精量施氮对烤烟成熟期叶片碳氮代谢的影响

为了揭示基于SPAD仪精量施氮条件下烤烟叶片成熟期的碳氮代谢变化规律,以K326品种为材料,设置了基于SPAD仪精量施氮模式(SPAD阈值为43)和传统农家施氮模式处理.分别在烟叶下部叶成熟采收期和中部叶成熟采收期对烟株上偶数叶位的烟叶碳氮代谢化合物含量及酶活性进行了测定.结果表明:与传统农家施氮模式相比,基于SPAD施氮模式下烟株在下、中部叶成熟采收期所有偶数叶的游离氨基酸、可溶性蛋白质、总氮、谷氨酰胺合成酶、硝酸还原酶及蔗糖转化酶活性均降低,而总糖、还原糖含量及淀粉酶活性均升高.基于SPAD仪的烤烟精量施氮模式能够促进烟株不同部位烟叶碳氮代谢平稳过渡和转化,使烟叶成熟时碳氮代谢适时协调过渡,体现为总氮含量适时适量减少以及糖类物质适时适量的积累,烤烟糖氮比较为协调,烟叶品质提高.     

成熟期氮素营养统一调亏对烤烟碳氮代谢及萜类代谢相关基因表达的影响

摘要:为了探索前期不同烟株氮营养状况协同成熟期氮素调亏对烤烟碳氮代谢的影响,在前期不同氮素营养供应水平的基础上在烟叶成熟后期统一调亏,并对烤烟NC297叶片糖代谢、氮代谢、淀粉代谢及萜类代谢的相关关键基因表达水平进行了研究。结果显示,糖代谢中三个关键基因,胞外蔗糖转化酶(Inv) 和蔗糖合成酶(SuS)基因随着烟叶的成熟表达量升高,而在不同氮水平处理间表达均无差异。蔗糖磷酸合成酶(SPS )基因表达量在烟叶成熟前期随之前施氮量的降低而降低。 淀粉代谢中颗粒结合型淀粉合成酶 ( GBSSI )基因表达量既不受烟叶成熟时期的影响也不受前期供氮水平的影响。氮代谢中硝酸还原酶（NR）基因在不同成熟时期及不同的供氮处理间表达量均无差异。 氮素转移酶（GS） 基因的表达量在烟叶成熟后期呈降低趋势,且受前期供氮水平的影响较大。萜类代谢途径中3-羟-3甲基戊二酰辅酶A还原酶（HMGR）基因表达量随着烟叶的成熟先升高再降低,在成熟后期表达量随前期供氮水平的降低而降低。 结果表明在前期供氮水平不一致的基础上于成熟期统一调亏,对成熟后期烟叶氮素的同化吸收过程和萜类代谢影响较大。烟叶糖代谢和淀粉代谢受烟叶成熟时期的影响最大。      

酶抑制剂对烤烟成熟期氮代谢及烤后烟叶品质的影响

为了有效控制生长过旺烤烟成熟期的氮代谢、改善烤后烟叶品质,于2013—2014年烤烟成熟期喷施适宜浓度的酶抑制剂4-[羟基(甲基)膦酰基]-D/L-高丙氨酸(草胺膦),测定了烟叶的硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)活性和化学成分含量(质量分数),并对烤后烟叶进行了评吸鉴定。结果表明,成熟期喷施不同浓度酶抑制剂能有效降低烟叶NR和GS活性,且酶抑制剂浓度与NR、GS活性均呈显著负相关,其中10、15 mg/L浓度下叶片NR和GS活性降低较快,且叶片田间表现较好;适宜浓度酶抑制剂喷施于成熟期烟叶,烤后烟叶蛋白质、烟碱、总氮含量降低,还原糖、总糖含量(质量分数)提高,化学成分更加协调,色素含量(质量分数)降低,中性致香成分含量(质量分数)提高25.04%~42.76%,感官品质得分提高7.22%~10.43%。从成本和安全性方面综合考虑,10 mg/L更为适宜。因此,10 mg/L浓度酶抑制剂能够有效降低烤烟氮代谢关键酶(GS和NR)活性,抑制成熟期氮代谢,改善烟叶品质。     

外源EBR对烤烟成熟期氮代谢及烟碱代谢的影响

为探明外源2, 4-表油菜素内酯（2, 4-epibrassinolide,EBR）对烤烟成熟期氮代谢及烟碱代谢的影响,以清水为对照,比较了烤烟打顶后叶面喷施和灌根两种EBR施用方式下成熟期叶片光合特性、干物质积累、氮代谢相关酶活性、烟碱代谢相关基因表达量和烤后烟叶化学成分的差异。结果表明,与对照相比,叶面喷施和灌根两种EBR施用方式均可提升成熟期烟株的光合能力,增加烟株各部位的干物质积累量,显著提升中部和上部烤后烟叶总氮和烟碱含量（质量分数）,且叶面喷施处理的效果好于灌根处理。两种施用方式上部叶氮素吸收同化关键酶NR和GS活性显著高于对照处理,叶面喷施处理叶片中氮同化相关基因NtGS2、NtGDH1和NtNR的相对表达量显著高于对照和灌根处理。两种EBR施用方式烟株不同部位烟碱合成基因NtQPT、NtPMT和转运基因NtJAT1、NtJAT2和NtNUP1的相对表达量均极显著高于对照,且叶面喷施处理叶片中烟碱合成与转运基因的表达量均极显著高于对照和灌根处理。因此,外源EBR可促进烟株的生长发育、提高氮代谢及烟碱代谢水平,增加中部和上部烤后烟叶烟碱含量,叶面喷施的效果好于灌根。      

施氮量对烤烟糖代谢关键酶活性及其基因表达的影响

为明确供氮水平对烤烟糖代谢关键酶活性、基因表达量以及糖含量的影响,开展了供氮水平及品种的两因素试验,结果显示,蔗糖合成酶活性随施氮量增加而增强,且处理间差异显著;蔗糖磷酸合成酶、转化酶及淀粉酶的活性,在栽后45 d与60 d随施氮量增加而增强;在栽后80 d,高施氮量转化酶及淀粉酶的活性低于低施氮量。同一施氮量,品种间的酶活性没有显著的差异。施氮量对糖代谢关键酶基因的表达量有显著影响,同一施氮量不同品种之间基因表达量存在一定的差异。烟叶总糖和还原糖含量受施氮量的影响较小;但淀粉的含量却随着施氮量的增加而增加。同一施氮量处理不同品种之间,糖含量差异不明显。相关分析结果显示,测定的4个糖代谢关键酶的活性,与各生育时期淀粉含量呈著或极显著相关;栽后45 d,蔗糖磷酸合成酶基因表达量与烟叶淀粉含量显著负相关,栽后60 d及80 d蔗糖合成酶基因的表达量,分别与还原糖及总糖呈显著正相关。本研究的结果表明,施氮水平对烤烟糖代谢关键酶活性及其基因表达有着显著的影响,烟叶中的糖含量受蔗糖合成酶及蔗糖磷酸合成酶活性及基因表达量的制约。     

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。      

不同施氮量对烟叶含钾量的影响

在施纯氮分别为90kg/hm2、120kg/hm2、150kg/hm2、180kg/hm2条件下对烟叶含钾量的影响作了研究.结果表明①随着氮素水平的提高,烟叶中K2O含量呈升高的趋势;②烟叶K2O含量随叶位的升高逐渐减少;③在一定范围内提高施氮量能增加烟叶产量,提高烟叶等级,但施氮量超过150kg/hm2则会使烟叶的质量明显下降;④土壤供钾水平不是造成云南烟叶含钾量低的主要原因.     

硼对烤烟碳氮代谢的影响研究

研究了硼对烤烟碳氮代谢的影响。结果表明,缺硼(5μMH3BO3)烟株各器官硼、氮、钾、干物质积累量极显著降低;烟株对N03-的吸收及同化能力减弱,氮代谢受阻,叶片NH4 含量增加,氨基酸和蛋白质含量下降。与此同时,烟株叶片光合速率下降,叶片非结构糖(葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉)大量积累。随着烟株供硼浓度的增加(20μMH3BO3、20μMH3BO3)烟株叶片碳氮代谢增强、植株各器官氮、钾、硼含量增加,干物质积累增强。     

施氮量对烤烟产量和品质的影响

通过在福建三明和南平的田间试验研究了施氮量对烤烟产量和品质的影响。结果表明，不同施氮量对烟株农艺性状、烟叶产量、产值、化学成分、外观品质和评吸质量均有显影响。株高、茎围、最大叶面积、单叶重和产量随施氮量的增加而上升，产值、均价和上等烟比例在适宜的施氮量下表现较好。不同部位烟叶烟碱含量随施氮量增加显提高，还原糖含量和还原糖／烟碱比值降低。综合烟叶内在化学分析、外观品质和评吸结果，三明试验点以施N76．5kg／hm^2和102kg／hm^2处理较好，而南平试验点则以施N102kg／hm^2和127．5kg／hm^2较好。     

烤烟碳氮代谢与烟叶香吃味关系的研究

本文提出了用碳氮比(C/N)和硝酸还原酶与转化酶的活性比(NR/IV)作为衡量烟叶碳氮代谢协调性和香吃味品质优劣的指标。相关分析表明,烟叶在不同生长发育时期的C/N、NR/IV活性比值、淀粉酶、转化酶、NR活性、蛋白质、烟碱、还原糖、总氨基酸含量与烟叶最终评吸总分存在不同程度的二次曲线相关关系,以C/N和NR/IV活性比值与评吸总分的相关性较大。因此,C/N比值及其动态变化模式可以作为衡量和判断烟叶香吃味品质的理想指标,NR/IV比值可作为重要的参考指标。保持适宜的C/N和NR/IV活性比值,促进碳氮代谢协调发展是获得优良香吃味品质的重要条件。通过对回归方程求最大值,得到在烟苗移栽后43天,73天,90天和烘烤叶的最佳C/N值分别为10.59,11.51,15.22,18.86和17.11,其理想的变化模式为:移栽后60天以前,碳氮比增长缓慢,60天以后,进入快速增长期。      

施氮量对烤烟产量和品质的影响

通过在福建三明和南平的田间试验研究了施氮量对烤烟产量和品质的影响.结果表明,不同施氮量对烟株农艺性状、烟叶产量、产值、化学成分、外观品质和评吸质量均有显著影响.株高、茎围、最大叶面积、单叶重和产量随施氮量的增加而上升,产值、均价和上等烟比例在适宜的施氮量下表现较好.不同部位烟叶烟碱含量随施氮量增加显著提高,还原糖含量和还原糖/烟碱比值降低.综合烟叶内在化学分析、外观品质和评吸结果,三明试验点以施N76.5kg/hm2和102kg/hm2处理较好,而南平试验点则以施N102kg/hm2和127.5kg/hm2较好.     

植烟密度对雪茄烟叶碳氮代谢及品质的影响

为探究植烟密度对雪茄烟叶生长过程中碳氮代谢的影响,以德雪1号为试材,研究了19 500株/hm²（T1）、21 000株/hm²（T2）、22 500株/hm²（T3）和24 000株/hm²（T4）4个密度对烟叶碳氮代谢关键酶活性、质体色素、化学成分和感官质量的影响。结果表明,烟叶生长期间,T2、T3处理能提高烟叶淀粉酶（AL）、中性转化酶（NI）和硝酸还原酶（NR）活性以及总糖、淀粉含量;随植烟密度的增加,总氮和类胡萝卜素含量降低,叶绿素含量升高,调制后烟叶总糖、还原糖含量以及糖碱比、氮碱比增加,总氮、烟碱含量降低;T2处理调制后烟叶淀粉、蛋白质含量最低,钾氯比值较高,烟叶化学成分较协调,感官质量较优。因此,四川什邡地区宜采用21 000株/hm²的雪茄烟种植密度,有利于提高烟叶碳氮代谢能力,改善烟叶内在品质,提高烟叶可用性。     

施用腐熟秸秆肥对烤烟成熟期碳代谢途径影响的初报

为了探明土壤添加腐熟秸秆对成熟期烤烟中部烟叶淀粉代谢途径的影响,明确获取优质烟叶的最佳施用量。本试验以烤烟品种NC89为试材,设置添加腐熟秸秆0/盆、80g/盆和160g/盆三个处理,研究不同量腐熟秸秆对成熟期烤烟淀粉积累、碳代谢相关酶活及关键基因表达的影响。结果表明:在烤烟发育成熟期,土壤添加不同量腐熟秸秆对中部叶还原糖、总糖及淀粉含量影响显著。土壤添加腐熟秸秆均可提高淀粉酶的活性,但是对转化酶影响不大;对碳代谢关键基因的表达分析表明添加腐熟秸秆增加了糖转运蛋白基因(SUT1)、蔗糖合成酶基因(SS) 、焦磷酸化酶(AGPase)和直链淀粉合成酶基因(GBSSI)等关键基因的表达,从而促进成熟期烟叶碳代谢途径的进行,有利于提高烟叶的品质;其中每盆添加80g腐熟秸秆取得的效果最好。      

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。      

采收次数对上部烟叶碳氮代谢及产质量的影响

为明确烤烟中下部叶采收次数对上部叶碳氮代谢、衰老进程及产质量的影响,以云烟87为试验材料,设置4种中下部叶采收次数处理,对上部叶碳氮代谢关键酶及部分产物、抗衰老指标及相关酶、伤流液烟碱含量以及烤后烟叶经济性状、常规化学成分及感官质量进行分析,结果表明,随着中下部叶采收次数增加上部叶硝酸还原酶(NR)活性降低,氮同化代谢下降,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶活性降低,丙二醛(MDA)含量增加,叶片氧化衰老加剧,烟碱含量上升;中下部叶采收4次处理上部叶氮同化代谢较低,碳同化代谢较旺盛,烤后烟叶还原糖含量较高,糖碱比协调,感官质量评价及经济性状较其他处理好。     

施氮量对翠碧1 号生长发育及烟叶质量风格的影响

通过田间试验和化学分析,研究了不同施氮水平对翠碧1 号烤烟生育期、烤后烟叶产质量和烟叶风格的影响。结果表明,不同施氮量对烤烟生育期、经济性状、外观质量、化学成分和感官评吸质量均有显著的影响。施氮量增加,烟株大田生育期明显延长;烤后烟叶产量、不同部位单叶重、总氮和烟碱含量明显增加,总糖和还原糖含量、还原糖/烟碱和总氮/烟碱比值表现下降的趋势;烟叶“清香型”风格彰显趋向弱化。施氮量大于78 kg/hm² 时,烤后烟叶产值增加不显著;施氮量在58.5～97.5 kg/hm² 时,烟叶内在化学成分较协调,外观质量和感官评吸质量较好,烟叶“清香型”风格彰显较明显。     

施氮量对烤烟打顶期叶片光合响应的影响

为进一步明确氮肥施用量与烤烟打顶期中部叶片光合作用的关系,设置了3个氮肥水平45、90和135 kg/hm²,在盆栽试验条件下研究了不同施氮量对烤烟打顶期中部烟叶光响应曲线及其拟合参数的影响。采用开放式气路测定了烤烟中部叶净光合速率、胞间CO₂浓度和蒸腾速率,并计算了瞬时蒸腾速率和光能利用效率。结果表明,随着光合有效辐射水平增强,打顶期中部烟叶净光合速率逐渐提高并趋于稳定;但增加施氮量,叶片净光合速率、胞间CO₂浓度和瞬时光能利用效率逐渐降低,表观量子效率、最大净光合速率和光补偿点随之降低;施氮为45 kg/hm²的叶片瞬时水分利用效率和光补偿点最低。综上所述,盆栽试验条件下,施氮量为45~90 kg/hm²有利于增强烤烟打顶期中部叶片的光合响应。     

施氮量对烤烟和白肋烟中的TSNA含量的影响

众所周知,烟草特有的亚硝胺(ＴＳＮＡ)是在烤烟和白肋烟常规调制的后期积累的。例如烤烟鲜烟中ＴＳＮＡ的含量是可以忽略的。ＴＳＮＡ的含量在变黄期略有增加,但在软片和烟筋干燥后期会急剧增加。     

施氮量对烤烟产质量和烟碱含量的影响

为解决烤烟上部叶烟碱含量偏高问题,确定适宜的施氮量,通过田间试验,研究了东南烟区烤烟主栽品种K326、云烟85在不同施氮量条件下的烟叶产、质量和烟碱含量的变化。结果表明:在保障烟草正常生长发育和烟叶产质量的基础上,适当控制氮肥用量可有效降低烟叶中烟碱含量和上部烟叶的比例,提高烟叶(尤其是上部烟叶)的可用性。