烤烟基因型间香味物质的差异分析

对高香气烤烟新品系"8306"等8个烤烟基因型进行香味成分的差异分析,旨在显示"8306"的高香气特性。用分光光度法测定叶面分泌物含量和残余法测定浸提后石油醚提取物的含量,用气相色谱/质谱联用仪(GC/MS)对"8306"和中烟100的香味物质含量和组成进行鉴定。结果表明,"8306"的叶面分泌物、石油醚提取物含量和总香值均较高,这可能是与其它基因型香气质量差异的主要原因。"8306"的20种含量较高成分可能是其高香气产生的主要物质基础。"8306"的总香气成分含量远高于中烟100,这可能是其香味突出的原因之一。     

不同品种（系）烤烟西柏三烯二醇代谢差异及其对香气品质的影响

摘要:研究了不同烤烟品种（系）叶面分泌物组分以及主要成分西柏三烯二醇的代谢差异,并对烟叶感官质量进行了评价,以期初步阐明烟草西柏三烯二醇代谢机理并为寻找和选育烟草中具有特异香气的种质资源提供有效的研究方法。本研究采用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）分别测定了8306、12451、云烟87、Y892×8306、豫烟11号、NX232和中烟100,7个烤烟品种（系）中部叶龄60d叶面分泌物组分,并对其中差异较大的8306、12451和云烟87的西柏三烯二醇合成关键酶基因CYC-1和CYP71D16进行了荧光定量PCR测定,对成熟期叶面分泌物的变化、调制后烟叶茄酮含量和感官质量进行了分析评价。结果表明,7个烤烟品种（系）中部叶叶龄60d时烟叶的叶面分泌物中,共测定出13种非挥发性化合物,主要成分为西柏三烯二醇,材料间含量存在差异;8306具有最高的叶面分泌物和西柏三烯二醇含量,豫烟11号次之,12451最低;CYC-1和CYP71D16在8306中的相对表达量显著高于12451和云烟87,说明这两个基因的上调表达促进了西柏三烯二醇的合成。成熟期具有较大西柏三烯二醇降解量的8306和豫烟11号在调制后拥有更高的茄酮含量;与云烟87相比,豫烟11号获得了较高的感官评吸分数和工业评价。      

不同生态区K326主要致香物质的比较研究

为了解烤烟主要致香物质形成过程,选取不同生态区的K 326,利用GC/MS方法测量烟叶分泌物的成分及含量,另测定色素含量变化及石油醚提取物的含量,测定中性致香物质的含量。研究表明:叶绿素、类胡萝卜素及石油醚的含量与致香物质含量呈正相关,叶面分泌物中西柏烷类与香气含量呈负相关。     

烤烟质体色素含量的品种间差异及其与感官质量的关系

采用大田试验研究了不同产区主栽烤烟品种K326、NC89、中烟100、云烟85、云烟202、龙江911鲜烟叶和烤后烟叶质体色素含量的差异及其与感官质量的关系.结果表明:①在栽培措施和烘烤环境一致的条件下,不同品种和部位烟叶质体色素含量差异明显.中部鲜烟叶以中烟100和云烟202质体色素含量较高,K326和龙江911含量较低,上部鲜烟叶品种间差异小于中部烟叶,仍以K326和龙江911品种较低;烤后上、中部位烟叶均以云烟85和中烟100质体色素含量较高,但上部烟叶品种间叶绿素含量差异不大;②品种间质体色素含量和组成的差异与烟叶的感官质量,尤其是与香气品质间关系密切.上、中部位烟叶均以类胡萝卜素含量最高和最低的云烟85和云烟202香气品质较差,含量中等的K326烟叶香气品质较好,中部叶绿素含量较高的云烟85烟叶杂气和刺激性明显高于其它品种.     

烤烟致香物质含量和腺毛密度的基因型差异

采用田间试验和气相色谱-质谱联用法分析及电镜扫描,对不同基因型烤烟致香物质含量和腺毛密度差异进行了研究。结果表明,烟叶的致香物质含量与基因型密切相关,不同基因型烤烟致香物质总量存在显著差异,具体表现为兴烟1号>K326>云烟87>贵烟4号;不同基因型烤烟主要类别致香物质含量存在差异,其中云烟87的类西柏烷类、苯丙氨酸类和棕色化产物类致香物质含量较高,而兴烟1号的类胡萝卜素类和新植二烯致香物质含量较高;不同基因型烤烟叶面腺毛密度存在差异,兴烟1号的腺毛密度最大,其次是K326,云烟87的腺毛密度最小。     

南阳地区生态条件对不同基因型烤烟品种烟叶化学成分和香气物质含量的影响

以10个烤烟品种为材料,在河南南阳烟区研究了不同基因型烤烟烤后烟叶化学成分和香气物质成分含量。结果表明:1)不同基因型中大多数常规化学成分如总糖、总氮、烟碱之间差异不太明显,而烟叶中化学比值如糖碱比、氮碱比差异较大;烟叶中钾含量则表现为云烟85、云烟87、NC89和中烟98较高,氯含量相对较低。2)品种间烟叶香气物质的种类基本相同,而香气物质的含量却有很大差异,如云烟85中苯甲醇、芳樟醇、苯乙醇、香叶基丙酮、巨豆三烯酮、茄酮等醇类和酮类香气物质的含量较高,吲哚等杂环类物质含量较低;NC89品种中呋喃类化合物含量较高;中烟98中5-甲基-2-糠醛、吲哚、β-大马酮、巨豆三烯酮、二氢猕猴桃内酯和新植二烯含量较高。3)云烟85、NC89和中烟98的总香气物质含量(新植二烯除外)较高,K326和9717中香气物质含量较低,其它烤烟品种居中。4)综合分析认为,云烟85、NC89和中烟983个品种总体烟叶质量表现较好,适宜在南阳烟区推广种植。      

黔东南烟区烟叶致香物质的定量分析

为研究黔东南州不同生态区烟叶致香物质含量差异,试验选取不同种植区域、不同品种和不同部位的烟叶进行酸性、中性和碱性致香物质含量分析。结果表明,东部烟区比西部烟区烟叶致香物质含量高,香气较充足,表明烟叶香气含量受种植区域的影响较大。K326烟叶致香物质总量最高、香气较足,其次为云烟87,贵烟201表现最差。就香气而言,K326和云烟87比较适宜在黔东南烟区种植。云烟85、云烟87中部叶比上部叶致香物质总量高,香味较突出。     

不同基因型烤烟中性致香物质含量的研究

对南阳烟区种植的9个不同基因型烤烟烤后上部和中部烟叶的主要中性致香物质含量进行了比较分析。结果表明：上部叶中性致香物质总量由高到低为中烟98、云烟87、云烟85、K326、8541、中烟100、NC89、9717、39511;中部叶依次为云烟87、中烟98、云烟85、K326、8541、中烟100、39511、NC89、9717。不同基因型烤烟间叶片中性致香物质含量差异明显,含量较高的是中烟98、云烟87、云烟85,含量较低的是9717、NC89、39511。     

叶面分泌物和中性香气物质在不同烤烟品种（系）和地区间的变化及其与常规化学成分的关系

采用大田试验的方法,2006～2007年连续2年研究了8306等8个烤烟品种(系)叶面分泌物、中性香气物质组成和常规化学成分的变化.结果显示:(1)烟草叶面分泌物在不同品种(系)间差异极显著,其变化范尉在0.28～0.85 mg/cm2之间,平均0.47 mg/cm2.8个烤烟品种(系)的平均叶面分泌物在地区间存在极显著差异,平顶山地区比郑州地区高28%;(2)高香气烤烟新品系"8306"中性香气物质总量和重要致香物质含量(如茄酮,β-大马酮和新植二烯等)均明显高于对照品种,并且在地区间年份间保持稳定,不同地区中性香气物质组成相同,但是存在量的差异;(3)烟草水溶性总糖和总氮在不同地区间和不同品种(系)间均存在显著差异,与对照相比,"8306"在化学成分含晕上具有高糖低氮的特点.     

典型烤烟品种腺毛形态及分泌特性比较分析

为探讨烤烟叶面化学特征及其形成机制,本文以K326、红花大金元、中烟100、翠碧1号、豫烟11等代表性烤烟品种为试验材料,采用超景深显微技术、GC-MS分析检测技术和荧光定量PCR技术,对叶面腺毛形态、叶面化学成分以及腺毛分泌物合成关键基因表达进行了比较分析。结果发现:（1）烤烟腺毛由长柄分泌型腺毛、短柄分泌型腺毛和非分泌保护毛等不同类型组成,翠碧1号和豫烟11中分泌型腺毛含量较高,而中烟100中非分泌型腺毛相对丰富。（2）西柏烷类化合物是烤烟叶面的主要化学成分,以K326中的含量为最高;赖百当类化合物在烤烟中含量极少,但豫烟11中顺冷杉醇和赖百当二醇含量较高。（3）西柏烷类合成酶关键基因CYC和CYP71D16在K326中表达活跃,赖百当合成酶关键基因CPS2在豫烟11中的表达量明显高于其它品种。不同烤烟品种之间叶面腺毛形态、基因表达及分泌物含量所存在的明显差异,可能与品种特色密切相关。      

丛枝菌根真菌对不同氮效率烟草品种生长及养分吸收的影响

为明确丛枝菌根（AM）真菌对不同氮效率烟草品种养分吸收的作用,采用盆栽试验,以不接种处理（CK）为对照,研究了4株AM真菌（Fm、Ri、Ce、Gm）对不同氮效率品种烟草[ZY100（低）、K326（中）、NC89（高）]生长及矿质养分吸收的影响。结果表明,4种菌株均能与烟草根系形成共生关系。接种AM真菌,各处理烟株的干物质累积量、株高、最大根长、根表面积、根体积、总根长、根尖数及养分吸收量均得到不同程度提高。各烟草品种干物质累积量表现为NC89>ZY100>K326,菌根依赖性表现为ZY100>NC89>K326。各矿质养分中,接种AM真菌各处理N、P、K、Ca累积量增幅效果因菌株种类和烟草品种而异,微量元素Fe、Mn、Cu、Zn积累量增幅效果主要受菌株种类影响,Mg积累量在各处理间差异不显著。可见,接种AM真菌可以有效地促进烤烟根系形态的发育,优化根系结构,进而促进烟株对养分的吸收和积累。整体来看,氮效率低的ZY100更易与菌株建立共生关系,Ce菌株对3个氮效率品种烟草亲和力更强,综合而言以Ce-ZY100处理效果最佳。     

烤烟品种间烟叶化学成分含量对海拔高度的响应

为了探讨品种间烤烟化学成分与海拔高度的相关性,在云南不同海拔(706～2356 m)植烟区采集182 个烤烟中部烟叶样品,品种涉及云烟87、云烟85、K326 和红大,检测了样品中的34 种化学成分,通过相关分析和聚类分析,比较了化学成分及其与海拔高度相关性在品种间的差异。结果表明,4 个品种中红大可溶性糖类和有机酸类含量最低,总氮、烟碱、质体色素和多酚类物质含量最高,明显区别于其他3 个品种。相关分析表明,K326 中总糖、总氮、烟碱、石油醚提取物等指标与海拔高度的相关性明显不同于其他3 个品种,类似的结果也体现在丙二酸、丁二酸和亚油酸、β-胡萝卜素、单双糖含量等指标。因此,烟叶的化学成分及其随海拔高度的变化情况存在着较大的品种差异。     

种植海拔对烤烟石油醚提取物及常规化学成分的影响

为探讨种植海拔高度对烤烟烟叶品质的影响,测定了在相同的土壤基质、种植密度、施肥水平、施肥方案和农艺措施条件下于湘西北石门县与慈利县200~1200m海拔高度盆栽的烤烟品种新K326和云烟87初烤烟叶C3F的石油醚提取物总量、总烟碱、还原糖、总氮、氯和钾含量。结果表明:①海拔与烤烟石油醚提取物总量显著正相关(P<0.05);②海拔与烤烟总烟碱及总氮含量负相关,新K326和云烟87分别达显著(P<0.05)和极显著水平(P<0.01);③海拔与烤烟还原糖和糖碱比值均正相关,新K326和云烟87分别达极显著(P<0.01)和显著水平(P<0.05);④海拔对初烤烟叶钾含量和氯含量均无明显影响。结论:适当提高烤烟种植的海拔高度,有利于提高烟叶的香气量,并使烟叶主要化学成分的含量更加协调,从而提高烟叶的可用性。     

烟草“8306”NtCPS2基因敲除及叶面化学成分改良

8306是重要的高香气烤烟育种材料,因其腺毛分泌物中含有赖百当化合物而使其杂交后代具有晾晒烟香气特征。为此,本研究利用CRISPR/Cas9技术,对8306中赖百当生物合成途径的关键酶基因NtCPS2进行敲除,获得了gRNA区发生单碱基插入突变导致翻译提前终止的纯合突变体8306-1。与8306相比,该突变株系生长发育正常,腺毛类型和腺毛密度无显著变化;利用GC-MS技术对叶面化学成分进行检测,在8306-1中并未发现8306中所含有的顺冷杉醇和赖百当二醇等赖百当类化合物,而腺毛分泌物的其他主要成分,如西柏三烯一醇、西柏三烯二醇及蔗糖酯的含量与对照相比并无明显变化;RT-PCR检测分析显示,8306-1与8306中MEP途径及二萜生物合成途径的关键基因,如NtDXS、NtDXR、NtCMS、NtGPPS、NtGGPPS、NtCYC、NtCYP71D16等在转录水平上的表达均无明显差异。该研究结果表明,NtCPS2基因敲除能有效降低烟草赖百当类二萜化合物的含量,而对叶面其他化学成分及类萜途径基因表达无明显影响。因此,NtCPS2基因是进行烟草叶面化学成分定向改良的理想靶点,对烤烟高香气育种具有重要意义。      

云南不同生态因子对烤烟品种K326致香成分的影响

为研究云南烟区不同生态因子对烤烟品种K326 致香成分的影响,选择不同生态条件下采集的128 个K326 初烤烟叶为研究对象,利用同时蒸馏萃取法提取烟草香味物质和气相色谱-质谱联用对其挥发性香味成分进行定性定量分析。结果表明:①不同因子对云南烟区烤烟品种K326 致香成分的影响程度为烟区>质地>海拔高度;②烟区对K326 致香成分的影响显著,保山、文山、红河烟区致香物质含量较高;③不同土壤质地之间K326 致香成分含量差异明显,中壤土>轻黏土>重壤土;④海拔高度对K326 的致香物质含量有一定影响,海拔1801~2300 m 最不适宜形成K326 致香物质。     

高烟碱K326定向改良材料的创制与分析

为了明确NtJAZ1基因对烟碱含量（质量分数）和烟株生长发育及品质的影响,以烤烟品种K326为材料,利用CRISPR/Cas9技术对NtJAZ1基因进行敲除,获得了纯合突变株系NK-9。测序结果表明,NtJAZ1-1在1 587~1 641 bp之间大片段缺失,NtJAZ1-2在1 547~1 548 bp之间缺失了2个碱基,导致翻译提前终止。RT-PCR检测结果表明,NK-9烟碱生物合成关键基因NtMYC2a、NtMYC2b、NtPMT和NtQPT的表达水平显著提高。田间调查发现,NK-9株系生长发育正常,株高、叶数和叶宽显著高于对照K326,但叶长显著低于K326。显微观察表明,NK-9叶面腺毛密度较对照有所降低。对现蕾期、打顶期和成熟期烟碱含量检测发现,NK-9株系中部叶的烟碱含量分别比对照提高33.26%、36.41%和39.28%。烤后烟叶化学成分分析表明,NK-9常规化学成分比例协调,烟碱含量较对照提高44.91%;中性香气成分中新植二烯、类胡萝卜素类降解产物含量明显增加,但棕色化反应产物、苯丙氨酸类降解产物和茄酮含量有所降低。说明敲除NtJAZ1基因能够有效提高烟叶烟碱含量,对腺毛发育和叶面化学成分的积累也有一定影响。      

DTOPSIS 法在综合评价烤烟品种上的应用

为了更好地评价品牌导向型基地烟草品种,以宁乡烟区种植的10 个烤烟品种的经济性状、化学成分、物理性状为材料,运用多目标决策(DTOPSIS)法,对烤烟品种进行了综合评价。结果表明,10 个品种综合评价值依次为：中烟100 >K326 > NX232 > 云烟97 > 湘烟3 号 > Y892 > 云烟87 > NC55 > NC297 > NC89。DTOPSIS 法是综合评价烤烟品种有效的工具。