普通烟草NAC转录因子家族抗逆基因筛选与表达分析

  背景和目的  NAC（NAM/ATAF/CUS2）家族是植物特有且最大的转录因子家族之一,广泛参与植物的生长发育调控和逆境胁迫应答。为筛选烟草抗逆NAC目标基因。  方法  以公开的普通烟草品种K326的注释蛋白序列为参考,与拟南芥NAC蛋白序列同源比对,结合功能域分析,进行普通烟草的NAC转录因子鉴定,并利用生物信息学软件分析各烟草NAC转录因子的理化性质及系统进化关系。使用普通烟草TobEA表达谱数据对烟草NAC家族成员组织表达模式进行分析,通过qRT-PCR检测候选抗逆基因所在亚组AtNAC3和ATAF各成员在干旱、冷害、盐、ABA处理下的基因表达情况。  结果  从普通烟草中共鉴定出190个NtabNAC蛋白,平均氨基酸长度为347,除NtabNAC190外,其余蛋白为亲水性蛋白,大多数定位在细胞核。根据系统进化分析,将拟南芥和烟草NAC家族基因划分为18个亚组,各亚组基因在不同组织中显示表达特异性。AtNAC3和ATAF亚组的9个烟草NAC基因,在受到干旱、冷害、盐和ABA处理后基因表达量上调,且NtabNAC004、NtabNAC087和NtabNAC175表达量变化最为明显。  结论  NtabNAC004、NtabNAC087和NtabNAC175参与了烟草植株的逆境胁迫调控,研究结果有助于烟草抗逆调控网络解析和后续抗逆育种。      

种植密度对烤烟叶片生育期光合特性的影响

选用K326品种,研究了3种种植密度处理(从大到小依次为D1,D2,D3)对烤烟下、中、上部位叶片光合特性的影响。结果显示:(1)叶片净光合速率(Pn)中、下部叶以D2处理最高,上部叶以D3处理最高;(2)蒸腾速率(Tr)以D1处理最高;(3)单叶水分利用率(WUE)中、下部叶以D2处理在中后期较高,上部叶以D3处理较高;(4)气孔限制值(Ls)D3处理最低,D1和D2处理差异不显著。综上表明,D2处理(18150株.hm-2)可减小Pn的下降率,延缓光合功能的衰退,光合作用和蒸腾作用达到最为协调的状态,有较高的单叶水分利用率(WUE)。     

贵州特色烤烟农艺性状与光合特性研究

为了进一步了解贵州特色烤烟生长特性,以K326、毕纳1 号、贵烟1 号、贵烟2 号和K326 有机烟为材料,研究了不同烤烟大田生育期（35 、70 、105 d）烟株农艺性状和光合特征的差异.结果表明,大田生长期贵烟2 号农艺性状较好,移栽后105 d 干质量为349.46 g/株,其次是毕纳1 号（323.59 g/株）;贵烟2 号光合特性最好,可作为品种选育的良好材料,其次是K326 和贵烟1 号;K326 移栽后35 d 和70 d 的SPAD 值（35.72、46.75）均较大,毕纳1 号移栽后75 d 值最大（47.32）;无论是农艺性状指标,还是光合特性参数,K326 有机烟均较差,但其易烤性较好.农艺性状、光合特性及色素含量与品种选育、烘烤特性及烟叶品质密切相关,可作为判断指标指导烤烟生产.     

沼液对烟苗生长及生理特征的影响

在有机烟叶生产中,为替代化学肥料,提高有机肥源在烤烟育苗中的利用效率,以烤烟育苗专用肥为对照(CK),研究沼液营养液氮浓度分别为50、150、250 mg/L对烟苗生长及生理特性的影响。结果表明,与CK相比,氮浓度为50 mg/L的处理烟苗矮小,营养液中的养分难于满足烟苗生长的需要;氮浓度为150 mg/L的处理烟苗长势较好,能显著增加烟苗根系的干、鲜质量,同时,总根长、根表面积、体积、根系活力均有不同的程度的增加。而叶片中光合色素含量、光合特性、生理特性各指标与CK相比差异不大。综合来看,氮浓度为150 mg/L的处理能够达到使用漂浮育苗专用营养液的效果,可用于有机烟草育苗生产。     

不同烘烤方式烘烤过程中烟叶表面腺毛分泌物变化的研究

为研究不同烘烤方式对烘烤过程中烟叶表面腺毛分泌物含量变化与损失的影响,选择了传统普通烤房、挂竿密集烤房、散叶密集烤房和框装密集烤房等4种烤房类型,采用GC-MS定性,GC-FID定量的方法,分析烟叶表面腺毛分泌物含量。结果表明,挂竿密集烤房和散叶密集烤房烤后烟叶腺毛分泌物总量分别约为传统普通烤房的50%和60%,并且损失主要发生在干筋期。框装密集烤房烤后烟叶腺毛分泌物总量与传统普通烤房相当。因此,框装密集烤房是解决目前挂竿密集烤房烟叶香气量损失较大的有效措施之一。     

烟草叶宽性状主效QTL定位及育种评价

为研究烟草叶宽性状调控的遗传规律，定位其主效QTL位点，利用烟草SNP芯片对构建的重组自交系（Recombinant Inbred Lines, RILs）群体（小黄金1025×Beinhart1000-1）进行基因分型，并使用IciMapping 4.2软件的ICIM-ADD方法在全基因组范围内定位到6个与叶宽性状相关的QTL，分别位于2、4、9、13、17和20号连锁群上，可以解释2.9%～36.8%的表型遗传变异；其中qMLW20-1可解释36.8%的表型变异，为主效基因。以K326为轮回亲本、Samsun为主效基因qMLW20-1供体亲本构建染色体片段代换系评估烟草叶宽主效QTL的遗传效应，结果表明，导入qMLW20-1主效基因能显著提高烟叶叶宽，其中G3材料显著提高了烟叶钾含量，感官质量等其他重要性状与对照无显著性差异，未携带不良性状基因，具有较好的育种利用价值。研究结果为克隆叶宽性状主效基因和进行分子改良奠定了基础。     

河南烟区植烟土壤养分状况综合评价

测定了河南省10个主要植烟地区3147份土壤样品的养分指标,运用土壤适宜性指数(SFI)对河南烟区土壤养分状况进行了综合评价.结果表明:该区土壤中性偏碱,有机质、速效氮、速效磷、全钾和速效钾含量较高,全氮和全磷含量较低,有效硫、水溶性氯和交换性钙含量偏高.但有效锌和有效硼普遍缺乏;该区土壤肥力存在广泛变异,属于高等级和低等级土壤肥力的面积均较小.分别占该烟区总面积的5.34%和6.29%,属于中等至高等级肥力的土壤占总面积的72.26%;土壤微量元素含量高的地区,其SFI也较高,其中信阳和周口的5仃平均值较高,许昌和济源的SFI平均值较低,其余地区SFI值居中.     

不同基因型烤烟主要化学成分与香味物质的多变量分析

采用多变量统计分析方法对50份烤烟基因型的主要化学成分及香味物质含量进行了研究.结果表明:烤烟主要化学成分与香味物质之间的第一典型相关系数(0.728**)达到极显著水平,共得到9个与典型变量相关显著的性状,分别为还原糖、总氮、烟碱、氯、钾氯比、糖碱比、氮碱比、游离氨基酸和中性香气成分.以此为基础进行主成分分析,得到4个主成分:烟碱因子、氯因子、碳氮因子和香味因子,其方差累积贡献率达到了86.09%;利用主成分值对不同基因型烤烟进行聚类分析,把供试烤烟基因型划分为3个类群,不同类群之间主要化学成分和香味物质的差异较大,类群内则差异较小.烤烟主要化学成分与香味物质关系密切,对烤烟基因型进行品质改良时,要充分考虑各性状促进或制约关系,在不同类群间进行亲本选配更有可能获得期望的杂交组合.     

贵州烟区烤烟K326株型特征研究

为了解贵州烟区烤烟K326株型特征,设置植烟密度和留叶数2个试验因素,研究了不同栽培技术对K326株型的影响.结果表明,留叶数14片的烟株栽后75~90 d表现为筒型-筒型,叶面积最大叶片出现在顶部,生育期165 d左右,烟叶产值量、均价较低,下等烟比例偏高,上部叶烟碱含量较高,糖含量较低,糖碱比偏低,化学成分欠协调,烟叶感官质量最差;留叶数20片的烟株栽后75~90 d表现为高台型-筒型,生育期155 d左右,烟叶产值量、均价及橘色烟比例均较高,等级结构合理,上部叶烟碱含量适中,糖含量较高,糖碱比较高,化学成分较协调,烟叶感官质量较好;留叶数24片的烟株栽后75~90 d表现为高台型-高台型,生育期155 d左右,烟叶产值量、均价及橘色烟比例均较高,上部叶烟碱含量较低,化学成分较协调,烟叶感官质量最好.3个移栽密度中55 cm×100 cm的处理烟株叶绿素相对含量高,光合指标较优,叶面积指数较大,冠层下可见空隙比例较小,平均叶片倾斜角较小,光能利用率高,且产值量、均价及上中等烟比例高,烤后烟叶等级结构合理,烟叶感官质量较好.贵州烟区K326品种打顶后的理想株型为高台型-筒型,植烟密度18195株/公顷、留叶20片能得到较好的烤烟产质量.     

烟草株高和叶数性状QTL定位及候选基因预测

为明确烟草株高和叶数性状的遗传规律,发掘控制相关性状的主效位点,以台烟8号（TT8）为母本（P1）,NC82为父本（P2）,配置杂交组合,以TT8为轮回亲本回交,构建了包含200个单株的BC1F1群体。在此基础上,分别在四川、山东两个环境点种植群体材料,获得株高和叶数表型,进而利用高密度遗传图谱对株高和叶数性状进行QTL定位分析。结果表明,在两个环境条件下共定位到4个与株高和叶数相关的主效QTL,每个QTL均可以解释相应性状10%~20%的表型变异。两个环境点定位到2个叶数性状QTL,均位于23号连锁群上,非等位;定位到3个株高性状主效QTL,四川点1个位于23号连锁群上,山东点2个分别位于21号和23号连锁群上,其中山东点23号连锁群上的主效位点与控制叶数的主效QTL遗传位置一致。相关结果为进一步克隆控制株高和叶数性状的主效基因及烟草重要农艺性状分子改良奠定了基础。