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...     

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。      

NtCycB2基因表达对烟草抗旱性的影响

NtCycB2参与调控烟草腺毛的发生与发育过程,并对多种非生物胁迫具有应答反应.为阐明NtCycB2表达对烟株耐旱性的影响,以敲除NtCycB2后的多腺毛株系ko(NtCycB2-ko)、NtCycB2过表达的少腺毛株系oe和烟草栽培品种K326为材料,使用不同浓度聚乙二醇(PEG-6000)在试管中模拟干旱胁迫,同时...     

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...     

烟草重要基因篇13: 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。     

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。     

烟草腺毛生物反应器材料的创制与性状分析

为提高烟草腺毛分泌物含量（质量分数），以高分泌型种质资源T.I.1068为材料，采用基因编辑技术敲除其腺毛发育负调控基因NtCycB2，获得了纯合突变株系TTB-1(tobacco trichome bioreactor-1)。结果表明：TTB-1植株生长旺盛，发育正常。显微观察发现与烤烟K326不同，TTB-1与T.I.1068表皮毛由腺毛组成，无保护毛；TTB-1腺毛密度比T.I.1068提高53.41%，是K326的7倍；与K326相比，TTB-1腺头更加饱满，罗丹明着色更深。烟株现蕾期中部叶片叶面化学成分检测结果显示，TTB-1与T.I.1068分泌物组分一致，但分泌物含量显著高于T.I.1068，分泌物总量比T.I.1068提高63.11%;TTB-1与K326分泌物组分不同，除西柏烷类二萜和Ⅰ～Ⅱ型蔗糖酯外，还含有赖百当类二萜和Ⅲ～Ⅴ型蔗糖酯，总量是烤烟品种K326的7.95倍。对上中下部成熟叶片进行分批采收和叶面化学成分萃取，浸膏产率分别为烟叶鲜质量的0.61%、0.43%、0.30%，平均每株浸膏产量为8.90 g；在盛花期进行一次性采收，浸膏产率为烟叶鲜质量的0.45...     

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。      

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。     

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。      

电子鼻检测和定量表达分析相结合对烟草香气突变体进行鉴定

香气对烟草品质具有决定性的作用。我国的烟草品种普遍存在香气量不足的问题,对现有种质进行创新很有必要。诱变育种是创制新的种质资源的有力工具。本研究使用甲基磺酸乙酯(EMS)诱导中烟100产生突变,从中筛选获得5个香气突变体fgr1-fgr5。与中烟100相比,这5个突变体表现出不同的成熟性状和较高的腺毛密度。为进一步鉴定突变体的香气性状,采用PEN3型电子鼻检测了突变体和中烟100的新鲜烟叶和烤后烟叶的挥发性香气成分,并对电子鼻响应值进行主成分分析和聚类分析。结果显示,可将突变体分为两种类型:"晾晒烟类型"和"烤烟类型",这两种类型的突变体具有不同的香气指纹图谱。对香气代谢途径中5个关键酶基因进行荧光定量表达分析,发现两种类型的突变体在基因表达水平上具有较大差异,表明它们在香气代谢相关途径中具有不同的基因表达调控机制。     

贵州特色烤烟农艺性状与光合特性研究

为了进一步了解贵州特色烤烟生长特性,以K326、毕纳1 号、贵烟1 号、贵烟2 号和K326 有机烟为材料,研究了不同烤烟大田生育期（35 、70 、105 d）烟株农艺性状和光合特征的差异.结果表明,大田生长期贵烟2 号农艺性状较好,移栽后105 d 干质量为349.46 g/株,其次是毕纳1 号（323.59 g/株）;贵烟2 号光合特性最好,可作为品种选育的良好材料,其次是K326 和贵烟1 号;K326 移栽后35 d 和70 d 的SPAD 值（35.72、46.75）均较大,毕纳1 号移栽后75 d 值最大（47.32）;无论是农艺性状指标,还是光合特性参数,K326 有机烟均较差,但其易烤性较好.农艺性状、光合特性及色素含量与品种选育、烘烤特性及烟叶品质密切相关,可作为判断指标指导烤烟生产.     

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...     

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。     

天达-2116在烤烟上的应用

为明确新型植物生长调节剂天达-2116在烟草上的应用效果,以晚花K326为供试材料,研究了天达-2116对烤烟农艺性状、经济性状、抗病性、产量及主要化学成分的影响.结果表明,喷施天达-2116能够增强烟株长势,改善烟叶农艺性状和经济性状,增加产量,提高烟株抗病性.其中喷施500倍液天达-2116,烟叶化学成分较为谐调,烟叶经济性状表现较好,产量比对照提高243.1 kg/hm²,产值比对照增加3719.7元/hm²,差异均达显著水平,上中等烟率比对照提高7%.因此,喷施天达-2116可提高烤烟产量和质量.     

NtMYB68基因对烟草苗期紫黄质和脱落酸生物合成及烟株耐旱性的影响研究

  目的  为探究烟草NtMYB68基因在类胡萝卜素和脱落酸合成生物合成中的作用及其对烟株抗旱性的影响。  方法  从烤烟品种K326中同源克隆NtMYB68基因,采用生物信息学分析NtMYB68基因序列特征,利用RT-PCR分析其在烟草不同组织的表达模式。利用基因编辑手段创制NtMYB68敲除材料,并分析NtMYB68基因敲除后对烟株类胡萝卜素合成及抗旱性的影响。  结果  NtMYB68基因有2个拷贝,NtMYB68-1和NtMYB68-2。NtMYB68在烟草根、茎、叶、花中均有表达,NtMYB68-2的表达水平显著高于NtMYB68-1。NtMYB68敲除材料与对照相比,紫黄质合成基因NtZEP显著上调,紫黄质含量显著增加,脱落酸（ABA）合成基因NtNCED5表达量达到对照植株的4倍。干旱胁迫下,敲除材料幼苗与对照相比,叶片萎蔫程度更轻,长势更优,复水处理后生长状态恢复的更好。干旱处理前后,敲除植株中ABA的含量均显著提高。  结论  NtMYB68转录因子能抑制NtZEP和NtNCED5基因表达,敲除该基因可以提高烟叶中紫黄质的积累,促进脱落酸的合成,从而提高烟株抗旱性。      

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.     

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。     

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...