fps基因过量表达对烟叶类胡萝卜素生物合成的影响

为探索法呢基焦磷酸合酶(FPS)基因过量表达对烤烟叶片类胡萝卜素生物合成的影响,利用RT-PCR技术,比较了4个fps转基因株系(K4、K-6、K-17、K-35)及其非转基因对照中参与类胡萝卜素生物合成的关键酶基因的表达强度,并利用LC/MS技术,分析了叶片发育过程中类胡萝卜素及其各组分含量的变化规律.结果表明:外源fps在烟草中的过量表达,对烟叶类胡萝卜素合成相关基因Psy、Lycb皆有正向调节作用,但对Zds的表达影响不大;化学分析表明fps转基因烤烟株系中,总类胡萝卜素及其各组分的含量在叶片不同发育期均高于未转基因K326对照株系.说明外源fps基因在烟草中的过表达,对类胡萝卜素生物合成具有促进作用.     

过表达Lcy-b基因对烟草类胡萝卜素代谢及香气物质的影响

为揭示类胡萝卜素代谢关键基因番茄红素β-环化酶基因(Lycopene beta-cyclase,Lcy-b)对类胡萝卜素及香气物质代谢的影响,通过同源克隆法获得烟草品种K326 Lcy-b基因c DNA全长序列。采用农杆菌介导法导入烟草,测定Lcy-b过表达对类胡萝卜素各组分及烤后样香气物质含量的影响。序列分析表明:K326 Lcy-b基因包含一个1503bp的开放读码框(ORF),编码500个氨基酸。预测蛋白二级结构以α螺旋和无规则卷曲为主,蛋白质分子量为56.06KDa,理论等电点(p I)为6.98。部分过表达阳性植株Lcy-b基因的表达量显著高于对照,类胡萝卜素组分中的β-胡萝卜素、新黄质、紫黄质比例增加,叶黄素所占比例降低。过表达植株烤后样β-胡萝卜素降解产物显著高于对照,而叶黄素降解产物则低于K326对照或与对照相当。研究结果说明Lcy-b过表达可以改变烟草类胡萝卜素组分比例,影响烤后烟叶香气物质含量。     

两种典型环境对烤烟香型风格及致香物质的影响

通过人工控制土壤水分、UV-B辐射强度、气温及昼夜温差,模拟我国中部低海拔烟区和西南高海拔烟区的生态因素,研究环境对烤烟香型风格及香气前体物、致香成分等的影响。结果表明,成熟期高温和适度缺水能促进叶片内含物的分解,类胡萝卜素的田间降解更加彻底,烤后烟叶中苯丙氨酸降解产物和棕色化反应产物含量较高,浓香型风格更加显著。当环境中UV-B辐射较强、成熟期昼夜温差较大时,烟叶内含物积累较丰富,成熟后香气前体物含量增加,烤后烟叶中质体色素降解产物和类西柏烷类降解产物含量较高,棕色化反应产物含量较低,烟叶香型风格表现为中间香。     

低磷低硼条件下叶面喷施磷硼对烤烟叶片中质体色素及其降解产物的影响

研究了叶面喷施磷和硼对烤烟烟叶发育过程中质体色素及其降解产物的影响。结果表明:叶面喷施磷和硼可提高叶片中叶绿素和类胡萝卜素的积累量,促进成熟期叶绿素和类胡萝卜素的降解,降低烤后烟叶中叶绿素含量,增加类胡萝卜素及其降解产物的含量,有助于烟叶品质提高;不同处理比较显示以同时喷施磷和硼效果最好,相比于对照,同时喷施磷、硼可使烤后叶片中叶绿素含量降低20.41%,类胡萝卜素含量增加18.52%,类胡萝卜素降解产物总量增加43.34%。     

烤烟中性致香物质在烘烤前后的差异分析

为探求烘烤过程对烤烟中性致香物质的影响,采用顶空固相微萃取-全二维飞行时间质谱联用法和半叶法研究了K326和南江3号烟叶中性致香物质种类、含量及其比例在烘烤前后的差异。结果表明:(1)多种香气物质在烘烤过程中发生了转化,有19种香气物质在烤后烟叶未检测到,但增加了36种香气物质。(2)烘烤后香气物质总量显著增加,且不同品种烤烟香气物质转化程度不同,K326的香气物质总量(不含新植二烯)显著高于南江3号。(3)烘烤后西柏烷类降解产物占中性致香物质总量的比例明显降低,而苯丙氨酸降解产物和类胡萝卜素降解产物所占比例明显提高。在烘烤过程中损失了醛、醇和酯类等19种香气物质,产生了类胡萝卜素降解产物、棕色化反应产物等36种香气物质。     

不同氮素形态配比对烤后烟叶主要挥发性香气物质含量的影响

氮素形态配比试验表明:不同部位间,烤后烟叶新植二烯、芳香族氨基酸代谢产物、美拉德反应产物、西柏烷类降解产物及挥发性香气物质总量的变异均达到极显著水平.处理间,除类胡萝卜素降解产物外,其他烤后烟叶香气物质的变异均达到极显著水平.不同氮素形态配比相比较,随着硝态氮施用比例的提高,烤后烟叶不同部位各类香气物质含量和挥发性香气物质总量呈上升趋势,其中以70%硝态氮 30%铵态氮处理的效果最为明显.在定氮(75 kg/hm~2)条件下,不同硝态氮比例与挥发性香气物质间均存在不同程度的正相关关系.对下部叶,硝态氮比例与美拉德反应产物的相关系数达到了极显著水平;对中部叶,硝态氮比例与新植二烯及挥发性香气物质总量的相关系数均达到极显著水平,与美拉德反应产物及西柏烷类降解产物的相关系数也均达到显著水平;对上部叶硝态氮比例与美拉德反应产物及西柏烷类降解产物的相关系数均达到极显著水平,与芳香族氨基酸代谢产物的相关系数也达到显著水平.总之.在氮用量相同的条件下,适当地增加硝态氮比例有助于挥发性香气物质含量的提高.     

土壤质地对皖南烤后烟叶中性香气成分含量及焦甜香风格的影响

取皖南3种不同质地土壤生产的烤后烟叶样品进行中性香气物质和常规化学成分含量测定,并进行单料烟感官评吸鉴定,结果表明,砂壤土各部位烟叶的类胡萝卜素降解产物、糖类氧化产物含量、中部叶的西柏烷类降解产物茄酮含量、下部叶的苯丙氨酸裂解产物含量水平相对较高。常规化学成分中总糖含量和烟碱含量均较高,糖碱比适宜,评吸认为其感官质量优良,焦甜香突出;水稻土下部和中部叶类胡萝卜素降解产物含量、中部叶茄酮含量偏低,而上部叶苯丙氨酸降解产物和类胡萝卜素降解产物较高,总糖含量较低,上部叶烟碱和总氮含量偏高,糖碱比偏低,焦甜香不显著,上部叶虽香气量大,但劲头偏大;粉砂土一般表现为上部烟叶类胡萝卜素降解产物含量偏低,总糖含量较高,但含氮化合物含量偏低,糖碱比偏高,评吸认为焦甜香弱,烟叶香气量偏小。     

变黄温度对烟叶密集烘烤过程中香气物质和氨基酸含量的影响

采用电热式温湿自控密集烤烟箱,研究了不同变黄温度对烟叶密集烘烤过程中香气物质、氨基酸含量及烤后烟叶评吸质量的影响。结果表明,阶梯升温变黄处理的美拉德反应产物在烘烤过程中最高,40℃变黄处理次之,38℃变黄处理最低;变黄末期和烘烤末期,阶梯升温变黄处理的芳香族氨基酸代谢产物、类胡萝卜素降解产物、新植二烯、除新植二烯和总中性香气物质含量最高;而西柏烷类降解产物含量以38℃变黄处理最高。变黄末期至烘烤结束及烤后烟叶,阶梯升温变黄处理的氨基酸总量高于其他处理。烤后Amadori有关的氨基酸含量除精氨酸外,均表现为阶梯升温变黄处理最高,40℃变黄处理次之,38℃变黄处理最低。阶梯升温变黄处理评吸质量最好,可以提高烟叶的香气质和香气量,改善余味,减轻杂气。总之,阶梯升温变黄处理有利于大部分种类香气物质和氨基酸含量的提高。     

Agri土壤调理剂用量对烟叶香气质量的影响

通过田间试验研究了Agri土壤调理剂不同用量(0,3.75,7.50,11.25,15.00 kg/hm2)对烟叶香味物质、感官质量和经济性状的影响。结果表明:随土壤调理剂用量的增加,烟叶美拉德反应产物、类胡萝卜素降解产物、芳香族氨基酸降解产物、总香味物质含量和香气质量提高,烟叶产量增加,烟叶产值、均价和上等烟比例先提高再降低。土壤调理剂用量11.25 kg/hm2时烟叶美拉德反应产物、类胡萝卜素降解产物、芳香族氨基酸降解产物、总香味物质含量、香气质量得分和产量较高,产值、均价和上等烟比例最高。     

成熟期温度对烟叶质体色素积累及香气成分的影响

为明确成熟期温度对烟叶品质风格的影响机制,以烟草品种K326为材料,采用盆栽试验在烟株打顶后将其分别转移至日均温度28.1℃和22.8℃的人工气候室中控温培养,在培养30 d后对中部叶片细胞结构、色素积累及烟叶香气成分进行分析。叶片超微结构观察结果显示,在烟叶成熟期高温条件下,叶片细胞核降解程度提高,淀粉粒含量(质量分数)丰富,嗜锇颗粒数量多、体积较大,叶绿体降解充分,类囊体片层不完整。LC/MS分析表明,成熟期高温处理的叶片中质体色素,包括β-胡萝卜素、新黄质、紫黄质、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b等含量(质量分数)均低于低温处理的叶片。而在烤后烟叶中类胡萝卜素降解产物芳樟醇、异佛尔酮、β-二氢大马酮、二氢猕猴桃内酯、巨豆三烯酮4、法尼基丙酮、螺岩兰草酮等,叶绿素降解产物新植二烯含量显著高于低温处理的叶片。因此,烟叶成熟期高温促进了叶片细胞结构的降解和内含物质的积累,有利于质体色素降解和香气物质的生成,对烟叶品质和风格具有较大影响。     

大理红大品种不同等级烟叶主要化学成分和多酚类物质分析

以大理南涧两年(2008-2009)的红花大金元品种各24个等级48份烟叶样品为材料,测定了不同等级烟叶中主要化学成分和多酚类物质含量,对不同等级、不同叶组烟叶所测物质成分含量的差异,以及主要化学成分与多酚类物质间的相关性进行了比较分析.结果表明,随着烟叶部位的升高,多酚和烟碱含量增加;总糖和还原糖含量中部叶最高,下部叶最低;上部和下部叶中,随着叶色加深,多酚、总糖和还原糖的含量都降低;同一部位和相同颜色的烟叶,等级越高,多酚、总糖和还原糖含量越高;芳香值中部烟叶最高;主要多酚类物质与糖类物质和K₂O呈极显著正相关,与含氮化合物呈显著或极显著负相关.控氮降碱依然是进一步提高大理南涧红大上部烟叶质量可用性的重要措施之一.     

烤烟品种大白筋599特征香气性状的物质及分子基础研究

为探索大白筋599特征香气性状的关键致香物质基础和分子机制,为特香型烤烟品种培育及工业利用奠定基础,通过不同品种（系）的表面分泌物检测及烟叶感官鉴定比较,明确大白筋599特征香气性状关键致香物质基础;通过对不同品种中调控关键致香物质合成的基因进行测序,明确大白筋599特征香气性状形成的分子基础。结果表明,烤烟品种大白筋599和香料烟品种Samsun表面分泌物中含有赖百当二萜冷杉醇,而普通烤烟G28等均不含冷杉醇。普通烤烟G28与大白筋599杂交或回交的后代品系中,含有冷杉醇的均具有大白筋599特异香气特性,不含冷杉醇的没有特异香气特性。调控冷杉醇合成的关键基因NtCPS2的第292位碱基在不同品种间具有多态性,在大白筋599中是野生型碱基G,而在供试普通烤烟及生产主栽品种中是突变型碱基T。冷杉醇是烤烟品种大白筋599特异香气性状形成的关键致香物质。调控冷杉醇合成的关键基因NtCPS2的第292位碱基在大白筋599及供试普通烤烟品种和主栽品种间的SNP多态性,是导致其香气特征差异的主要原因。通过遗传改良,丰富烟草表面分泌物中致香成分的种类和含量,是培育特色香气风格烤烟品种的重要途径。     

烤烟不同成熟度上部叶中抗性淀粉与淀粉组分的变化及其与基因表达的关系

  目的  为研究烤烟上部叶在成熟后期及烘烤过程中淀粉组分和抗性淀粉含量的变化。  方法  以烤烟品种云烟87上部叶为试验材料,分析不同成熟度鲜烟叶及其在烘烤过程中淀粉组分和抗性淀粉含量的变化,阐明抗性淀粉和淀粉组分的相关性,通过实时定量PCR探究不同成熟度烟叶中淀粉合成相关基因的表达模式。  结果  （1）随烟叶不断成熟,淀粉粒数量迅速变多、体积增大,烟叶变黄时,叶绿体开始解体,淀粉粒逐渐降解。（2）不同成熟度鲜烟叶中直链淀粉含量与支链淀粉含量:欠熟 > 适熟 > 过熟,而抗性淀粉含量差异不大;在烟叶衰老过程中,支链淀粉迅速降解,而直链淀粉和抗性淀粉缓慢降解。（3）在烘烤过程中,淀粉降解主要集中在变黄期。烘烤结束后,烤烟中未降解的淀粉约50%为抗性淀粉。（4）淀粉合成基因葡萄糖-1-磷酸腺苷酰转移酶小亚基3（AGPS3）、葡萄糖-1-磷酸腺苷酰转移酶大亚基（AGPL）、颗粒结合型淀粉合酶（GBSS）、可溶性淀粉合酶2（SS2）、1, 4-a-葡聚糖分支酶（SBE1）、2, 3淀粉分支酶2（SBE2）和异淀粉酶2（ISA2）在欠熟烟叶中的基因表达水平较高,随烟叶衰老表达水平下调,而异淀粉酶3（ISA3）的基因表达水平在烟叶衰老过程中持续上调。  结论  烤烟不同成熟度上部叶中存在抗性淀粉,烘烤过程的变黄期是烟叶内淀粉降解的主要时期,但大田期形成的抗性淀粉很难在烘烤过程中充分降解。因此,可以通过适当推迟烟叶采收,降低烤烟淀粉含量,从而提高上部叶可用性。      

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。     

白肋烟、晒烟和烤烟烟叶在6年贮藏过程中主要酮类香气成分的变化趋势

为了进一步明确不同类型烟叶样品长期贮藏过程中主要酮类香气成分变化规律,采用LC-GC方法测定调制后样品在6年自然贮藏过程中主要酮类香气成分含量。结果表明:1）随贮藏时间增加,烟叶主要酮类香气成分变化均符合二次曲线模型,白肋烟酮类香气物质总量最高,贮藏期间所有阶段平均值为46.251μg/g,且在长期贮藏过程中含量增加时间长,酮类挥发性香气含量峰值出现在61个月。其次为晒烟,贮藏期间平均含量为40.053μg/g,酮类挥发性香气含量峰值出现在48个月。烤烟贮藏期间平均含量最低,为26.306μg/g,酮类挥发性香气含量峰值出现在38个月。2）类胡萝卜素降解产物巨豆三烯酮、氧化紫罗兰酮等含量先上升后下降,呈现抛物线形式。茄酮、降茄二酮等含量逐渐下降。3）白肋烟巨豆三烯酮等含量最高;晒烟β-紫罗兰酮(0.830μg/g)等含量最高;烤烟降茄二酮等含量较高,两地区烤烟降茄二酮平均含量达到0.400μg/g。不同类型烟叶样品适宜的陈化期不同,白肋烟和晒烟比烤烟更耐贮藏,烤烟贮藏时间应控制在35个月内,白肋烟晒烟贮藏时间不超过60个月,有利于提高烟叶可用性。      

变筋温度对烤烟新品种NC55生理指标及烟叶质量的影响

对烤烟新品种NC55设置了3个不同的变筋温度处理,分析比较了烘烤过程中烟叶水分、色素、淀粉酶、多酚氧化酶等指标变化及烤后烟叶外观特征、主要经济性状和中性致香物质含量的差异。结果表明,47 ℃处理的淀粉酶活性较稳定,淀粉降解充分;多酚氧化酶活性较低,烤后烟叶淀粉含量低,总糖、还原糖含量高;橘黄烟比例、中上等烟比例、均价较高,中性致香物质总量也较高。49 ℃变筋处理水分散失明显快于45 ℃、47 ℃处理,影响了中性香气物质的生成;45 ℃处理多酚氧化酶活性较47 ℃、49 ℃处理高,使得杂色烟明显增多。综合来看,47 ℃变筋温度更有利于NC55品种烟叶香气物质的产生和质量的提升。     

不同生态地区初烤烟叶中重要致香物质的分析

本文对8个不同生态地区初烤烟叶中的重要致香成分进行了定性、定量的检测分析。结果表明,不同生态条件对初烤烟叶中的致香成分影响较大。不同产地的烟叶及不同部位烟叶中的重要致香化学成分存在差异;不同栽培条件对烟叶中的致香化学成分有影响。      

烤烟碳氮代谢关键酶活性动态及其与类胡萝卜素关系研究

以红花大金元、K326为试验材料,采用大田种植方式,研究了不同基因型烤烟叶片碳氮代谢关键酶的活性动态及其与类胡萝卜素的相关性。结果表明,在烟草生长发育过程中,硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、蔗糖转化酶和淀粉酶活性均呈现先上升后降低的变化规律,硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和淀粉酶在移栽后60 d达到最大值,而蔗糖转化酶活性最大值出现在移栽后75 d。类胡萝卜素各组分（β-类胡萝卜素、叶黄素、新黄质和紫黄质）含量随着生育进程的推移,呈下降趋势。在整个生育期内,红花大金元叶片硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、蔗糖转化酶和淀粉酶活性以及类胡萝卜素各组分含量均高于K326。相关分析结果表明,蔗糖转化酶活性与类胡萝卜素各组分含量呈显著负相关。     

生物质炭用量对烤烟烟叶净光合速率和香味物质含量的影响

为了探明生物质炭(生物炭)用量对烤烟烟叶净光合速率和香味物质含量(质量分数)的影响,通过田间试验研究了生物炭用量(0,300,600和900 kg/hm2)对烤烟烟叶净光合速率、香味物质含量和经济性状的影响。结果表明:随着生物炭用量的增加,烟叶净光合速率、美拉德反应产物含量(质量分数)、芳香族氨基酸降解产物含量(质量分数)升高,烟叶产量显著提高;烟叶类胡萝卜素降解产物含量(质量分数)、总香味物质含量先升高再降低。生物炭用量600kg/hm2的烟叶类胡萝卜素降解产物含量、芳香族氨基酸降解产物含量、总香味物质含量及烟叶纯收益最高,烟叶净光合速率、美拉德反应产物含量较高。