烟草过氧化氢酶基因CAT1的克隆及表达特征分析

基于GeneBank中已有的植物Catalase 1（CAT1）基因序列设计烟草CAT1的特异性引物,通过RT-PCR扩增克隆获得Nicotiana tabacum var. NC89 CAT1全长mRNA序列,可编码492个氨基酸残基。遗传进化分析显示NC89 CAT1中与N .benthamiana CAT1基因亲缘关系最近。利用real-time RT-PCR技术对CAT1基因在烟草中的组织表达特异性和烟草NC89应对生物和非生物胁迫的表达差异进行了分析。结果表明CAT1基因在烟草NC89的根、茎、叶、花瓣、花萼、种子中均有表达,其中在根部表达量最低,在叶中相对表达量最高。生物和非生物胁迫处理烟株,其CAT1诱导表达分析显示,机械损伤、渗透压、低温和高温、干旱、和感染TMV CAT1表达量上调,紫外胁迫下表达量下调。上述研究表明烟草CAT1基因可能参与了植物的生长发育、应对非生物和生物胁迫的过程。      

普通烟草NtNAC055基因的克隆、鉴定及表达分析

NAC家族是植物中最大的转录因子家族之一，在植物生长发育以及应对环境胁迫中起着至关重要的作用，克隆和验证烟草中NAC相关基因可为烟草抗性育种提供理论依据。本研究采用RT-PCR方法从普通烟草K326根部cDNA中克隆到NtNAC055基因，对NtNAC055及其编码蛋白进行了生物信息学分析、表达模式分析、亚细胞定位和转录激活等相关试验。结果发现，NtNAC055基因的CDS序列全长为1032 bp，NtNAC055蛋白具有典型的NAC结构域，编码一个具有343个氨基酸的NAC转录因子；通过进化分析发现，烟草NtNAC055与拟南芥ANAC055同源性较高，同属于RD26亚家族；通过亚细胞定位分析以及转录激活分析发现，NtNAC055蛋白在细胞核中且具有转录激活活性；运用qRT-PCR技术，对该基因不同组织和胁迫处理后的表达进行了分析，结果显示，NtNAC055基因在根、茎、叶、花和腋芽中均有表达，且在根部表达量最高；同时，该基因受干旱和热胁迫的诱导，表明烟草NtNAC055基因可能参与了烟草的非生物胁迫应答反应。     

普通烟草NtNAC042基因克隆、鉴定及功能分析

  背景和目的  NAC转录因子是一类植物特有的转录因子,在植物生长发育、生物/非生物胁迫中发挥着十分重要的调控作用,在普通烟草中克隆NtNAC042基因。  方法  进行生物信息学分析、亚细胞定位、转录激活试验和表达模式分析,以及基因功能分析。  结果  （1）生物信息学分析表明,NtNAC042基因编码蛋白具有高度保守的NAC结构域;（2）亚细胞定位和转录激活试验结果表明,NtNAC042定位于细胞核中,具有转录激活活性;（3）表达模式分析表明,NtNAC042基因在根和衰老叶片中表达量较高且受干旱胁迫、盐胁迫、H₂O₂处理诱导;（4）NtNAC042过表达烟草植株抗盐性显著提高。  结论  NtNAC042作为NAC型转录因子,在烟草衰老落黄及生物和非生物逆境应答中发挥着重要的调控作用。      

普通烟草钙依赖蛋白激酶NtCDPK15的基因克隆及表达分析

钙依赖蛋白激酶(CDPK)对Ca²⁺信号转导通路下游元件的调控具有重要作用。本实验采用同源克隆技术从普通烟草中分离得到1 个CDPK 基因,命名为NtCDPK15(GenBank 登录号为JN662020),cDNA 全长为1963 bp,ORF 大小为1569 bp,编码522 个氨基酸。多序列比对结果表明,NtCDPK15 的编码产物具有典型的CDPK 保守序列,C 末端调控区有4个EF 手性结构。系统进化树分析显示,NtCDPK15 可能来源于绒毛状烟草,预测NtCDPK15 与NtCDPK1这对旁系同源基因在功能上可能非常保守。实时荧光定量PCR 分析结果表明,NtCDPK15 在根和叶中的表达量显著高于茎中的表达量,但经盐胁迫诱导后NtCDPK15 在茎中的表达量显著增加,同时,盐胁迫还使基因在叶中的表达量显著上调,ABA 胁迫可诱导基因在根中的表达,而干旱胁迫可使基因在根和叶中的表达量下调,这些结果说明NtCDPK15 在普通烟草中的表达受盐胁迫及ABA 胁迫诱导,但受干旱胁迫抑制。     

烟草NtbHLH112基因的克隆、鉴定及表达模式分析

bHLH转录因子在植物响应逆境胁迫过程中起着极为重要的调控作用,克隆和验证烟草中bHLH相关基因可为烟草抗性育种提供理论依据。本研究从普通烟草品种K326中克隆出一个NtbHLH112基因,通过生物信息学方法分析了NtbHLH112功能结构域,利用亚细胞定位及转录激活试验进行了功能鉴定,并利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析了其在不同逆境胁迫下的表达模式。结果表明,NtbHLH112具有典型的bHLH结构域且进化较为保守,定位在细胞核,具有转录激活的活性。进化分析表明,NtbHLH112与番茄SlbHLH112和辣椒CabHLH112同源。表达模式分析表明,NtbHLH112基因具有组织表达特异性,在叶部表达量较高,并且受到盐、干旱、冷胁迫及ABA处理诱导。因此,NtbHLH112转录因子可能在烟草非生物胁迫应答过程中发挥重要作用。     

烟草NtbZIP038的克隆、鉴定及表达模式分析

碱性亮氨酸拉链（bZIP）转录因子是植物中数量最多、最具有多样性的基因家族之一,对植物生长发育及胁迫响应具有重要作用。为探究烟草中bZIP转录因子的生物学功能,本研究在烟草K326中克隆得到一个bZIP转录因子基因NtbZIP038,并对其保守结构域进行分析,利用qRT-PCR技术检测了该基因的表达模式,进一步结合亚细胞定位及转录激活试验对其功能进行了初步鉴定。结果表明,NtbZIP038含有典型的bZIP结构域,亚细胞定位于细胞核中并具有转录激活活性。表达模式分析表明,NtbZIP038在根中表达量最高（p<0.001）,并在盐、干旱、冷、热、脱落酸（ABA）等非生物胁迫下都有明显的表达量变化,在ABA处理下尤其明显（p<0.001）。因此,作为bZIP家族中的一员,NtbZIP038转录因子可能在烟草根系发育、ABA响应与非生物胁迫中扮演着重要的角色。     

烟草TPP基因家族鉴定及表达模式分析

海藻糖-6-磷酸磷酸酶（TPP）是植物海藻糖代谢过程的关键酶,在植物的生长发育及非生物胁迫响应过程中发挥着重要的作用。为挖掘参与烟草发育及抗逆胁迫的TPP基因家族成员,本研究通过生物信息学的方法,在普通烟草基因组中共鉴定出了15个TPP基因,其中7个TPP基因定位在染色体上。系统进化分析发现,新鉴定的烟草TPP成员可分为3个亚家族,分别为CLASS Ⅰ、CLASS Ⅱ和CLASS Ⅲ。共线性分析表明,有5个烟草Nt TPP基因分别与7个拟南芥AtTPP基因形成同源基因对。启动子分析发现,NtTPP成员的启动子上存在多种激素和非生物胁迫响应元件。表达模式分析发现,NtTPP基因表达具有一定的组织特异性,大部分NtTPP基因在根中的表达量最高,有12个NtTPP基因在干旱胁迫下表达量上调,13个NtTPP基因能够被盐胁迫显著诱导表达。这说明NtTPP基因家族成员在烟草非生物胁迫应答中发挥着重要作用。     

普通烟草生长素抑制因子NtIAA17的克隆与功能分析

  背景和目的  盐胁迫会抑制作物的生长发育, 从而影响作物的产量和品质。生长素/吲哚-3-乙酸(Aux/IAA)蛋白是响应生长素信号的关键因子, 参与调控植物的生长发育和响应非生物胁迫。  方法  为了研究烟草生长素反应基因NtIAA17在烟草生长发育过程中的功能, 以烟草K326为试验材料, 通过克隆获得烟草NtIAA17基因, 利用生物信息学分析其序列特征, qRTPCR技术分析NtIAA17在烟草不同组织及盐胁迫处理0~12 h的表达模式, 利用转基因技术获得过表达NtIAA17-OX(NtIAA17-overexpression)转基因烟草, 对其进行响应盐胁迫的功能鉴定。  结果  NtIAA17基因片段为624 bp, 编码207个氨基酸; 相对分子质量为23.07 kD, 理论等电点为8.24, 该基因启动子区含有顺式作用元件与激素及胁迫相关; 具有Aux/IAA家族蛋白的四个结构域(I-IV)和保守序列。NtIAA17基因与菠菜生长素抑制基因MoIAA13亲缘关系最近; 亚细胞定位分析表明, NtIAA17蛋白是核定位蛋白。qRT-PCR结果表明, NtIAA17基因在茎和老叶中高表达, 盐胁迫2 h时表达量最高。在盐胁迫条件下, NtIAA17-OX转基因烟草与野生型相比, 生物量显著增加, 脯氨酸含量积累增加, 而MDA含量减少, 抗氧化酶基因NtSOD、NtPOD表达量增加。  结论  NtIAA17基因可以响应盐胁迫信号, 通过提高转基因烟草的抗氧化性来抵御盐胁迫带来的伤害, 增加植株的生物量; 本研究为后续耐盐胁迫分子育种提供候选基因和理论依据。      

NtPHGPx基因过表达和敲除对烟草苗期耐盐性的影响

为研究NtPHGPx基因对烟草耐盐性的影响,通过转基因技术获得NtPHGPx基因过表达和CRISPR/Cas9敲除材料,利用150 mmol/L NaCl对转基因材料处理14 d,研究盐处理下转基因材料根长、GPx酶活性、丙二醛（MDA）和过氧化氢（H₂O₂）含量的变化。结果表明,NtPHGPx基因表达在盐胁迫3 h后即受到诱导;盐处理显著抑制了野生型烟草根部的生长,提高了丙二醛和过氧化氢的积累;盐胁迫下过表达株系的根长比野生型更长,MDA和H₂O₂含量较低,而基因敲除材料根的生长则进一步受到抑制,GPx酶活性明显降低,地上部MDA和H₂O₂的积累显著高于野生型。综上所述,过表达NtPHGPx基因提高了烟草的耐盐性,而敲除NtPHGPx基因则减弱了烟草的耐盐性,推测NtPHGPx基因可能通过影响烟草体内活性氧物质的清除活性参与植株对盐害的胁迫响应。     

烟草OSCA基因家族鉴定及非生物胁迫诱导表达模式分析

高渗门控钙渗透通道(OSCA,hyperosmolal-gatedcalcium-permeable channel)是一种Ca²⁺非选择性阳离子通道,OSCA家族含有钙依赖性通道DUF221结构域。为了进一步了解烟草OSCA基因家族特征和功能,本研究从栽培烟草K326基因组中鉴定到23个OSCA家族基因,并对NtOSCA家族系统进化关系、基因结构与蛋白结构域、启动子、不同组织器官及干旱和盐胁迫下表达模式进行分析。根据进化关系,NtOSCA基因家族被分为4个亚家族,并且同一亚家族成员间蛋白及基因结构相似。启动子分析结果表明,NtOSCA家族基因启动子中存在着多种不同的胁迫响应元件,其中干旱响应元件和脱落酸响应元件较多。进一步组织表达分析结果表明,NtOSCA基因家族成员在不同组织的表达量不同。干旱和盐胁迫表达模式分析表明,20个NtOSCA基因在干旱胁迫下表达量上调,15个NtOSCA基因在盐胁迫下表达量上调。这说明OSCA基因家族在烟草抗旱和抗盐胁迫中具有重要作用。     

广东烟区烤烟主要化学成分可用性评价

为客观分析和评价广东烟区烤烟化学成分可用性,以2013-2017年度广东烟区8个主产县的C3F烟叶为材料,应用模糊数学方法、多元统计方法等构建烤烟化学成分评价体系,分析了广东烟区烤烟中部叶化学成分的年度、区域特征并进行了可用性评价。结果表明,近5年来,广东烟区烤烟中部叶总糖（25.09%）、还原糖（21.83%）、氯离子（0.25%）含量相对较低,糖碱比（8.52）和氮碱比（0.69）相对较小,烟叶化学成分可用性在"中等"及以上占85.00%;部分年度间、产区间烟叶的总植物碱、总氮、钾离子含量以及糖碱比、氮碱比存在显著性差异,但产区之间烟叶化学成分可用性无显著差异;广东烟区中部烟叶依化学成分可分为3类,分别相对集中于同一生态区域。     

重庆烤烟化学成分与感官品质典型相关分析

为明确影响重庆烟叶感官品质的主要化学因子,以烤烟品种云烟87为材料,采用典型相关分析方法研究了烟叶的主要化学成分与感官品质的关系。结果表明,重庆烤烟的糖分含量偏高,烟碱、总氮、淀粉含量适中,钾、氯含量偏低;两糖差、糖碱比偏大,两糖比和钾氯比适中,氮碱比偏小。典型相关分析显示,劲头与总氮、烟碱呈正相关,与糖碱比呈负相关;刺激性与钾含量和糖碱比呈正相关,与总氮、烟碱含量呈负相关;甜度与淀粉含量呈负相关,与糖碱比呈正相关;透发性与淀粉含量呈负相关。因此认为,糖分、总氮、烟碱、钾和淀粉是影响重庆烤烟感官质量的关键因素。     

广东烟区土壤有效磷区域分布及演变特征

为明确广东烟区土壤有效磷含量现状及演变特征,采用对比分析方法,探讨了2000年和2012年广东烟区不同产区、不同类型土壤有效磷含量及12年间的变化趋势。结果表明,广东烟区土壤有效磷平均含量为44.92 mg/kg,处于“盈余”水平,分别有31.75%和13.02%的土壤有效磷处于“盈余”和“缺乏”水平。韶关、梅州和清远产区土壤有效磷含量分别为29.03、122.61和22.61 mg/kg,其中韶关和清远产区总体上处于“丰富”水平,梅州产区总体上处于高度“盈余”水平;植烟面积较大的紫色土、牛肝田、砂泥田有效磷平均含量分别为15.43、31.95和74.34 mg/kg,总体上分别处于“适中”、“丰富”、“盈余”水平。12年间（2000—2012）广东烟区整体上土壤有效磷含量增加23.89 mg/kg,韶关和梅州产区土壤有效磷含量分别增加10.64和97.27 mg/kg;紫色土、牛肝田和砂泥田土壤有效磷含量分别增加5.53、12.19、46.97 mg/kg。广东烟区总体上存在施磷过度及土壤有效磷不同程度的“盈余”现状,建议在梅州产区及砂泥田土壤隔年施磷、牛肝田减半施磷、其他土壤类型正常施磷,以减少磷肥投入、降低肥料成本、促进广东省优质烟叶生产的持续发展和保护烟区生态环境。     

雪茄茄衣晾制过程中烟叶颜色和含水量变化及其相关分析

探究雪茄茄衣在晾制过程中外观颜色变化与内在水分含量之间的关系,为实现其晾制过程中的精准化操作提供参考。以德雪1号品种中部叶为试验材料,测定晾制过程中的烟叶外观参数及水分指标,对二者进行相关分析及逐步回归分析,并对回归方程预测结果加以验证。结果表明,烟叶在晾制过程中烟叶正面与背面各颜色参数变化趋势基本一致,且主要变化波动集中在晾制第3天至第8天期间。晾制过程中烟叶水分呈逐渐减小的趋势,且前期散失主要为自由水,而后为束缚水。相关分析表明,晾制期间各水分指标与颜色参数之间相关性较好,逐步回归方程达到极显著水平。因此,雪茄茄衣晾制期间颜色特征参数和水分含量之间相关性明显,可以用颜色特征参数作为辅助指标来判断烟叶水分含量。     

植物生长调节剂对烤烟上部叶质量的影响

为深入了解植物生长调节剂对烤烟上部叶生理生化特性的影响,选择氯吡苯脲、IAA、乙烯利、缩节胺4种生长调节剂,以云烟87为试验材料,对上部叶农艺性状、组织结构、光合参数、叶绿素含量、过氧化指标相关酶类、糖碱含量及烤后感官质量进行测定分析。结果表明,喷施生长调节剂对上部叶开片、组织结构和光合性能均有影响,其中氯吡苯脲的效果最好,与CK相比,打顶后喷施氯吡苯脲叶面积增加6.31%,长宽比减小3.17%,海栅比增加5.88%;同时净光合速率提高3.36%,叶绿素含量增加14.04%,进而促进碳水化合物的合成,提高糖碱比,改善上部叶烤后感官质量。此外,氯吡苯脲、IAA能延缓上部叶衰老,乙烯利和缩节胺则促进上部叶衰老。综合来看,喷施氯吡苯脲能够改善上部叶开片、组织结构及感官质量,提高上部叶质量。     

遵义烟田土壤pH的空间分布与演变特征

为了解遵义烟区土壤pH的空间分布及演变特征,2016—2017年在遵义11个植烟县区采集4816个土壤样本进行pH测定,并与第二次土壤普查数据及2000—2005年调研取样数据进行对比分析。结果表明：（1）2016—2017年遵义全市烟区土壤pH变幅为4.4～8.8,平均值为6.6,变异系数为14.72%,适宜植烟pH的土壤样本占比62.5%,偏碱范围的土壤样本占比20.5%,偏酸范围的占比17.0%;（2）11个植烟县区的烟田土壤pH均值介于6.2～7.4之间,不同县区烟田土壤pH间存在显著差异（p<0.05）且各等级分布频率差异明显,总体呈现南酸北碱的空间分布格局;（3）自第二次土壤普查以来,遵义烟区在最适宜pH区间的土壤比例不断减少;在较适宜区间的土壤比例也呈现波动下降趋势;而偏碱区间的土壤比例不断增加;在偏酸区的土壤比例整体呈波动式上升趋势。总体来看,遵义烟田土壤pH具有明显的时空异质性,后续要进一步开展其演变成因与调控对策研究。     

贵州烟田植物白粉病病原菌鉴定分析

为了解烟草白粉病菌在贵州烟区的寄主植物种类,采集烟田植物白粉病样品,基于真菌rDNA-ITS区的序列分析对其白粉病菌进行分子生物学鉴定,采用柯赫氏法则回接验证。结果表明,贵州烟区共发现18科36种不同植物感染白粉病,其中菊科苣荬菜、向日葵、苦苣菜及大丽花,车前科车前草,及玄参科阿拉伯婆婆纳的白粉病病原菌均为Golovinomyces cichoracearum,与烟草白粉病病原菌（G.cichoracearum）相同,其余30种植物白粉病病原菌与烟草白粉病菌均不相同;接种G.cichoracearum后,阿拉伯婆婆纳、车前草及苦苣菜在培养30 d内均发生白粉病,苣荬菜、向日葵、大丽花等33种植物均未发病。因此,阿拉伯婆婆纳、车前草及苦苣菜3种植物可明确为烟草白粉病菌在贵州烟区的寄主植物。     

烟草青枯病抗性遗传效应分析

烟草青枯病是由青枯菌引起的烟草细菌性病害,是危害我国烟草生产的主要病害之一,解析烟草青枯病的抗性遗传效应对指导抗病育种具有重要意义。本研究采用主基因+多基因混合遗传模型的多世代联合分析方法,以多个抗病/感病样本为亲本,构建了两个不同的杂交组合,进行群体遗传效应分析。结果表明,岩烟97的青枯病抗性由2对加性、显性、上位性主基因以及加性、显性、上位性多基因控制;反帝三号-丙的青枯病抗性受1对加性-显性基因+加性-显性-上位性多基因控制。烟草青枯病抗性以加性效应为主,兼有显性效应,有利于等位基因聚合育种及早代选择。     

毕节市植烟土壤耕层厚度空间分布及其与地形因子的相关性

了解植烟土壤耕层厚度的空间分布及其与地形因子的相关性,可以为植烟土壤耕层保护、优化农业生产管理措施和实现耕地的可持续利用提供依据。本研究以毕节市472个植烟土壤样点调查数据为基础,结合地形数据,利用地统计学、IDW插值法和Pearson相关分析等方法探讨了毕节市植烟土壤耕层厚度、空间分布及与地形因子的相关性。结果表明,毕节市植烟土壤耕层厚度平均为15.9 cm,略低于全国平均值16.5 cm;全市86.68%土壤耕层厚度处于10.1~20.0 cm,但各区县差异显著,最大值为35 cm,最小值仅2 cm,相差达17.5倍。在空间分布上西部地区植烟土壤耕层厚度大于东部地区,小于5.0 cm和大于25.0 cm耕层厚度则呈孤岛形态分布;相关性分析表明,毕节市植烟土壤耕层厚度与高程显著正相关,与坡向、坡度和坡形无显著相关性。总之,毕节市92.63%的区域土壤耕层厚度超过10 cm,受地形因素影响小,适合烟草种植。     

烤烟新品种中烟300选育及其特征特性

中烟300是以定向改良主栽烤烟品种K326的病毒病抗性为育种目标,以K326为母本、3个抗病毒病烟草种质为父本,经过杂交、复交,连续多代回交,利用与病毒病抗性紧密连锁的分子标记辅助选择,结合常规育种定向改良,育成的抗病毒病新品种,于2018年12月通过全国烟草品种审定委员会审定。品种试验结果显示,中烟300田间长势长相、主要植物学性状和农艺性状、主要经济性状与对照K326无明显差异;工业评价结果显示,中烟300烟叶外观质量、物理特性、化学成分、感官质量与对照K326相当;抗病性鉴定结果显示,中烟300对病毒病抗性突出,对TMV免疫、抗CMV和PVY,其他病害抗性与对照K326基本一致。中烟300的培育,既解决了K326主要病毒病抗性差的问题,又保持了K326其他主要性状不变,实现了预期育种目标。