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...     

分泌型烟草腺毛形态和叶面化学成分的比较

西柏烷二萜和蔗糖酯是腺毛分泌物的主要成分.为了明确不同类型腺毛的分泌物差异,以不同腺毛类型的烟草品系TI1068和TI35为材料,分析了表皮毛的形态结构、叶面化学成分、西柏烷二萜合成基因的表达水平以及蚜虫的嗜好性.表皮毛形态学观察发现,TI1068和TI35同时具有长柄腺毛、短柄腺毛和保护毛3种表皮毛类型;TI1068...     

NtCycB2和NtJAZ1共敲除对烟草腺毛密度和烟碱含量的影响

为了提高烟草的腺毛密度、腺毛分泌物和烟碱含量,从而改善烟株抗性和烟叶品质,以NtCycB2突变的多腺毛K326突变株系（hairy K326）为材料,采用CRISPR/Cas9技术对NtJAZ1进行基因编辑,筛选出NtCycB2与NtJAZ1基因共敲除的纯合株系J-21,并以K326和hairy K326为对照,对J-21的农艺性状、腺毛发育、烟碱生物合成和烟叶化学成分进行了研究。结果表明,J-21植株生长发育正常,主要农艺性状与K326和hairy K326无显著差异,其叶片腺毛密度比hairy K326有所降低,但比K326显著提高,腺毛分泌物含量（质量分数）提高156.35%。J-21叶片烟碱含量在现蕾期比K326和hairy K326显著提高,在烟株打顶后提高幅度明显降低,成熟期叶片烟碱含量比K326和hairy K326分别提高37.14%和32.28%。J-21烤后烟叶化学成分协调,烟碱含量比K326和hairy K326分别提高39.81%和45.32%,西柏烷类降解产物茄酮含量比K326和hairy K326分别提高217.49%和48.45%。表明NtCycB2和Nt...     

津巴布韦引进与云南主栽烤烟品种腺毛密度及分泌物的差异

为了解津巴布韦引进品种(津引品种)特性,筛选出适宜云南玉溪烟区种植的品种,采用显微观察活体叶片、GC/MS法分析了津引烤烟品种KRK22,KRK23,KRK26,T29和云南主栽品种K326,红花大金元(红大)上、中、下3个部位成熟期叶片腺毛密度及叶片腺毛分泌物.结果表明:①不同烤烟品种间烟叶腺毛密度差异显著,红大、K326腺毛密度最大,显著高于津引品种KRK23和KRK22;②不同烤烟品种间烟叶腺毛分泌物含量差异显著,K326、红大的腺毛分泌物总量最多,显著高于津引品种KRK23.腺毛密度和分泌物量间呈显著正相关,但不是线性关系.从腺毛密度和腺毛分泌物等与烟叶品质较密切的性状来看,表现较好的为云南主栽品种K326和红大,优于津引品种,综合表现较差的为KRK23.     

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。      

多腺毛烟草K326品种基因编辑材料的创制与分析

烟草腺毛与烟株抗性和烟叶品质密切相关。为了定向改良烟草腺毛密度、创制多腺毛烟草材料,以烟草品种K326为材料,利用CRISPR-Cas9技术对腺毛发生负向调控基因NtCycB2进行敲除,创制了多腺毛K326定向改良材料HK326(Hairy K326),并分析了NtCycB2基因敲除对烤烟农艺性状和化学成分的影响。结果表明:NtCycB2基因敲除后烟株发育正常,生长旺盛,农艺性状与对照相比无明显变化;烟草叶面腺毛密度显著提高,分泌型腺毛发育完善,物质合成和分泌旺盛,西柏烷二萜化合物含量显著提高;烤后烟叶中性香气成分总量增加,其中,茄酮及新植二烯类成分增幅最为明显。因此,NtCycB2基因的敲除,不仅能够提高烟草的腺毛密度,而且对烟株生长发育和重要香气物质的积累也有促进作用,在烟草品种改良中具有较大的应用潜力。     

不同基因型烟草腺毛主要分泌物差异分析

为明确不同基因型烟草腺毛分泌物的成分差异,筛选高腺毛分泌物基因型的烟草种质,本研究基于气相色谱-质谱联用仪（GC/MS）,对不同基因型的12个烟草品种的鲜烟叶腺毛主要分泌物进行鉴定分析,结果表明:在12份检测品种烟叶中,西柏三烯二醇（CBT-diols）是西柏烷二萜的主要物质形式,且其在烤烟品种中含量相对较高;所有检测品种中均含有α-西柏三烯二醇（α-CBT-diols）和β-西柏三烯二醇（β-CBT-diols）,两者比值变化范围为1.58~2.32;所有检测品种中共检测出5个蔗糖酯类型,可依据蔗糖酯类型的有无和含量的多少将检测种质分为Ⅰ-Ⅱ型蔗糖酯较多和Ⅲ-V型蔗糖酯较多2个大类。总体上看,Basma、Beinhart1000-1、红花大金元、BX1、BX2这5个品种腺毛主要分泌物含量较高,可供烟草香气品质改良育种或表面活性物质提取利用。      

不同烤烟品种烟叶腺毛密度的差异性

对8个烤烟品种的成熟腰叶腺毛密度进行了电镜扫描测定,结果表明:各品种间烟叶腺毛密度差异很大,其中K326和云烟85品种的烟叶腺毛密度较大,分别为22.5根/mm2和22根/mm2。腺毛密度越大,相应产生的腺毛分泌物越多,烟叶致香物质越丰富,说明当地适宜种植K326和云烟85。     

烤烟Y2001多腺毛改良株系的创制及抗性分析

为进一步提高Y2001腺毛分泌物含量（质量分数），采用EMS诱变方法创制了Y2001腺毛发生负调控基因NtCycB2的突变体，并以Y2001为轮回亲本进行连续回交，获得了多腺毛定向改良株系HY2001。对腺毛观察发现，与中烟100相比HY2001表皮毛总密度增加117%，其中长柄和短柄腺毛密度显著提高，而非分泌型表皮毛密度显著降低；与Y2001相比HY2001表皮毛总密度增加77%，其中长柄和短柄腺毛密度显著提高，非分泌型表皮毛密度也有小幅度提高。叶面化学成分分析表明，HY2001与中烟100、Y2001腺毛分泌物组分相同，但分泌物含量显著提高，其中西柏烷二萜含量分别为中烟100和Y2001的3.03倍和1.98倍，蔗糖酯含量分别为中烟100和Y2001的3.43倍和2.63倍；HY2001中二萜合成相关基因NtCBTS、NtCYP71D16、NtABS及糖酯合成相关基因NtASAT1、NtASAT2表达量也有一定的上调。干旱胁迫试验发现，胁迫处理下HY2001植株及叶片萎蔫程度比Y2001减轻，植株抗氧化能力显著提高；黑胫病抗性试验发现，接种疫霉后，HY2001植株茎基部发病程度弱于...     

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。      

采收成熟度对三明CB-1特色烟叶香气成分的影响

为探讨采收成熟度对三明特色烤烟CB-1品种烤后烟叶香气成分的影响,以该品种中、上部烟叶为研究材料,进行不同采收成熟度鲜烟叶烘烤试验.结果表明,随着采收成熟度的提高,烤后烟叶中的香气成分总量和中性组分含量先提高,后下降;酸性组分含量趋于减少;碱性组分含量趋于增加.结合主要成分变化趋势初步认为,三明CB-1品种中、上部烟叶采收成熟度生产标准宜适当调低.中部烟叶以叶面黄绿(以绿色为主)、烟叶主脉2/3以上变白、支脉开始变白即可采收;上部烟叶以叶面绿黄(以黄为主)、主脉基部变白、2/3以上支脉变白时采收为好.     

氮素对烤烟基因型间香味基础物质及相关性状的影响

为研究氮素对不同烤烟基因型香味基础物质及相关性状的影响。以高香气烤烟新品系8306、高香气杂交种Y892和常规烤烟品种K326、中烟100 为材料,对不同氮肥水平下不同香气特征基因型烤烟的质体色素含量、叶面分泌物含量等香味基础物质相关性状的变化特征和差异进行了分析。结果表明,中氮水平下,各基因型类胡萝卜素含量最高;8306 和Y892类胡萝卜素的积累速度要高于K326 和中烟100;中氮处理的叶面分泌物含量在各个叶龄期均高于低氮处理和高氮处理;8306和Y892 在中部烟叶叶面分泌物含量最高期高于K326 和中烟100;不同基因型烤烟氮素的代谢积累有较大差别;不同基因型烤后烟叶中性香气基础物质总量,随氮用量增加8306 的含量升高,K326 的含量降低。以提高烟叶香气基础物质含量为目标的栽培管理中要根据品种特点进行氮肥运筹。     

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。     

氮、磷、钾、镁亏缺对烤烟生长和叶片腺毛发育的影响

以烤烟K326为材料,对烟株生长过程中几种营养元素出现亏缺时烟叶腺毛密度和发育状况进行了研究.结果表明:当N、P、K、Mg等营养亏缺时除对烟株的生长产生影响之外,对烟叶各类腺毛的生长发育也有显著影响.缺N时由于叶面积缩小和对烟叶各类腺毛生长的刺激效应,导致烟叶各类腺毛密度相对增加,而缺P、K和Mg时除影响烟叶叶面积外还会导致烟叶各类腺毛密度大幅降低.因此,在烤烟生长前期,保证P、K和Mg养分的供应对保持或提高烟叶的腺毛密度及分泌能力非常重要.     

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。      

中间香型烤烟叶面腺毛形态及分泌特性研究

以贵州省遵义市中间香型烟叶典型生态区的代表品种K326为材料,采用显微观察、GC/MS及RT-PCR技术,对叶面腺毛进行了形态观察、化学成分检测及基因表达分析。结果表明:腺毛密度随叶片发育呈下降趋势,在叶龄20 d时下降幅度最大;腺毛主要分泌物中西柏烷类化合物含量最高,并在叶龄70 d达到最高水平;西柏烷类化合物合成关键基因西柏三烯一醇合成酶基因(cembratriene-ol synthase gene,CYC-1)及西柏三烯一醇羟化酶基因(cembratriene-ol hydroxylase gene,CYP71D16)在20 d、40 d和70 d时表达较强,呈现出与化学成分变化类似的趋势,推测认为CYC-1和CYP71D16的表达可影响西柏烷类化合物的含量。     

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.     

烟草腺毛中NtHD-ZIP IV和NtJAZ家族基因表达分析

【目的】为探究NtHD-ZIP IV和NtJAZ家族基因在腺毛发生发育中的作用。【方法】通过实时定量PCR技术分析NtHD-ZIP IV和NtJAZ家族基因在高分泌型烤烟种质T.I.1068和非分泌型烤烟种质C110上的转录水平以及茉莉酮酸甲酯（Methyl Jasmonate,MeJA）处理C110后NtHD-ZIP IV和NtJAZ家族基因的转录水平。【结果】（1）C110的腺毛类型以短柄分泌型腺毛和非分泌型腺毛为主,T.I.1068的腺毛类型以长柄分泌型腺毛和短柄分泌型腺毛为主,MeJA处理后,C110的长柄分泌型腺毛密度增加。（2）Nt HD-ZIP IV-6、-7、-9和-14在C110和T.I.1068表皮毛中的表达水平均较高,NtHD-ZIP IV-1、-2、-3和-13在C110表皮毛中表达水平较高,NtHD-ZIP IV-12则在T.I.1068表皮毛中表达水平稍高。MeJA处理后,NtHD-ZIP IV-1、-2和-7的转录水平受到抑制,而NtHD-ZIP IV-5的转录水平上调。（3）与C110相比,Nt JAZ-1、-7、-9、-12、-13、-14和-15在T...     

烟叶植物学特性的观察 Ⅰ、烤烟烟叶腺毛的密度及其与烟叶品质和化学成分的关系

烟叶的经济性状,均有其植物学基础。烟叶表面的腺毛,对烟叶的化学特性有着重要的影响。因此,对烤烟烟叶腺毛的研究,具有一定的经济价值。近年来,关于烟叶腺毛的数量分布,以及烟叶腺毛数量与石油醚提取物之间关系的研究,已经受到重视。由于近代显微技术的进步,有机化学和生物化学的发展,对于烟叶腺毛的生理功能及其化学成分的认识日趋深入,研究烟叶腺毛的经济价值也逐渐明确。烟草研究者一般认为,烟叶的芳香油来源于叶片表面的腺毛及腺毛的分泌物。腺毛的数量多,芳香油的含量就多,香气则好;反之,烟叶香气差。因此,他们把烟叶腺毛的数量作为评价烟叶品质的一个参数。M.K.Chak-raborty 和 J.A.Weybrew 研究叶片毛状物中     

低浓度茉莉酸甲酯对烟草长柄腺毛发生发育的影响

茉莉酸甲酯（MeJA）对烟草长柄腺毛的发生具有强烈的诱导作用,但浓度过高时会抑制烟苗发育。本文以云烟87幼苗为材料,研究低浓度MeJA对腺毛发育和腺毛分泌物的影响,并利用qRT-PCR技术研究腺毛发生发育调控基因对MeJA的应答模式。结果表明,随着MeJA喷施浓度的升高,长柄腺毛的密度和腺头直径逐渐增加;喷施300μmol/L MeJA对长柄腺毛发生和发育有显著的诱导作用,且对叶片发育无明显影响;当MeJA喷施浓度达到600μmol/L时,叶片发育受到抑制。叶面化学成分分析发现,与未喷施MeJA的对照相比,喷施300μmol/L MeJA后西柏烷二萜、烷烃和蔗糖酯含量增加约一倍。基因应答模式研究发现,西柏烷二萜合成基因CBTS和CYP71D16,以及酯转运蛋白基因Nt LTP1受MeJA诱导表达;烟草腺毛发生调控基因ARF3、GIS、CD2、Wo和Cyc B2对MeJA处理均具有应答反应,其中ARF3和GIS的表达受到MeJA诱导,而CD2、Wo和Cyc B2的表达受到MeJA抑制。综上,300μmol/L MeJA可以调控腺毛发育相关基因的表达,安全、有效地促进长柄腺毛发生发育以及腺...