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。      

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。     

高低海拔生产的烟草种子其活力及出苗、成苗时间差异

为阐明高海拔和低海拔产地生产的烟草种子是否存在活力及出苗差异,将低海拔产地（西双版纳）和高海拔产地（曲靖、昭通）生产的MS云烟85、MS云烟87、MS K326种子在光照培养箱中分别进行常温（26℃）、低温（13℃）萌发,2012—2013年分别在6个高海拔烟叶产区进行漂浮育苗,比较不同产地收获的种子室内发芽以及室外出苗和成苗速率。结果表明,不同海拔产地生产的烟草种子在常温下萌发,其发芽时间、发芽率没有明显差异,低温条件下,低海拔产地（西双版纳）生产的MS云烟85和MS云烟87种子的发芽率分别优于高海拔产地（曲靖、昭通）生产的种子;不同海拔产地生产的烟草种子在同一年份同一烟区的出苗时间差异不大,成苗时间相同。因此,种子产地的海拔高度不影响烟草种子的活力及出苗速率,种子活力的高低以及出苗的快慢与萌发及出苗时的温度有关。     

茉莉酸甲酯对烟草分泌型和非分泌型腺毛形态发生的影响

为解析茉莉酸对烟草腺毛发生的影响,本文以高分泌型普通烟草T.I.1068和非分泌型普通烟草T.I.1112为材料,喷施不同浓度茉莉酸甲酯（MeJA）,并对处理前后的叶片和茎表面腺毛进行形态学比较观察。结果发现:（1）T.I.1068腺毛包括长柄分泌型和短柄分泌型两类,腺毛密度随着MeJA浓度的增加而增加,但腺毛类型保持不变。（2）T.I.1112腺毛包括非分泌型和短柄分泌型两类,长柄分泌型腺毛在MeJA处理后出现,其密度随MeJA浓度的增加而增加,而非分泌型腺毛和短柄分泌型腺毛的密度并无明显变化。该结果表明,MeJA对烟草长柄分泌型腺毛发生具有强烈的诱导作用,而对非分泌型腺毛的发生并无明显影响,反映出不同类型的烟草腺毛具有不同的发生调控机制。      

烟草NtHDZIV8基因在腺毛发育中的功能验证

为验证NtHDZIV8在腺毛发育过程中的功能，在红花大金元中克隆了NtHDZIV8基因并进行生物信息学分析，通过荧光定量PCR(qRT-PCR)探究了NtHDZIV8的表达模式，进一步利用亚细胞定位与病毒诱导的基因沉默（VIGS）技术初步验证了NtHDZIV8基因对烟草腺毛发育的调控作用。结果表明，NtHDZIV8进化高度保守，具有典型的HD-LZ、START和SAD结构域，属于HDZIP IV家族。表达模式分析表明，NtHDZIV8在腺毛中高表达，并受植物激素NAA、GA3和MeJA的诱导。亚细胞定位结果显示NtHDZIV8定位于细胞核。病毒诱导本氏烟中NbHDZIV8基因沉默导致长柄腺毛的柄细胞基部膨大，而不影响短柄腺毛形态和腺毛密度。该研究表明NbHDZIV8对烟草腺毛形态具有调控作用，为解析烟草腺毛发生发育调控机制奠定了理论基础。     

烟草腺毛发育的形态学研究

采用显微技术,对不同发育时期烟草叶面腺毛的形态变化和超微结构进行了观察,将腺毛发育过程划分为生长期、成熟期和分泌期3个阶段.生长期腺毛进行旺盛的细胞牛长和分裂活动,细胞质浓厚,线粒体叶绿体丰富,基粒片层清晰;成熟期腺毛形态发育完成,细胞数目稳定,叶绿体内基粒片层消失,嗜锇颗粒逐渐增多、增大,表明细胞开始进行活跃的物质合成和转化;分泌期腺毛细胞黏性增大,叶绿体降解,嗜锇颗粒进入细胞质并转运至液泡中积累,细胞开始降解,细胞质稀薄,大最嗜锇物质聚集在质膜附近.     

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。      

烟粉虱MED隐种对不同烟草品种的适合度比较

烟粉虱MED隐种是近年来烟草上的重要害虫,为明确不同烟草品种对烟粉虱的抗性水平,应用微虫笼研究了烟粉虱在6个烟草品种上的寿命、产卵量、卵-成虫存活率、发育历期等重要生物学参数,比较了烟粉虱对不同烟草品种的适合度差异。结果表明：除卵孵化率外,烟粉虱MED隐种在供试烟草品种上的寿命、产卵量、卵-成虫存活率、发育历期均存在显著差异。雌成虫寿命和产卵量均以在翠碧1号上最高（35.9 d,236.5粒）,在NC89上最低（9.6 d,27.8粒）;雄成虫寿命在K326上最长（7.2 d）,在云烟87上最短（1.8 d）;卵-成虫存活率在红花大金元上最高（91.6%）,在云烟87上最低（81.4%）;发育历期在红花大金元上最短（19.5 d）,在云烟99上最长（21.1 d）。烟粉虱MED隐种对不同烟草品种的适合度高低顺序为翠碧1号、K326 > 红花大金元 > 云烟99、云烟87 > NC89。     

我国烟草资源西柏三烯二醇含量分析

  目的  了解我国烟草资源腺毛分泌西柏三烯二醇含量特征。  方法  用超高效液相色谱（UPLC）法测定并分析了不同器官、叶位以及不同烟草类型、品种间西柏三烯二醇特征。  结果  （1）同一生长时期,烟花中西柏三烯二醇均高于其他器官;随叶位升高,烟草叶片西柏三烯二醇均呈升高趋势。（2）540份烟草种质均检测到西柏三烯二醇;烤烟西柏三烯二醇含量最高,其他类型烟草差异不显著,不同类型烟草α与β-西柏三烯二醇异构体的比值也存在差异;（3）筛选了富含西柏三烯二醇（大于2%）的烟草种质28份,其最高含量达3.46%。（4）根据特色烤烟品种红大及香料烟品种沙姆逊分析结果,西柏三烯二醇含量差异是烟草香吃味品质差异的重要化学成分基础。      

植烟海拔对烤烟红花大金元质体色素及其降解产物的影响

大田试验条件下,在1 700～2 200 m植烟海拔范围内,研究了四川会东烟区海拔对烤烟红花大金元质体色素及其降解产物的影响。结果表明,随着海拔高度的升高,烟叶中叶绿素、类胡萝卜素及其降解产物的含量均呈现先增加后降低的趋势。2 000 m海拔的色素各成分含量最高,其次为海拔2 100 m和2 200 m,较低的是1 900 m、1 700 m和1 800 m。叶绿素降解产物新植二烯和类胡萝卜素降解产物含量较高的β-大马酮、法尼基丙酮、二氢猕猴桃内酯和巨豆三烯酮等成分以海拔2 000 m的最高,其次为2 100 m和2 200 m。且叶绿素、新植二烯含量显著高于其他处理。2 000～2 200 m海拔区域内更有利于彰显红花大金元的清香型特色品质。     

海拔对烤烟叶片亚显微结构的影响

采用田间试验研究了不同海拔条件下烟草成熟期上、中、下3个叶位叶片的表皮结构特征和超微结构的变化,并探讨了海拔高度对烟草叶片生长发育及品质的影响。结果表明:随着海拔高度的增加,叶片叶绿体内淀粉粒积累和气孔密度有减少的趋势;表皮腺毛数量,细胞壁厚度,胞内嗜锇物质,囊泡的体积和数量呈现出增加的趋势;叶片内叶绿体完整程度和基粒片层数表现一致。     

晒晾烟烟花腺毛分泌物蔗糖酯的鉴定与评价

烟草蔗糖酯是烟叶香味成分的重要前体物,对卷烟的增香保润具有重要作用。为解析烟草晒晾烟腺毛分泌物蔗糖酯的组分构成及含量,以80份晒晾烟资源（X1-X80）为试验材料,利用气质联用仪（GC-MS）测定了烟花腺毛分泌物中5种不同分子量的蔗糖酯SEI-SEⅥ含量,并通过相关、聚类及主成分分析等方法对80份晒晾烟资源进行了综合评价。结果表明,80份晒晾烟资源鲜烟花中总蔗糖酯含量范围是198.19~4410.45μg/g,符合正态分布,其中SEIV含量最高,SEI含量最低;相关性分析表明,SEI与SEII呈极显著正相关关系,二者与其他类型的蔗糖酯均呈负相关关系。聚类分析可将80份种质分为5个类群,各类群间蔗糖酯含量差异显著。基于主成分分析的综合评价表明,Havana1号（X2）、六峰毛把烟（X47）、Ha19（X75）、Criollo（X73）、卷叶晒烟（X78）、S-2（X5）、尼加拉瓜长芯（X70）、E18（X14）、塘蓬（X41）、Beinhart1000-1（X3）等10份资源蔗糖酯含量高,可为高香气烟草品质育种和烟草本香的开发提供物质基础和技术支持。     

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。     

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。      

白肋烟烟叶表皮腺毛密度品种间的差异性研究

研究了白肋烟上部叶和中部叶的上表皮、下表皮和全表皮腺毛密度在不同品种间的差异。结果表明,白肋烟烟叶腺毛以长柄腺毛、短柄腺毛和无头腺毛为主,烟叶各类型腺毛密度在不同品种、同一品种不同部位及同一部位的上下表皮间存在一定差异。烟叶总腺毛密度中部叶高于上部叶,上表皮高于下表皮。上部叶的上表皮总腺毛密度以品种JB04-05的最大,下表皮总腺毛密度以品种22081和23014的最大,上部叶总腺毛密度以22084和JB04-05的最大,鄂烟1号的密度最小。中部叶的上表皮总腺毛密度以22081和22084的最大,下表皮及全表皮总腺毛密度以22074、22081和22084的最大。     

美国引进烤烟品种对海拔高度的敏感性研究

为研究烤烟品种的生育期及综合性状对海拔的敏感性,通过大田试验对种植在海拔1690 m、1960 m两个试验点的8个从美国引进的烤烟品种进行了对比试验。结果表明:（1）各品种种植在低海拔区时苗期和大田生育期均比高海拔区短,现蕾期推迟,对中心花开放期的影响因品种而异;（2）种植在低海拔区时株高和叶数均比高海拔区有所增加;（3）种植在低海拔区时烟叶产量和产值均比高海拔区高,但对上中等烟比例的影响不明显;（4）种植在低海拔区时烟叶烟碱、总氮和蛋白质含量均比高海拔区低,总糖含量、糖碱比和施木克值则比高海拔区高;（5）品种对海拔的敏感性不完全相同。      

云南烤烟种植海拔与致香成分的相关性分析

为了研究种植海拔对烤烟致香成分的影响,采用同时蒸馏萃取-气相色谱/质谱法对云南烟区1 300～2 300 m范围内不同海拔高度采集的256个初烤烟叶样品中的致香成分进行了分析,应用SPSS统计软件对海拔高度与烟叶致香成分含量间的相关性进行了探索.结果表明:(1)上部烟叶中的致香成分糠酸、氧化异佛尔酮、十四酸含量与种植海拔之间呈显著的正相关;(2)中部烟叶中的致香成分3-甲基-2(5H)-呋喃酮、2-环戊烯-1,4-二酮、3,4-二甲基-2,5-呋喃二酮含量与种植海拔之间呈显著的负相关;(3)无论是上部烟叶还是中部烟叶,其致香成分中的酯类物质含量与烟叶种植海拔间均呈显著的正相关关系.