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。      

BABA 诱导烟草抵御高盐胁迫的初步研究

通过外源BABA 处理观察其对高盐胁迫下烟草生长的调节作用,并从抗氧化系统和相关基因表达探讨其作用机理。结果表明:在高盐胁迫下,外源0.2 mmol/L BABA 和0.5 mmol/L BABA 处理均能显著促进烟草的生长,根长和鲜重均显著增加;与盐胁迫组相比,外源BABA 处理能显著提高高盐胁迫下烟草幼苗体内还原型谷胱甘肽(GSH)、脯氨酸、叶绿素和H₂O₂ 的含量,同时还能增加烟株超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸还原酶(APX)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)的活性;外源BABA 还可通过降低高盐胁迫下烟株丙二醛(MDA)含量和相对电导率值来减轻高盐胁迫对细胞膜的损害。半定量PCR 结果表明:BABA 能够诱导脱落酸(ABA)调控基因NtRAB18、NtERD10D 和NtERD10B 表达。由此认为BABA 提高烟草的耐盐性是通过激发植物体内抗氧化系统和通过ABA 途径诱导逆激基因上调的综合结果。      

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。     

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。      

转TaW基因提高烟草的耐盐性

TaW基因是从小麦的cDNA文库中克隆获得的ERF类转录因子,含有一个AP2/ERF保守域。将TaW基因构建在由组成型CaMV35S强启动子控制的双子叶转化载体pBI121上,通过农杆菌介导法将其转入烟草W38。以转TaW基因烟草为材料,研究TaW基因对烟草耐盐性的影响,测定盐胁迫下转基因烟草离体叶片的叶绿素含量,并观察转基因烟草T2代植株在盐胁迫培养基上的生长情况。结果显示,转基因烟草叶片的叶绿素含量明显高于对照,转基因烟草在盐胁迫培养基上的生长情况明显好于野生型植株,从而说明TaW基因的过表达提高了烟草的耐盐性,为烟草抗逆性育种的分子改良提供了依据。     

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。      

β-氨基丁酸诱导烟草抗碱初步研究

为探究外源BABA对提高烟草抵抗碱胁迫能力的机理。以云烟87为材料,从抗氧化系统,离子平衡和基因表达等方面来研究不同浓度BABA对碱胁迫下烟草幼苗的调节作用。结果表明:外源施加0.2mmol/L和0.5mmol/L BABA能促进碱胁迫下烟草幼苗根长和鲜重的增加;提高GSH、ASA、叶绿素和类胡萝卜素含量,降低脯氨酸和H₂O₂含量;增强超氧化物歧化酶、抗坏血酸还原酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性;降低烟草丙二醛含量和相对电导率来减轻碱胁迫对细胞膜损伤,提高有机酸含量缓解高pH毒害;降低Na+吸收,提高K+吸收来降低离子毒害。相对定量PCR表明:BABA可以诱导NtCaM和ABC转运蛋白家族基因表达来调节信号传导和物质转运;诱导GSH1和PROX1表达上调,促进GSH合成和脯氨酸代谢。以上结果表明:BABA诱导烟草抗碱是从抗氧化系统、有机酸合成、离子转运和基因表达等多方面综合作用的结果。      

奎宁酸的抗氧化活性和神经保护作用研究

奎宁酸是一种小米来源的类黄酮类物质,为探究奎宁酸的神经保护作用,该研究建立了H₂O₂诱导的SH-SY5Y细胞氧化应激模型,通过MTT法测定奎宁酸对SH-SY5Y细胞活性影响,同时测定了抗氧化酶超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)的活性和氧化应激标志分子谷胱甘肽(glutathione, GSH)、丙二醛(malondialdehyde, MDA)的含量,利用实时荧光定量PCR检测了抗氧化酶和炎症因子表达情况,并用Western blot测定了炎症因子的蛋白表达量。研究结果表明,100μg/mL的奎宁酸处理显著抑制H₂O₂引起的SH-SY5Y细胞存活率下降;对细胞抗氧化指标的检测显示,奎宁酸处理可以增强细胞SOD的活性,增加GSH的水平并降低细胞的MDA水平,提高SOD、过氧化氢酶(catalase, CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase, GPx)等抗氧化酶基因的表达水平,降低氧化损伤;另外,奎宁酸还可以降低H₂     

普通烟草生长素抑制因子NtIAA17的克隆与功能分析

  背景和目的  盐胁迫会抑制作物的生长发育, 从而影响作物的产量和品质。生长素/吲哚-3-乙酸(Aux/IAA)蛋白是响应生长素信号的关键因子, 参与调控植物的生长发育和响应非生物胁迫。  方法  为了研究烟草生长素反应基因NtIAA17在烟草生长发育过程中的功能, 以烟草K326为试验材料, 通过克隆获得烟草NtIAA17基因, 利用生物信息学分析其序列特征, qRTPCR技术分析NtIAA17在烟草不同组织及盐胁迫处理0~12 h的表达模式, 利用转基因技术获得过表达NtIAA17-OX(NtIAA17-overexpression)转基因烟草, 对其进行响应盐胁迫的功能鉴定。  结果  NtIAA17基因片段为624 bp, 编码207个氨基酸; 相对分子质量为23.07 kD, 理论等电点为8.24, 该基因启动子区含有顺式作用元件与激素及胁迫相关; 具有Aux/IAA家族蛋白的四个结构域(I-IV)和保守序列。NtIAA17基因与菠菜生长素抑制基因MoIAA13亲缘关系最近; 亚细胞定位分析表明, NtIAA17蛋白是核定位蛋白。qRT-PCR结果表明, NtIAA17基因在茎和老叶中高表达, 盐胁迫2 h时表达量最高。在盐胁迫条件下, NtIAA17-OX转基因烟草与野生型相比, 生物量显著增加, 脯氨酸含量积累增加, 而MDA含量减少, 抗氧化酶基因NtSOD、NtPOD表达量增加。  结论  NtIAA17基因可以响应盐胁迫信号, 通过提高转基因烟草的抗氧化性来抵御盐胁迫带来的伤害, 增加植株的生物量; 本研究为后续耐盐胁迫分子育种提供候选基因和理论依据。      

转OjDREB基因提高烟草耐盐能力的研究

利用农杆菌介导法将沿阶草OjDREB基因转入烟草植株中.通过RT-PCR检测,获得转OjDREB基因的烟草植株.以400 mmol/L NaC1处理转基因烟草植株和野生型对照10 d后,结果显示:转基因烟草体内叶绿素含量和SOD酶活性是野生型对照的16.98倍和1.91倍;体内的MDA含量和电解质渗透率分别是野生型对照的59.23％和55.07％,说明过量表达OjDREB基因可以提高烟草的耐盐能力.     

钠盐与AT毒素对烟苗根生长的影响

为确定不同钠盐对烟草赤星病菌AT毒素毒性的影响,作者采用摩擦接种处理、浇根处理、种子根处理3种生物测定方法确定了以烟草种子根处理法作为烟草赤星病菌的毒性测定方法。用10种化合物分别以5种不同浓度与AT毒素混合接种烟苗,分别以单独接种毒素稀释液与无菌水作对照。根长测定数据经DPS软件统计分析,结果表明单独施用AT毒素明显抑制烟苗根的生长,差异极显著;氢氧化钠、硝酸钠、苯甲酸钠、酒石酸钠均不能改变毒素对根长的影响,碳酸钠(200mg/mL)、酒石酸钾钠(200mg/mL)、四硼酸钠(0.02~0.2mg/mL)、氟化钠(0.2~2mg/mL)、柠檬酸钠(0.2mg/mL-200mg/mL)、钼酸钠(0.02~2mg/mL)对烟草赤星病菌毒素有明显钝化作用,以钼酸钠0.02mg/mL浓度处理效果最好,其次为柠檬酸钠0.2mg/mL处理;钼酸钠20~200mg/mL处理可增加AT毒素的毒性,浓度越大效果越显著。      

橙皮素对烟草青枯病的诱导抗性研究

为探究类黄酮诱导烟草抗青枯病的生理机制,从12种类黄酮化合物中筛选出对烟草青枯病防治效果最好的橙皮素,并对橙皮素处理后烟草叶片过氧化氢沉积、防御酶活性以及相关基因的表达量等进行了分析。结果表明,1 mmol/L橙皮素对青枯菌无直接的抑菌作用,但对青枯病具有较明显的防控效果。橙皮素灌根处理诱发接种青枯菌烟草叶片过氧化氢的积累,显著提高叶片过氧化物酶（POD）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）的活性以及烟株次生代谢产物中酚类和类黄酮含量,上调表达NtPR1a、NtNPR1、NtPAL抗性基因,从而提高烟株对青枯病的抗性。由此可知,橙皮素可作为诱抗剂有效防控青枯病的发生。     

生物炭对烟草幼苗氯化钠胁迫的缓解效应

  目的  研究外源添加生物炭对烟苗NaCl胁迫的缓解作用。  方法  以烤烟品种K326为供试材料,通过盆栽试验,施用150 mmol/L NaCl溶液进行盐胁迫,设置0、10、20和30 g/kg生物炭添加量,以不加盐和生物炭为对照（CK）,通过检测烟株生物量、水分含量、抗逆生理指标及矿质元素含量等,明确生物炭对烤烟盐胁迫的缓解作用。  结果  盐胁迫导致烟株发育迟缓,叶片含水率降低,自由水与束缚水比值降低,添加20~30 g/kg生物炭可显著提高烟株干鲜重,提高叶片的相对含水率,提高自由水与束缚水的比值。在同一时期,盐胁迫下添加20 g/kg生物炭可显著提高叶片叶绿素a、叶绿素b含量和叶绿素总量;而添加30 g/kg生物炭显著降低了丙二醛（MDA）和H₂O₂含量;同时,盐胁迫增加了叶片超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性,加入生物炭后SOD和POD酶活性显著降低。与CK相比,盐胁迫下烟株地上部Ca2+、K+和Mg2+含量分别下降34.36%、15.04%和11.37%,Na+含量增加542.90%,而在移栽后75 d,添加30 g/kg生物炭烟株地上部Ca2+含量增加34.05%,Na+含量降低54.99%。  结论  外源添加生物炭可以改善盐胁迫下烟草叶片水分状况、促进根系发育和烟株生物量积累,缓解由盐胁迫导致的活性氧增多引起的膜脂过氧化反应,调节烟株地上部的离子平衡,本研究中以添加20~30 g/kg生物炭对150 mmol/L NaCl胁迫下烟草生长的缓解效果较好。      

光照对晒烟变黄期叶绿素荧光及抗氧化指标的影响

  目的  揭示调制变黄期的光照对晒烟叶叶绿素荧光及抗氧化指标的影响。  方法  动态测定了晒烟叶调制变黄期内光照处理与遮光处理(CK)下烟叶叶绿素含量、叶绿素荧光、H₂O₂和MDA含量及抗氧化酶的活力。  结果  ① 光照处理下叶绿素降解速度比遮光对照快。②光照处理下第4 d烟叶的PS Ⅱ实际光化学效率(PhiPS2)和电子传递速率(ETR)较第1 d时分别降了60%和75%,都明显大于它们在遮光对照中的降幅。到第7 d时光照处理的光化学淬灭值(qP)已降至0.28、PSII最大光化学效率(F_v/F_m)降至0.23,较同期遮光对照的qP和F_v/F_m值分别低了38%和43%。③光照处理下烟叶H₂O₂和MDA含量峰值都约为遮光对照下相应峰值的150%,并且都比在遮光对照中提前2 d出现;光照处理中POD和CAT酶活性峰值也比遮光对照中出现得更早、更高;表明光照处理下烟叶的胁迫状况比在遮光对照下严重。④烟叶的被测指标中PhiPS2、MDA和H₂O₂受光照影响最显著。  结论  在调制变黄初期晒烟叶的光能利用效率快速下降,可促进晒烟叶内形成大量过剩光激发能,造成细胞内活性氧激增、氧化胁迫加重,加速烟叶叶绿素、细胞膜膜脂等化学物质的降解转化,损害细胞的结构和功能。      

TMV 侵染后烟草中信号分子水杨酸和过氧化氢的变化

以两个抗病品种、一个感病品种为材料,利用抗体和定位染色对 TMV侵染后烟草中的信号分子水杨酸和过氧化氢的时空变化进行检测。结果表明:接种 TMV能够诱导水杨酸(SA)含量的上升,到接种后 12h达到最大,且接种叶比同侧上部叶上升幅度要大,品种间存在差异;抗病品种接种 TMV能够诱导过氧化氢的产生,随着时间延长过氧化氢从局部向外扩散,而感病品种和磷酸盐缓冲液(PBS)对照不能激发过氧化氢的产生。