氮素营养水平对衰老期烟叶氮代谢的影响及品种间差异

为揭示品种间烟叶品质的差异和筛选耐氮肥品种,研究了烤烟品种在不同氮素营养条件下氮代谢的差异。结果表明:氮低效与氮高效品种相比,可溶性蛋白和总氮降解量大,谷氨酰胺合成酶（GS）活性低,降幅大,谷氨酸脱氢酶（GDH）活性高,硝酸还原酶（NR）活性低,氨气补偿点高,品种间差异显著。随着施氮量的增加,氮低效品种氮素营养物质降解量百分数高,GS活性降幅大且受施氮量影响较小,GDH活性和氨气挥发潜力增大,与氮高效品种相比差异显著。NC89和豫烟10号分别在施氮量在45.00和60.00 kg?hm-2时氮代谢生理强度最大,而且豫烟10号各处理间差异小于NC89。说明不同氮效率品种烟叶的氮素再同化和转移能力存在差异,氮低效品种对氮素再同化量小,再转移量大,对氮素的应用范围广,调节能力强,而氮高效品种再同化量大,转移量小,对氮素的应用范围小,调节能力弱。烟叶衰老期氮代谢与烟叶衰老速度有关,其中GS对NH4+的再同化能力和质外体对NH4+的转移能力起主导作用。      

不同氮素利用效率基因型烤烟叶片衰老期间氮素代谢差异研究

选用氮素利用效率差异较大的两个烤烟基因型中烟100和K326,采用喷施谷氨酰胺合成酶(GS)抑制剂(Glufosinate)和质外体提取等方法分别测定叶片衰老过程中叶片的氮素代谢产物和相关酶活性的变化,并计算气孔氨气补偿点,研究了烤烟叶片衰老期间氮素的转移和再利用特性与氮素利用效率的关系。结果表明,氮低效基因型烤烟中烟100衰老时间早、速度快,GS和NR活性低,GDH活性高,氨气挥发量大,对叶片NH4+的积累反应速度快,再转移量大,与氮高效基因型烤烟K326相比差异显著。说明烤烟叶片衰老期氮素的再转移和再利用,与叶片衰老程度和速度密切相关。     

硝态铵态氮比例对不同氮效率烟草苗期氮素吸收及利用的影响

【目的】为明确最有利于烤烟和白肋烟氮素利用的氮素形态配比。【方法】采用盆栽的方法,以烤烟品种中烟100和白肋烟品种TN90为材料,设置5个硝态铵态氮比例(T1:NO₃^-:NH₄⁺=100:0;T2:NO₃^-:NH₄⁺=75:25;T3:NO₃^-:NH₄⁺=50:50;T4:NO₃^-:NH₄⁺=25:75;T5:NO₃^-:NH₄⁺=0:100),测定各处理的生物量、色素含量、硝酸还原酶(nitrate reductase,NR)和谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase,GS)活性、NH₄⁺-N含...     

氮素形态对烟苗根系生长及碳、氮积累的影响

为探讨烤烟幼苗生长、根系发育及碳氮积累对不同氮素形态的响应,选用烤烟品种NC55,在水培条件下设置相同氮浓度的全铵(NH₄⁺:NO₃^-=100:0)、铵硝各半(NH₄⁺:NO₃^-=50:50)和全硝(NH₄⁺:NO₃^-=0:100)3个处理,测定不同处理的干物质积累、根系形态、烟株碳氮含量及碳氮积累量。结果表明,地上部分生物量和总生物量在不同处理时间均表现为全硝处理> 铵硝各半处理> 全铵处理。处理后7 d和14 d,根系生物量、总长度、总体积、总表面积以及各器官的碳、氮积累量和总氮积累量表现为全硝处理> 铵硝各半处理> 全铵处理;处理后21 d,上述指标表现为铵硝各半处理> 全硝处理> 全铵处理。铵态氮肥作为单一氮源抑制了烤烟生长,硝态氮肥有利于地上部生长和碳积累,但长时间作为单一氮源根系生长缓慢,铵硝混合态氮素更有利于根系的生长发育和碳氮积累。     

浓香型烟叶特色品种衰老期的氮素代谢特性

为揭示浓香型特色烟叶形成的生理生化基础,采用质外体提取等方法分别测定了具有浓香型特色的烤烟品种NC89和对照品种89112烟叶衰老过程中的氮素代谢产物和相关酶活性的变化,并计算了氨气补偿点。结果表明,与89112相比,NC89品种叶片总氮和可溶性蛋白含量较高,在衰老过程中谷氨酰胺合成酶(GS)活性下降幅度小,谷氨酸脱氢酶(GDH)活性低;质外体铵离子浓度和质外体pH变化相对平缓,氨气挥发高峰期氨气补偿点偏低,氨气挥发潜力较小,最终总氮减少量较小。     

氮素形态对烤烟和白肋烟吸收动力学及转录组的影响

【目的】探讨烤烟和白肋烟对硝态氮和铵态氮的吸收差异。【方法】采用常规耗竭法，以烤烟品种K326和白肋烟品种TN90水培幼苗为材料，设置3个硝态铵态氮比例(T1:NO₃^-:NH₄⁺=100:0;T2:NO₃^-:NH₄⁺=50:50;T3:NO₃^-:NH₄⁺=0:100)，测定根系对NO₃^-和NH₄⁺的吸收动力学相关参数、硝酸还原酶(nitrate reductase,NR)、谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase,GS)活性、硝酸盐含量和根系转录组。【结果】(1)T1和T2处理下，K326和TN90根系对NO₃^-的吸收动力学参数表现为V_max (TN90)&l...     

烤烟和白肋烟烟苗氮代谢的差异分析

为明确不同烟草类型、品种的氮素利用特点,并揭示造成氮素利用效率差异的原因,以不同氮效率烤烟品种红花大金元和白肋烟品种TN86为材料,采用苗期漂浮育苗培养法,研究了不同类型品种烟苗叶片的氮代谢关键酶活性、色素含量(质量分数)、氮素积累和生物量。结果显示,烤烟品种红花大金元烟苗的生物量较高,叶片谷氨酰胺合成酶(GS)活性高,氮代谢同化能力强,同时烟苗叶片色素含量高,能够为烟苗的氮代谢提供充足的能量,烟苗氮素积累量大,氮素利用效率高;白肋烟品种TN86烟苗的生物量较低,叶片硝酸还原酶(NR)活性强,但GS活性弱,色素含量低,氮还原能力较强但同化能力弱,叶片总氮含量高而氮素积累量低,氮素利用效率较低。相关分析结果表明,叶片GS活性、NR活性和色素含量与烟苗氮素积累和利用效率关系密切,其中GS活性和叶绿素含量与烟苗氮素积累和利用效率的相关性最强。因此,提高烟草叶片色素含量水平和增强氮素同化能力可作为栽培技术改进和品种遗传改良的方向。     

烤烟成熟期衰老特性的品种间差异与其氨气补偿点的关系

为明确不同烤烟品种成熟期的衰老特性差异与其氨气补偿点的关系,采用盆栽试验测定了3个烤烟品种(中烟90、K326和NC89)的叶片质外体NH4+浓度和pH,并计算不同品种烤烟的氨气补偿点(25℃).结果表明,成熟期3个烤烟品种叶片质外体NH4+浓度均呈上升趋势,衰老速度快的品种,其叶片氮素含量低,谷氨酰胺合成酶活性小,氨气补偿点绝对值高、上升幅度大.因此,烤烟成熟期衰老速度快的品种具有较大的氨挥发潜力,烤烟衰老特性的品种间差异与其氨气补偿点的差异有关.     

不同品种烤烟衰老期碳氮代谢及相关基因表达的差异分析

  目的  研究不同品种烤烟叶片衰老期碳氮代谢及相关基因表达的差异及关系。  方法  以田间成熟落黄表现不同的4个烤烟品种中部叶为材料,分析叶片成熟衰老过程中质体色素、碳氮代谢中间产物含量的变化,检测了相关基因的表达量。  结果  ① 豫烟10号叶片叶绿素和类胡萝卜素的含量较低,并随着叶龄的增加降低的幅度最大,CCD表达量较高,NC89的降低的幅度较小,含量较高,CCD表达量较低。②叶片淀粉含量在叶龄50~60 d时达到峰值后开始下降,从峰值到叶龄70 d,降幅较大的豫烟10号（38.65%）,淀粉合成相关基因GBSS1和SBE的表达量相应较低,总糖和还原糖含量从峰值至叶龄70 d也表现较大的降幅。③ NC89的淀粉、总糖、还原糖和总碳含量均相对较高,云烟87和K326的碳代谢指标则居豫烟10号和NC89之间。④豫烟10号叶片成熟衰老过程中总氮、碳氮比、烟碱含量显著低于NC89,这与豫烟10号氮素转移相关的GS1-3基因表达量在叶龄40 d之后显著高于NC89,参与氮同化相关的GS2、GDH1和NR基因表达量相对较低的特征一致。  结论  叶片衰老速度快的品种具有淀粉合成代谢弱,淀粉含量较低,氮素同化代谢较弱而再利用和再转移代谢能力较强,总氮、碳氮比较低的碳氮代谢特征。      

豫中烟区水肥一体化条件下烤烟临界氮浓度稀释曲线与氮素营养诊断研究

  目的  为探究豫中烟区水肥一体化条件下烤烟临界氮浓度稀释曲线。  方法  以烤烟品种“豫烟10号”为试材,进行了田间试验,试验设置6个氮素（N₀、N₁、N₂、N₃、N₄和N₅）水平,通过测定6个氮素水平下的烤烟叶片干物质量、氮浓度以及氮素累积量,构建了水肥一体化条件下烤烟的临界氮浓度稀释曲线模型,并通过建立烤烟氮营养指数模型判断了烟株氮素营养的丰缺情况。  结果  （1）烤烟叶片干物质积累量随施氮量增加先增加后降低,氮浓度随烤烟生长进程而降低;（2）当叶片干物质积累量小于1 t/hm2时,干物质量和氮浓度的数据量变异较大且两者之间没有显著关系,当叶片干物质积累量大于1 t/hm2时,随着叶片干物质积累量的增加氮浓度逐渐降低;（3）烤烟叶片临界氮浓度、烤烟最高（N_max）、最低（N_min）氮浓度稀释模型与叶片干物质量之间均呈现幂指数的关系,其决定系数分别为R2=0.8768、0.8371、0.9537,均方根误差RMSE对模型的验证结果表明,该模型具有相对较好的模拟性能;（4）烤烟氮素营养状况的判定可以通过临界氮浓度建立的烤烟氮素吸收模型（N_uptc）、氮素营养指数模型（NNI）来表示,水肥一体化条件下豫中烟区的适宜施氮量在NNI下的诊断结果以30~45 kg/hm2为最佳施氮量。  结论  利用烤烟临界氮浓度稀释曲线模型和氮营养指数模型能够精准地预测水肥一体化条件下烤烟移栽后40 d到成熟期的氮素营养状况,从而为优化烤烟的氮素管理提供指导。      

不同光质对烤烟质体色素含量及相关酶活性的影响

为明确不同光质条件下,烤烟叶片成熟过程中质体色素代谢的生理响应机制,在大田环境下通过覆盖不同颜色薄膜获得不同光质,研究了不同光质对烤烟生长发育过程中质体色素代谢的影响。结果表明,红、黄光抑制了这一过程中叶绿素的降解,表现在促进了叶绿素a的积累。红光还抑制了类胡萝卜素的降解。与之相比,蓝光相反。黄、红光显著降低了叶绿素酶的活性,蓝光则提高了叶绿素酶的活性。各单色光处理的脂氧合酶活性在成熟末期明显上升,可能延缓叶片的衰老引起质体色素的进一步完全分解,引起烤烟品质的改变。     

铵硝配比对大豆生长及结瘤固氮的影响

通过水培方法在5种不同铵硝配比下,研究不同氮形态及接种根瘤菌对大豆生长、结瘤固氮的影响及其生理机制。结果表明,不同铵硝配比对大豆植株生长、产量、生物固氮及氮效率等影响显著,随硝氮比例增加,植株生物量、籽粒产量、结瘤固氮及氮效率等指标均呈现先增加后降低的趋势,以铵硝比25∶75处理效果最佳,总体表现为铵硝比25∶75≥0∶100〉50∶50〉75∶25〉100∶0。较高铵硝比（≥50∶50）严重抑制了大豆根系的伸长生长、根瘤的形成及其固氮酶的活性,从而降低了生物固氮的贡献率,最终导致大豆产量及氮素效率的降低。接种根瘤菌显著增加大豆产量和籽粒含氮量,并与铵硝比之间存在协同效应。铵硝比为25∶75时接种根瘤菌,氮效率最高,最有利于大豆生长及籽粒产量的形成。研究结果对优化大豆水培营养液配方以及指导农田生产中氮素合理施用均有较强的借鉴作用。     

VIGS诱导GS同工酶基因沉默对烤烟氮代谢的影响

【背景和目的】谷氨酰胺合成酶（GS）是烤烟氮代谢的关键酶,为探究沉默GS同工酶基因对烤烟氮代谢的影响。【方法】采用病毒诱导基因沉默（virus induced gene silencing,VIGS）技术构建GS同工酶基因（NtGS1、NtGS2）瞬时沉默表达载体,测定了烤烟品种中烟100叶片经VIGS处理10 d,20 d和30 d的NtGS1-1、NtGS1-2、NtGS2相对基因表达量和谷氨酰胺合成酶（GS）、硝酸还原酶（NR）活性以及叶片可溶性蛋白、总氮、烟碱含量和烟株生物量。【结果】沉默NtGS1基因的处理对NtGS1-1沉默效率最高为50.4%,对NtGS1-2沉默效率最高为56%,沉默NtGS1和NtGS2基因的处理对NtGS2沉默效率最高为54.9%;沉默NtGS1和NtGS2的烟株叶片重、GS、NR活性、可溶性蛋白、总氮、烟碱含量都显著低于对照。【结论】本研究建立的VIGS体系有效下调了GS同工酶基因的表达,同时沉默NtGS1和NtGS2(TRV::GS1::GS2)可抑制叶片氮素同化利用,降低氮代谢关键酶活性与含氮化合物含量。     

不同钾肥配施对烤烟质体色素和碳氮代谢及品质的影响

为探究不同钾肥配施对烤烟碳氮代谢和品质的影响,采用田间试验研究了不同钾肥及其配施对烤烟质体色素、部分碳氮代谢关键酶活性、常规化学成分和中性致香物质的影响。结果表明,与施用普通钾肥（对照）相比,缓释钾肥处理提高了烟株各生育期的氮代谢和成熟期的碳代谢。缓释钾肥＋普通钾肥处理和缓释钾肥＋普通钾肥＋黄腐酸钾处理对烟叶质体色素含量和碳氮代谢水平的提高作用比较明显,而缓释钾肥＋普通钾肥处理在烟株生育后期仍然有很高的叶绿素含量与硝酸还原酶活性,阻碍了烟叶碳氮代谢的适时转化和烟株正常落黄成熟。缓释钾肥＋普通钾肥＋黄腐酸钾处理不但能提高烟叶生育前期质体色素含量和碳氮代谢水平,而且能够促进烟叶质体色素适时降解和碳氮代谢的协调。总体来看,缓释钾肥及与其他钾肥的配施显著提高了烤后烟叶中的钾含量,提高了钾氯比和两糖比,使烟叶化学成分更趋于协调,同时提高了大多数种类的香气物质含量,此外,缓释钾肥＋普通钾肥＋黄腐酸钾处理还提高了新植二烯和香气物质总量。综合来看,缓释钾肥＋普通钾肥＋黄腐酸钾处理最有利于优质烟叶的形成。     

烤烟品种对镉吸收累积敏感性差异研究

为分析烟草全生育期对镉（Cd）吸收、累积及分配的品种间差异,筛选低Cd吸收品种,通过盆栽土培法并外源添加cd,研究了不同Cd水平对10个烤烟品种生长和cd分布的影响。结果表明,Cd对烤烟生长的影响存在显著的品种差异,NC89、龙江851和翠碧1号的根系对Cd毒害反应较敏感,云烟85和豫烟3号的根系对Cd耐性较强,低、高Cd对烤烟叶片生长都有促进作用,且烤烟根系比叶片对Cd毒害的反应更敏感。烤烟不同器官中对Cd含量和积累量都存在显著的品种间差异,其中叶片Cd含量中烟100、翠碧1号、云烟87和豫烟3号较低;不同烤烟品种对土壤cd变化的敏感响应程度不同,中烟100、红花大金元和NC89对Cd敏感性较低。     

叶面喷施丙三醇对烟叶碳氮代谢及硝酸盐积累的影响

  目的  探索丙三醇对白肋烟碳氮代谢及其硝酸盐积累的调控机理,建立新的白肋烟增效减害调控技术。  方法  以白肋烟品种TN90和TN86为材料,设置不同丙三醇浓度试验,并在确定丙三醇最佳适宜浓度的基础上,设置高氮和低氮两个处理,研究丙三醇对烟叶生物量积累、氮代谢关键酶活性、主要碳氮化合物含量及相关基因表达情况的影响。  结果  1）在高氮和低氮水平下,喷施丙三醇15 d后,烟叶生物量分别增加10.20%和13.36%,氮素积累量和氮素利用效率分别增加10.21%、3.15%、6.81%和3.11%,烟叶总糖和还原糖含量分别升高了25.15%、32.84%、47.76%和44.57%,但7 d后烟叶硝酸盐含量下降了53.22%和59.67%;2）低氮水平下喷施丙三醇烟叶色素、可溶性蛋白质和两糖含量与高氮条件下不喷施丙三醇结果相近;3）基因表达分析表明,喷施丙三醇显著促进了光反应途径、碳固定途径、蔗糖合成和氮代谢途径关键基因的表达,与对照相比,基因CP12-2、PPC16和NPF7.3的表达量增加0.5倍多。  结论  丙三醇能够提高烟叶碳氮代谢能力和氮素利用效率,提高烟叶碳水化合物含量和降低烟叶硝酸盐积累量,减氮配合喷施丙三醇是降低烟叶硝酸盐积累的有效途径。