关,基本遵循Michealis-Menten方程,云南烤烟成熟期烟叶含钾量急剧下降的现象,应引起重视;盲目提高施钾量,并非是提高云南烤烟含钾量的正确途径.     

培育富钾烟草品种降低烟叶焦油产生量

本文首先分析了国内外烟草低焦油育种进展缓慢的原因，进而探讨焦油产生量和烟叶无机养分含量之间的关系，认为在无机养分中，钾对烟叶焦油产生量的影响最大。根据作物矿质营养性状遗传改良原理，认为培育富钾烟草品种可提高我国烟叶含钾量，从而达到烟叶降焦的目的，并能提高烟株抗逆、抗病性，改善烟叶品质，一举多得，实为低焦油育种的一条新途径，值得重视和发展。     

烟苗叶片含钾量基因型间的差异及其与大田烟叶含钾量的关系

对随机抽取的45份烟草种质资源苗期叶片的含钾量进行了测定(苗期试验采用完全随机设计,重复3次),并对其中14份烟草资源大田期叶片的含钾量进行了测定(大田试验采用随机排列、不设重复).采用方差分析法对烟草苗期不同基因型间的叶片含钾量的差异显著性进行了检验,估算了烟草苗期叶片含钾量的广义遗传力和遗传变异系数;对其中14份烟草资源大田期的叶片含钾量与其苗期叶片含钾量进行了相关分析.结果表明,烟草苗期叶片的含钾量在不同的基因型之间存在着极显著差异,其广义遗传力h2B(%)为49.45,遗传变异系数gcv(%)为12.76;烟草大田期的叶片含钾量与烟草苗期叶片含钾量之间呈直线相关关系,相关系数r=0.6198,达到显著水平(r0.05,12=0.532).大田烟叶含钾量y和苗期烟叶含钾量x之间的直线回归方程为:y=-0.3458 0.4278x,x∈[2.8,5.0].     

施钾条件下烟草钾与钙镁相互关系的研究

在石灰性黄褐土上通过施用不同量的钾肥,研究了烟草体内及土壤中钾素与钙、镁的关系。结果表明,在石灰性土壤中,受钙、镁离子的影响,烟叶含钾量整体较低,施钾可以提高钾素吸收,相对减少对钙、镁的吸收,从而提高烟草产、质量。土壤及烟草体内含钾量与烟叶产量分别呈指数关系;随施钾量的增加,烟叶产量及中上等烟叶的比例相对提高。利用植株或土壤中钾与钙镁的比值(A)作为反映土壤或烟草体内钾素与钙镁之间平衡关系的一种指标,对指导施钾有一定意义。烟草移栽后55d土壤中A值为19.5,或移栽后70d烟草叶片中A值为0.72时,烟草吸钾最多,产质量最高,可以作为烟草钾与钙镁平衡关系的参考指标      

烤烟不同基因型钾营养特性研究

为深入了解烤烟钾营养特性,选择烟叶钾含量具有差异的品种,在正常供钾和无外源钾条件下,研究了烤烟不同基因型对矿物钾活化、吸收、转运和积累的特性。结果表明:在供钾充足条件下,高钾基因型烤烟干物质积累、各部位钾含量和体外钾吸收效率显著高于低钾基因型,根系吸收钾素能力、向叶片中转运钾素能力较强。在无外源钾条件下,高钾基因型烤烟烟叶钾含量和整株钾积累量显著低于低钾基因型,耐低钾能力和根系吸钾能力显著低于低钾基因型。高钾基因型烤烟在缺钾时,会通过增大根系量,提高根冠比,增强对生长介质中矿物钾的活化来提高烟株根际钾含量,但是由于根系吸钾能力较弱,对活化出的钾素未能充分利用。高钾基因型具有对钾素敏感,吸收、转运和积累钾素能力强,钾响应度高,但是不耐低钾的特点,这对于高钾烤烟品种选育和营养施肥具有指导意义。      

不同基因型烟草成熟期钾在植株内的迁移特征

选取4个典型烟草基因型,通过砂培试验收集烟草茎伤流液,根据Jeschke,W.D.等提出的模型计算成熟期烟草钾的转移量.通过对不同基因型烟草钾的转移特征进行比较分析发现,钾效率不同的基因型成熟期钾的转移存在很大差异,一般的钾高效基因型钾的转移利于叶片中钾的积累,而钾低效基因型钾的转移不利于钾在叶片中积累.同时发现不同基因型烟草在成熟期都出现钾流失现象,不同基因型钾流失的相对量存在较大差异.成熟期钾的流失最高的基因型TI245,钾的流失可占到钾积累量的93.7%,流失量最少的基因型G-28也占到钾积累量的11.3%.可见烟草成熟期钾的流失现象是比较严重的,这可能是造成烟草成熟期烟叶含钾量降低的重要原因.     

烟草突变体筛选与鉴定方法篇:5.烟草耐低钾突变体的筛选与鉴定

烟草是喜钾作物。除了作为重要的营养元素发挥作用外,钾与烟草的抗逆性、抗病虫害能力密切相关;钾含量也是烟叶品质评价的重要指标之一。基于钾素的重要性和我国土壤普遍低钾的国情及国内烟叶钾含量低的现状,开展烟草钾营养基础研究、选育耐低钾/钾吸收高效型烟草品种等工作极为迫切[1]。     

烟草植株伤流液钾含量的研究

在施N90kg/hm2 ,供钾水平N∶P2 O5∶K2 O为 1∶2∶3的相同条件下对 57个不同类型烟草基因型进行植株伤流量比较。在施N90kg/hm2 ,供钾水平N∶P2 O5∶K2 O为处理L =1∶2∶0 ;处理S =1∶2∶3;处理H =1∶2∶5的 3个供钾水平下对 2 0个烤烟基因型进行比较。结果表明 :伤流液含钾量顺序为黄花烟 >雪茄烟 >白肋烟 >烤烟 >香料烟 >地方晒晾烟 >马里兰烟 ;不同供钾水平和不同基因型间伤流液含钾量差异不明显。基因型对供钾水平的响应表现不同。供钾量与伤流量之间呈极显著的正相关     

褐土上不同氮、钾比例对烟叶化学成分的影响

采用田间随机区组设计,测定不同施氮量和氮、钾比例的褐土和烟叶样品中化学成分含量,经统计分析得出:①N:K₂O为1:2的施肥处理可以提高叶重,在施氮量较高的情况下,N:K₂O为1:2的处理可以略降低烟叶中的烟碱。N:K₂O为1:1的处理烟叶烟碱含量较高,其处理在生育后期总氮处于相对较高的水平。②不施钾的情况下,低氮处理烟叶钾含量略高于高氮处理;施钾情况下,相同氮、钾比例,高氮处理的烟叶钾含量和钾累积量分别高于相应的低氮处理。在褐土上,氮素可以促进烟株对钾的吸收。③施钾量提高,烟叶含钾量增加,烟叶含钙量和含镁量降低。④烟叶中的钾含量与钙、镁含量呈显著负相关,钙和镁对烟株吸收钾有强烈的拮抗作用。烟叶钾含量与土壤速效钾含量呈极显著正相关。      

富钾烤烟品种成熟期根系分泌物和根际细菌多样性特征分析

  目的  研究不同钾吸收利用效率烤烟品种成熟期根系分泌物和根际细菌多样性差异,有助于了解烟草富钾品种成熟期高效吸收利用钾素的机理。  方法  选用富钾烤烟品种ND202和常规品种K326、NC89进行盆栽试验,分析了不同烤烟品种成熟期根际主要养分含量、根系分泌物和根际细菌多样性的差异。  结果  成熟期NC89和ND202根际土中的碱解氮和有效磷含量极显著低于K326,速效钾含量3个品种间差异极显著,且为ND202最低。成熟期ND202非根际土的碱解氮极显著高于K326和NC89,有效磷和速效钾含量3个品种间差异极显著且均为ND202最高。3个品种成熟期根系分泌物主要成分含量有差异,ND202根系分泌物有机酸含量占其已检测出根系分泌物总量的81.80%,比NC89高12.86%,比K326高15.98%。3个烤烟品种成熟期根际和非根际土壤主要细菌在门水平和属分类水平上相对丰度有较大差异。根际土壤中链霉菌属、气微菌属和Iamia属的相对丰度表现为ND202 > K326 > NC89,而芽孢杆菌属、硝化螺菌属、乳酸乳球属、Steroidobacter属、Flavisolibacter属和野村菌属的相对丰度则表现为ND202 < K326 < NC89。  结论  成熟期富钾品种ND202具有根际土壤速效钾含量较低而非根际速效钾含量较高、根系分泌物有机酸含量高的特点。成熟期不同钾吸收利用效率烤烟品种的根际土壤与非根际土壤细菌多样性有显著差异。      

不同钾肥施用量及基追施比对烤烟中性致香物质含量的影响

为了弄清钾肥对烤烟致香物质含量的影响,采用田间试验,以云烟87为材料,探讨了钾肥基、追施比例和施用量对豫西烤烟叶片中性致香物质含量的影响。结果表明,钾肥施用量和施用比例对烤烟中上部叶中性致香物质总量和各降解产物含量的影响各不相同。增施钾肥可明显提高上部叶各类中性致香物质总量,其中中钾水平上高施追肥和高钾水平上低施追肥质体色素类致香物质含量最高,高钾水平高施追肥非质体色素类降解产物含量最高。低钾水平上高施追肥则更有利于中部叶各类香气物质的形成。     

烟草氮素营养的基因型差异初探

以36个烟草品种为供试材料,利用低氮下的相对生物产量作为耐低氮能力评价指标,分析了不同烟草品种的耐低氮能力,同时对烟草在低、中、高3种氮水平下的氮素利用效率(NUE)、吸收效率(NAE)和氮素利用效率响应度(NUER)的基因型差异进行比较。结果表明:(1)烟草种质资源在低氮下生物产量的形成能力具有明显的基因型差异;(2)烟草种质的NUE和NAE存在显著的基因型差异,且差异水平随着氮素水平的升高而降低。而对某一确定的烟草品种,NUE表现为NUE_低 >NUE_中 >NUE_高,NAE表现为中、高氮显著高于低氮,NUER表现为NUER_低-高 >NUER_低-中 >NUER_中-高;(3)烟草种质资源的NUE、NAE、NUER的变异系数的大小存在极大的差别,表现为NUER >NAE >NUE。对以上结果分析表明:烟草是对氮肥极为敏感的作物,且不同氮素水平下烟草对氮素的吸收利用的内在机制表现不同,缺氮下较强的氮素吸收能力是烟草品种在氮胁迫条件下耐低氮能力形成的主要原因,而中、高氮水平下的氮素利用效率的不同是形成氮效率基因型差异的主要原因。      

不同供钾水平下烤烟高钾新品系钾含量的配合力

为筛选出烤烟钾含量高的配合力亲本,采用不完全双列杂交设计研究了6个烤烟钾高效基因型在不同施钾水平下烟叶钾含量的配合力。结果表明:除高钾水平下的下部叶钾含量基因型间一般配合力(GCA)方差未达到显著水平外,其他处理各部位烟叶基因型间钾含量GCA方差均达到显著或极显著水平。基因型间GCA效应有较大差异。施钾120 kg/hm2时,GK8各部位烟叶钾含量的GCA效应均较优,利用潜力较大,而GK3,GK9却较低;施钾360 kg/hm2时,GK2,GK7和GK8各部位烟叶钾含量的GCA效应均较优,GK3,GK5和GK9较低;施钾600 kg/hm2时,GK2,GK9钾含量的GCA效应均较优,GK7,GK8相对较差。3个钾水平间各部位烟叶钾含量特殊配合力(SCA)方差均达到极显著水平。组和不育系(Ms)云烟87×GK9在3个钾水平条件下,各部位烟叶钾含量的SCA效应均为正值,表现相对最好,其次是组合Ms长脖黄×GK3、Ms长脖黄×GK5、Ms101×GK5、Ms多叶型云烟87×GK7和Ms云烟85×GK9。3个供钾水平下,钾含量的广义遗传力均较高,狭义遗传力占广义遗传力比重较小,SCA方差百分比总体大于GCA百分比,说明基因效应对钾含量影响较大,其中非加性效应大于加性效应。     

钾用量与灌溉量对不同土层钾素及烟叶钾含量的积累效应

为探究烟叶钾素与不同土层不同种类土壤钾素关系和解决豫中烟区烟叶钾含量偏低的问题,在2013年河南省许昌市襄城县设置2个钾用量、3次灌水,采用灰色关联分析法对烟叶钾素积累与不同深度土层的不同形态钾素进行了关联分析。结果显示,当灌溉3次且施用低量钾肥时,烟叶钾含量与0~20 cm土层缓效钾关联最显著,关联度是0.7059。当灌溉3次且施用高量钾肥处理下的烟叶钾素与40~60 cm 土层的速效钾关联最显著,关联度度是0.7350,此时钾素含量最高达1.88%,烟叶质量也是最好。随着灌水减少与施钾量减少,烟叶钾与土壤钾含量关联度增加。干湿交替增加会造成各土层缓效钾释放,土壤速效钾增多。在氮磷钾比例为1:1:4.5且灌水3次条件下,在烟株生长后期,继续增施钾肥和增加灌水次数是解决烟叶钾素含量过低的重要途径。     

低钾胁迫对烟草幼苗活性氧及抗氧化酶系统的影响

作物对养分胁迫的响应机制已成为新的研究热点,而在低钾胁迫下,烟草苗期体内活性氧（ROS）及抗氧化酶系统的响应机制需要进一步的深入研究。采用控制水培试验,以不同耐低钾型烟草品种（耐低钾基因型烟草品种NC89和不耐低钾烟草品种云烟1号）为材料,研究了低钾胁迫对不同耐低钾型烟草品种苗期生长及内源活性氧清除系统的影响。研究表明:与正常供钾处理相比,在低钾胁迫处理下不同钾基因型烟草品种的根系生物量、总根长和根系总体积均显著下降,而不耐低钾烟草品种云烟1号降幅均大于耐低钾型烟草品种NC89;与正常供钾相比,在低钾胁迫处理下不耐低钾烟草品种云烟1号显著增加了根系中丙二醛（MDA）和超氧阴离子（O₂-）产生速率,增幅分别为30.32%和18.78%,而耐低钾型烟草品种NC89差异不显著;同时,低钾胁迫显著增加了不同钾耐性烟草品种过氧化氢酶（CAT）活性,在低钾处理条件下NC89地上部和根系中超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）的含量均显著增加,而云烟1号地上部POD和根系SOD显著增加。因此,在低钾胁迫条件下,耐低钾型烟草品种体内抗氧化酶活性更强,能更有效的清除ROS,更好的抵御低钾胁迫带来的氧化损伤。      

嫁接对烤烟烟碱和钾含量的影响

为研究嫁接对烤烟烟碱和钾含量的影响,选用烟碱和钾积累效率不同的基因型进行嫁接,并对烤后烟叶的烟碱和钾含量进行测定。试验结果表明,不同烤烟基因型烟碱和钾积累效率差异显著;自身嫁接对烟碱和钾积累的影响不显著;采用烟碱和钾积累效率不同的烤烟基因型进行嫁接,以烟碱和钾积累效率高的基因型为砧木可以提高烟碱和钾积累效率低的接穗烟叶的烟碱和钾含量,使用烟碱和钾积累效率低的基因型为砧木可以降低烟碱和钾积累效率高的接穗烟叶的烟碱和钾含量;多数嫁接组合烤后烟叶的烟碱和钾含量处于砧木和接穗之间,呈现趋中性,部分嫁接组合表现出超亲性状。嫁接技术可以用于调节烤烟叶片中烟碱和钾的含量。      

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。      

烟草不同基因型的光合特性研究

烟草的光合特性与基因型密切相关,在栽培烟草两个种间其表现以黄花烟草93-1的净光合速率较高,普通烟草的烤烟和晒红烟的净光合速率相对较低。普通烟草中烤烟品种间也有差异,目前生产上大面积推广种植的优良品种K326和云烟87的净光合速率较高,是优良的亲本材料。通过对不同基因型烟草光合特性相关分析表明,净光合速率(Pn)与气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)呈显著正相关,净光合速率(Pn)与胞间CO2浓度(Ci)呈负相关。