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。     

不同品种烤烟衰老期碳氮代谢及相关基因表达的差异分析

  目的  研究不同品种烤烟叶片衰老期碳氮代谢及相关基因表达的差异及关系。  方法  以田间成熟落黄表现不同的4个烤烟品种中部叶为材料，分析叶片成熟衰老过程中质体色素、碳氮代谢中间产物含量的变化，检测了相关基因的表达量。  结果  ① 豫烟10号叶片叶绿素和类胡萝卜素的含量较低，并随着叶龄的增加降低的幅度最大，CCD表达量较高，NC89的降低的幅度较小，含量较高，CCD表达量较低。②叶片淀粉含量在叶龄50~60 d时达到峰值后开始下降，从峰值到叶龄70 d，降幅较大的豫烟10号（38.65%），淀粉合成相关基因GBSS1和SBE的表达量相应较低，总糖和还原糖含量从峰值至叶龄70 d也表现较大的降幅。③ NC89的淀粉、总糖、还原糖和总碳含量均相对较高，云烟87和K326的碳代谢指标则居豫烟10号和NC89之间。④豫烟10号叶片成熟衰老过程中总氮、碳氮比、烟碱含量显著低于NC89，这与豫烟10号氮素转移相关的GS1-3基因表达量在叶龄40 d之后显著高于NC89，参与氮同化相关的GS2、GDH1和NR基因表达量相对较低的特征一致。  结论  叶片衰老速度快的品种具有淀粉合成代谢弱，淀粉含量较低，氮素同化代谢较弱而再利用和再转移代谢能力较强，总氮、碳氮比较低的碳氮代谢特征。      

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。     

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。      

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。     

施氮量对烤烟糖代谢关键酶活性及其基因表达的影响

为明确供氮水平对烤烟糖代谢关键酶活性、基因表达量以及糖含量的影响,开展了供氮水平及品种的两因素试验,结果显示,蔗糖合成酶活性随施氮量增加而增强,且处理间差异显著;蔗糖磷酸合成酶、转化酶及淀粉酶的活性,在栽后45 d与60 d随施氮量增加而增强;在栽后80 d,高施氮量转化酶及淀粉酶的活性低于低施氮量。同一施氮量,品种间的酶活性没有显著的差异。施氮量对糖代谢关键酶基因的表达量有显著影响,同一施氮量不同品种之间基因表达量存在一定的差异。烟叶总糖和还原糖含量受施氮量的影响较小;但淀粉的含量却随着施氮量的增加而增加。同一施氮量处理不同品种之间,糖含量差异不明显。相关分析结果显示,测定的4个糖代谢关键酶的活性,与各生育时期淀粉含量呈著或极显著相关;栽后45 d,蔗糖磷酸合成酶基因表达量与烟叶淀粉含量显著负相关,栽后60 d及80 d蔗糖合成酶基因的表达量,分别与还原糖及总糖呈显著正相关。本研究的结果表明,施氮水平对烤烟糖代谢关键酶活性及其基因表达有着显著的影响,烟叶中的糖含量受蔗糖合成酶及蔗糖磷酸合成酶活性及基因表达量的制约。     

生长和烘烤过程中烟叶抗性淀粉含量的变化

为降低烤后烟叶淀粉含量（质量分数）和调控烟叶抗性淀粉的合成,以云烟87为试验材料,分析了烟叶抗性淀粉含量的变化趋势、抗性淀粉含量与直链淀粉含量的相关性以及烟叶淀粉合成相关基因的表达量。结果表明：在烟草生长发育过程中,烟叶总淀粉、抗性淀粉含量整体呈上升趋势,其中烟草生长发育中后期是抗性淀粉积累的主要时期。烟叶抗性淀粉含量与直链淀粉含量呈极显著正相关（r=0.992**,P<0.01）;在烘烤过程中,变黄期是烟叶中抗性淀粉和非抗性淀粉降解的主要时期。烘烤过程中抗性淀粉的降解比例较低,烟叶抗性淀粉和直链淀粉含量呈显著正相关（r=0.918*,P<0.05）;在烟草生长发育过程中淀粉合成相关基因AGPS2、AGPS3、AGPL、SS2、SBE1、ISA3、GBSS和SBE2的表达量基本呈现稳定或持续增加的趋势,其中GBSS和SBE2基因的表达量变化趋势与直链淀粉和抗性淀粉含量的变化趋势一致。GBSS1和SBE2可能是调控直链淀粉和抗性淀粉含量的关键基因。     

玉溪、许昌烤烟烟叶中淀粉酶基因的表达及酶活性分析

为分析河南、云南两地烤后烟叶中糖含量差异形成的原因,以许昌、玉溪成熟期烤烟中部烟叶为材料,通过基因芯片数据寻找与淀粉降解相关的差异基因。利用实时定量PCR和淀粉酶活性分析进行验证,并测定淀粉、总糖的含量(质量分数)。结果表明:获得4个与淀粉降解相关的差异基因,其中2个为α-淀粉酶基因、2个为β-淀粉酶基因,这4个基因在玉溪烟叶中的表达量明显高于许昌烟叶。玉溪烟叶中的α-和β-淀粉酶活性高于许昌烟叶。在玉溪、许昌成熟期中部烟叶中,淀粉含量分别为33.00%和35.00%,两者差异不大。烤前烟叶的总糖含量玉溪烟叶(2.10%)低于许昌烟叶(3.20%),而烤后烟叶的总糖含量玉溪烟叶(36.46%)高于许昌烟叶(20.60%)。表明影响烤后烟叶总糖含量的主要因素为淀粉酶,而不是烤前烟叶的淀粉积累量。     

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。     

毕节烤烟旺长期叶片代谢相关基因的差异表达及对气候的响应

为阐明毕节烤烟不同品种及气候因子对成熟期烟叶代谢相关基因的影响,采用RT-PCR技术分析了毕节特色烤烟品种毕纳1号和韭菜坪2号叶片色素、氮及淀粉、糖代谢途径相关基因的表达。结果表明:在毕节种植的韭菜坪2号烟叶中,ζ-胡萝卜素脱氢酶基因(Zeta-carotene desaturase,ZDS)、叶绿素酶基因(Chlorophyllase,CLH)、谷氨酰胺合成酶基因(Glutamine synthetase,Gln1-3)、亚硝酸还原酶3基因(Nitrite reductase 3,Nir-3)、己糖激酶基因(Hexokinase,Hex)、蔗糖磷酸酶基因(Sucrose-6-phosphate phosphatase,SPP2)、海藻糖-6-磷酸磷酸酶基因(Trehalose-phosphate phosphatase,TPP)的表达量均高于毕纳1号,说明两品种在叶片色素、氮及淀粉、糖代谢途径上具有差异。在毕节地区种植的毕纳1号中,Nir-3基因的表达量低于宝丰地区种植的毕纳1号,类纤维素合成酶蛋白基因(Cellulose synthase-like protein,Csl E)的表达量则高于宝丰地区种植的毕纳1号;受宝丰气候的影响,在韭菜坪2号和毕纳1号中Hex的表达量高于毕节地区,在韭菜坪2号中TPP的表达量低于毕节地区,表明Nir-3、CslE、Hex和TPP的表达受气候影响较大。     

烟草DGAT3基因响应冷胁迫应答的功能研究

二脂酰甘油酰基转移酶（Diacylglycerol acyltransferase,DGAT）是催化三脂酰甘油（TAG）合成途径的关键酶,在植物生长发育和逆境胁迫响应中具有重要的作用。本研究从普通烟草品种K326中克隆得到NtDGAT3基因,利用荧光定量PCR技术分析不同组织中和低温胁迫下NtDGAT3的表达规律。同时,利用CRISPR/Cas9技术制作NtDGAT3敲除植株,对其耐冷性进行了分析。结果表明,NtDGAT3在烟草根、茎、叶中均有表达,且叶部表达量最高;NtDGAT3受冷胁迫强烈诱导,说明该基因可能对冷胁迫有响应。低温处理试验结果表明,敲除突变体ntdgat3对冷敏感,突变体叶片离子渗漏率及丙二醛含量的变化幅度显著高于野生型烟草;在ntdgat3中,膜脂代谢关键基因PLDα1的表达水平显著高于野生型烟草,而PLDδ的表达水平显著低于野生型烟草。以上结果表明,NtDGAT3基因通过PLDα1和PLDδ的表达参与调节植物低温响应。     

三门峡烟区主栽烤烟两品种烟叶质量比较

对三门峡市主栽烤烟品种（中烟100、秦烟96）烟叶的外观质量、化学成分和感官质量进行了评价和比较．结果表明,各主栽品种烟叶外观质量好,烟叶化学成分较协调,烟叶的香气特征以焦甜香为主,辅以焦香、辛香香韵,浓香型特征尚显著．结合江苏中烟三门峡渑池基地单元的烟叶质量目标要求,中烟100较秦烟96品种更能满足工业需求．     

Q型烟粉虱对9个烟草品种的趋性

Q型烟粉虱是近年来危害烟草的主要害虫之一，为明确我国烟区主栽烟草品种对Q型烟粉虱抗性水平的差异，实验室条件下，研究了其在9个不同烟草品种上的选择趋性、72 h产卵量、与叶片背面绒毛密度的相关性以及烟草叶片挥发物对其选择趋性的影响。结果表明，Q型烟粉虱成虫对烟草品种的选择性、产卵趋性在9个烟草品种间差异显著，烟草叶片背面绒毛密度与Q型烟粉虱产卵量具有显著相关性，其中NC71上的成虫数（8.22头/株）、产卵量（135粒/株）、叶背绒毛密度（164.67个/cm²）均最低。进一步利用Y嗅觉仪测定Q型烟粉虱对云烟97、中烟104、NC89、NC71烟草品种叶片气味及其提取物的行为反应，结果显示，NC71叶片及其提取物对Q型烟粉虱具有明显驱避作用（烟粉虱对其趋性分别为24.67%和13.33%）。NC71对Q型烟粉虱成虫选择性、产卵选择性抗性较强，具有在植烟区推广种植潜力。     

淀粉类酶降解鲜烟叶中淀粉的研究

为降低烤后烟叶中淀粉含量,研究了烘烤过程中外加淀粉类酶对淀粉降解的影响.结果表明,烘烤过程中,通过外加淀粉类酶来降解烤烟中的淀粉是有效的.烘烤变黄初期,不同外加淀粉类酶烟叶淀粉降解动态基本一致;变黄后期至定色前期,淀粉降解随外加酶量增加而加剧.烤后烟叶淀粉含量随外加酶量增加而减少,水溶性糖和还原糖含量随外加酶量增加而增加.方差分析表明,不同处理烤后烟叶之间淀粉含量存在极显著差异.多重比较结果表明,K326品种适宜的外加酶量为(6 60)U/g;HD品种适宜的外加酶量为(8 80)U/g.     

烤烟新品种秦烟201的选育及特征特性

为改善和提升自育品种秦烟96的外观质量和感官品质,以MS云烟97为母本、秦烟96为父本组配选育成雄性不育杂交种秦烟201,于2019年3月通过全国烟草品种审定委员会审定。该品种田间长势强,整齐一致,叶片易落黄、易烘烤;综合抗病性和经济性状均好于对照NC89;烤后烟叶外观质量、化学成分协调性、感官质量均优于NC89,物理特性与NC89相当。综合评价,秦烟201在品质、抗性、产量、适应性等方面能够较好兼顾,综合性状优良,适宜在北方烟区种植。     

不同移栽期对秦烟96产量和品质的影响

为了确定烤烟最佳移栽时间,以秦烟96为供试材料,采用田间小区试验调查了移栽期对烤烟产量和品质的影响。结果表明,移栽期向后推迟,烤烟产量、均价、产值和中上等烟比例均表现出先升高后降低的趋势。移栽期改变对烤烟化学成分影响显著,且不同叶位存在一定差异。与对照相比,化学成分适宜程度因叶位而不同,移栽期延后,4个叶位,烟叶化学品质均先升高后降低;同时,腰叶、下二棚叶化学品质优于顶叶、上二棚叶。秦烟96在洛南烟区的适宜移栽时间为5月10日,适宜的移栽期有利于烤烟生长发育,进而提高烟叶产量和品质。     

烤烟烟碱转运蛋白基因与烟碱积累的相关性研究

解析烟碱转运相关基因对烟碱积累的影响,可为定向改良烟碱性状提供理论指导。本研究对7份烟碱含量不同的烤烟进行水培,检测打顶前后烟碱含量、烟碱合成基因（NtPMT、NtQPT）、烟碱转运基因（NtNUP1、NtJAT1/2、NtMATE1/2）以及囊泡运输调节基因（NtGEF）的表达量变化。经相关分析、主成分分析和相关网络分析表明：（1）烟碱合成基因NtPMT、NtQPT与烟碱转运基因NtNUP1、NtMATE1/2相互促进表达;（2）根部和叶部的主效烟碱转运基因中,NtJAT1是腰叶的主要烟碱转运基因,NtNUP1、NtJAT1、NtMATE1/2在根部对烟碱转运都有贡献,且转运效率依次递减;（3）囊泡运输调节因子NtGEF也能间接影响叶部烟碱积累。因此,在对烟碱性状进行定向改良时,可考虑烟碱合成、转运以及囊泡运输调节因子对烟碱积累的贡献大小。