我国烟草资源西柏三烯二醇含量分析

  目的  了解我国烟草资源腺毛分泌西柏三烯二醇含量特征。  方法  用超高效液相色谱（UPLC）法测定并分析了不同器官、叶位以及不同烟草类型、品种间西柏三烯二醇特征。  结果  （1）同一生长时期,烟花中西柏三烯二醇均高于其他器官;随叶位升高,烟草叶片西柏三烯二醇均呈升高趋势。（2）540份烟草种质均检测到西柏三烯二醇;烤烟西柏三烯二醇含量最高,其他类型烟草差异不显著,不同类型烟草α与β-西柏三烯二醇异构体的比值也存在差异;（3）筛选了富含西柏三烯二醇（大于2%）的烟草种质28份,其最高含量达3.46%。（4）根据特色烤烟品种红大及香料烟品种沙姆逊分析结果,西柏三烯二醇含量差异是烟草香吃味品质差异的重要化学成分基础。      

典型生态区烟叶腺毛发育及其分泌物比较研究

以烟草品种K326为材料,分别种植在河南平顶山、贵州遵义和云南江川三个典型生态区,在烟草叶片发育过程中对叶面腺毛形态、密度、腺毛分泌物及基因表达水平进行了比较研究。显微观察发现腺毛类型在3个地区间变化不大,都以长柄多腺头腺毛为主,但腺毛密度以贵州遵义产区的烟叶最高,河南次之,云南最低;GC/MS检测表明,西柏三烯二醇含量以河南产区为最高。且河南和云南产区随叶龄变化趋势相同;RT-PCR分析表明,西柏烷类化合物合成关键酶基因CYC-1和CYP71D16转录水平的表达与西柏三烯二醇含量的变化趋势一致。该研究表明生态环境对烟草腺毛发育和物质代谢具有较大影响,典型生态区烟叶叶面化学的差异可能与烟叶的风格特色密切相关。      

不同品种烤烟鲜叶表面提取物的主要成分分析

选择贵州省4个主要烟草品种,分下、中、上3个部位采收成熟鲜叶,用二氯甲烷提取叶表面物质进行分析检测。结果表明,烤烟鲜烟叶表面提取物主要包括烟碱、酮类、萜烯类和烷烃类。烟碱含量最高,酮类含量甚微。萜烯类物质是烟草叶表面提取物的主要成分,主要是西柏烷类,包括西柏烷、西柏三烯一醇和西柏三烯二醇。西柏三烯二醇含量高于西柏三烯一醇,β-西柏三烯醇二醇含量较α-西柏三烯醇二醇稍多。烷烃类主要是三十烷以上的高级烷烃,含量较多。不同品种鲜叶表面提取物总量存在明显差异,南江3号最低,K326次低,贵烟201较高,云烟85最高。     

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。      

白肋烟烟叶表皮分泌物的遗传分析

应用ADMP遗传模型对六个白肋烟品种Ky14、Ky8959、B21、B37、建选3号、Bx2003的完全双列杂交组合的12、18叶位烟叶表皮腺毛分泌物含量进行了分析,采用MINQUE(1)法估算遗传参数分量的方差,应用AUP法预测遗传效应值,Jackknife法估算遗传方差和效应值的抽样方差。结果表明:（1）表皮腺毛分泌物以烟碱、茄酮、9-十八炔和西柏三烯二醇为主;（2）各参试组合12、18叶位各类型腺毛分泌物表型变异主要受遗传背景控制,广义遗传率范围为48-80%,说明对腺毛分泌物的遗传改良能够收到明显作用;（3）品种B21、BX2003的基因型加性效应显示其作为亲本较适合;（4）Ky14与B37、Ky8959与Bx2003、B37与建选3号、建选3号与Bx2003之间的组合的显性效应能在显著降低烟叶表皮烟碱含量得同时增加其它腺毛分泌物含量;（5）品种Ky14和B21较适合作为母本材料;（6）品种Ky8959、B21、Bx2003较适合作为父本材料。      

不同气候条件下烟叶腺毛分泌物主要成分的差异分析

为明确气候因子对烟叶腺毛分泌物的影响,选择贵州省开阳县龙岗、威宁县和天柱县3个试验点,比较不同气候条件下烟叶腺毛分泌物的差异.以云烟85品种为对象,分下中上3个部位采收成熟鲜烟叶烘烤,用二氯甲烷提取烤后叶表面物质进行分析.结果表明,不同气候条件下烟叶腺毛分泌物的主要成分含量差异明显.天柱试验点烟叶腺毛分泌物主要成分含量明显高于威宁和龙岗试验点,天柱与龙岗试验点主要腺毛分泌物总量差异达到最显著水平;不同气候条件下腺毛分泌物含量变异程度相差较大,β-西柏三烯二醇变化最大,平均变异系数为114.28%.松香油变化最小,平均变异系数仅为40.66%;在不同类型土壤上,气候条件对烟叶腺毛分泌物含量的影响不一致,说明气候和土壤因子间存在一定的互作效应.     

不同肥料对红花大金元中部叶片腺毛及分泌物积累的影响

采用大田试验,结合GC/MS定量分析研究了有机肥对烤烟"红花大金元"中部未熟期和成熟期叶片腺毛密度、腺毛类型及腺毛分泌物主要成分累积的影响。结果表明:有机肥与无机肥条件下,腺毛均有4种类型,包括长柄腺毛、短柄腺毛、分杈腺毛和无头腺毛,其中长柄腺毛是主要类型,大约占总腺毛数的61.27%~76.73%;与未熟期相比,成熟期施有机肥的烟叶长柄腺毛比例减小,短柄腺毛比例增加,施无机肥的情况相反;施有机肥的中部未成熟烟叶腺毛密度与施无机肥的差异不明显,但施有机肥的中部成熟烟叶的腺毛密度比施无机肥的高22.10%,其中短柄腺毛密度明显增加;成熟期施有机肥的腺毛密度比未成熟期的降低了2.04%,而施无机肥的降低了21.14%;施有机肥的烟叶腺毛分泌物中,α、β-西柏三烯-4-醇和α、β-西柏三烯-4,6-二醇的含量比施无机肥的高。     

NtGGPPS4基因RNAi载体构建与功能分析

为研究NtGGPPS4在合成烟草萜类化合物中的功能,构建了该基因的RNAi表达载体pHellsgate2-NtGGPPS4,通过农杆菌介导法进行遗传转化。使用荧光定量PCR技术检测转基因烟株中NtGGPPS4的表达量,采用溶剂萃取法从转基因烟株中提取西柏三烯醇和质体色素,并分别使用GC-MS、LC-MS测定其含量。结果表明,在NtGGPPS4表达量明显下降的转基因烟株中,α-西柏三烯二醇、β-西柏三烯二醇、新黄质、紫黄质、β-胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b和叶黄素的含量明显下降。表明NtGGPPS4参与调控了烟叶中西柏三烯醇和质体色素的生物合成。     

白肋烟烟叶腺毛分泌物的遗传分析

应用ADMP遗传模型对6个白肋烟品种Ky14、Ky8959、B21、B37、建选3号、Bx2003的完全双列杂交组合的12、18叶位烟叶表皮腺毛分泌物含量进行了分析,采用MINQUE(1)法估算遗传参数分量的方差,应用AUP法预测遗传效应值,Jackknife法估算遗传方差和效应值的抽样方差.结果表明:(1)表皮腺毛分泌物以烟碱、茄酮、9-十八炔和西柏三烯二醇为主;(2)各参试组合12、18叶位各类型腺毛分泌物表型变异主要受遗传背景控制,广义遗传率范围为48%～80%,说明对腺毛分泌物的遗传改良能够收到明显作用;(3)品种B21、BX2003的基因型加性效应显示其作为亲本较适合;(4)Ky14与B37、Ky8959与Bx2003、B37与建选3号、建选3号与Bx2003之间的组合的显性效应在显著降低烟叶表皮烟碱含量的同时增加其它腺毛分泌物含量;(5)品种Ky14和B21较适合作为母本材料;(6)品种Ky8959、B21、Bx2003较适合作为父本材料.     

外源MeJA诱导烟草叶面防御反应

以中烟100为材料,研究了茉莉酸甲酯(MeJA)喷施后,烟草叶面腺毛密度类型、腺毛分泌物合成积累及叶片对蚜虫抗性的变化规律,探讨了烟草叶面腺毛的防御反应模式和作用机制。结果表明,MeJA处理后,烟草叶片对蚜虫的驱避作用明显增强,新生叶片叶面腺毛密度增加,尤其是长柄多细胞腺头腺毛密度的变化达到显著水平。GC/MS分析表明,MeJA处理使叶面分泌物含量增加,并在处理后第7天达到最大值。其中,西柏烷类二萜化合物含量增幅最大。但RT-PCR分析发现,西柏三烯一醇合成酶基因(CBT)、西柏三烯一醇羟化酶基因(CYP71D16)在转录水平上并没有明显变化,表明烟草叶面腺毛物质的合成和分泌可能具有复杂的转录后调控机制。     

发育时期和植烟海拔对红花大金元烟花腺毛分泌成分的影响

烟草花序富含西柏三烯二醇（CBT-diols）、蔗糖酯（SE）等腺毛分泌成分。为明确发育时期和植烟海拔对烟花腺毛分泌成分的影响，本研究以云南大理红花大金元花序为研究材料，应用液相色谱仪、气质联用仪分别测定其烟花中的CBT-diols、SE，研究了CBT-diols、SE积累量随发育时期及植烟海拔的变化。结果表明：（1）随烟花发育时期推进，烟花花朵及烟草花序中CBT-diols、SE积累量均呈持续增加趋势，盛花期烟草花序CBT-diols、SE积累量最高。（2）随植烟海拔升高，烟草花序生物产量呈显著降低趋势，而烟花花朵CBT-diols、SE的积累量则均有显著升高的趋势；高海拔（2227 m）产地烟草花序SE积累量最高，而CBT-diols积累量却显著低于中高海拔产地（1938 m、1740 m）。（3）烟花发育时期及植烟海拔对CBT-diols、SE积累量的比值均有显著影响，烟花发育初期和高海拔条件下，二者比值较低。本研究为高附加值利用红花大金元烟花腺毛分泌成分提供了研究基础。     

白肋烟烟叶表皮腺毛密度品种间的差异性研究

研究了白肋烟上部叶和中部叶的上表皮、下表皮和全表皮腺毛密度在不同品种间的差异。结果表明,白肋烟烟叶腺毛以长柄腺毛、短柄腺毛和无头腺毛为主,烟叶各类型腺毛密度在不同品种、同一品种不同部位及同一部位的上下表皮间存在一定差异。烟叶总腺毛密度中部叶高于上部叶,上表皮高于下表皮。上部叶的上表皮总腺毛密度以品种JB04-05的最大,下表皮总腺毛密度以品种22081和23014的最大,上部叶总腺毛密度以22084和JB04-05的最大,鄂烟1号的密度最小。中部叶的上表皮总腺毛密度以22081和22084的最大,下表皮及全表皮总腺毛密度以22074、22081和22084的最大。     

烟草腺毛发生和发育相关基因

烟草(Nicotiana tabacum L.)腺毛丰富、类型多样、分泌旺盛,对烟株抗性和烟叶香气品质具有重要影响。对近年来烟草腺毛发生和发育、腺毛分泌物合成相关基因的研究进展进行了综述,并展望了其在烟草叶面化学定向调控和品种改良中的应用潜力。     

高分泌型无赖百当烟草8306突变材料的创制与分析

8306是具有晾晒烟风格的烤烟育种材料.在前期试验中创制了NtCPS2基因突变株系8306-1,抑制了晾晒烟风格代表性物质赖百当二萜的合成.为进一步提高8306-1株系中西柏烷二萜和蔗糖酯含量(质量分数),采用基因编辑技术对8306-1株系的NtCycB2基因进行敲除,获得了纯合突变株系8306-2.与8306、830...     

茉莉酸甲酯对烟草分泌型和非分泌型腺毛形态发生的影响

为解析茉莉酸对烟草腺毛发生的影响,本文以高分泌型普通烟草T.I.1068和非分泌型普通烟草T.I.1112为材料,喷施不同浓度茉莉酸甲酯（MeJA）,并对处理前后的叶片和茎表面腺毛进行形态学比较观察。结果发现:（1）T.I.1068腺毛包括长柄分泌型和短柄分泌型两类,腺毛密度随着MeJA浓度的增加而增加,但腺毛类型保持不变。（2）T.I.1112腺毛包括非分泌型和短柄分泌型两类,长柄分泌型腺毛在MeJA处理后出现,其密度随MeJA浓度的增加而增加,而非分泌型腺毛和短柄分泌型腺毛的密度并无明显变化。该结果表明,MeJA对烟草长柄分泌型腺毛发生具有强烈的诱导作用,而对非分泌型腺毛的发生并无明显影响,反映出不同类型的烟草腺毛具有不同的发生调控机制。      

高分泌型K326近等基因系的创制和鉴定

烟草腺毛分泌物含量与烟叶品质和烟株抗性密切相关.本研究以K326为轮回亲本,以高分泌型烟草种质T.I.1068为供体亲本,通过对腺毛形态及腺毛分泌物含量的定向筛选,获得了高分泌型的K326近等基因系(High Secretory K326,HSK326).形态观察发现,HSK326植物学性状与K326基本一致,但叶面腺...     

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。      

NtCycB2基因表达对烟草腺毛发生的影响

烟草腺毛是烟草表皮细胞的特化结构,对烟株抗性及烟叶品质具有重要影响。为探索烟草腺毛密度的分子调控途径,本文对烟草B型细胞周期蛋白基因NtCycB2进行了同源克隆和生物信息学分析,并对其表达特性和生物学功能进行研究。结果表明该基因包含333bp的编码区,编码110个氨基酸,该序列在栽培烟草不同类型、不同品种间高度保守,但与SlCycB2和AtCycB2同源性分别为71.05%和52.38%。RT-PCR分析表明NtCycB2在叶面腺毛和花中的表达水平较高,并受到盐、温度、MeJA等逆境信号的诱导;分别利用基因过表达和基因编辑技术获得了NtCycB2过量表达和敲除株系;植株腺毛形态学观察发现NtCycB2过表达植株腺毛密度显著减少,基因敲除植株分泌型腺毛密度显著增加,而非分泌型腺毛变化不大,该研究表明NtCycB2对烟草分泌型腺毛发生具有明显的负调控作用,在烟草腺毛密度分子调控和叶面化学定向改良中具有较大潜力。