数字化转型:中国烟草科技创新发展的必然选择

在新一轮科技革命和产业变革的历史背景下,从大数据加速科学研究范式演进、数字化技术推动产业技术升级、数字化转型加快产业经济发展等不同层面,论述了数字赋能科技革命和产业变革的发展趋势。在此基础上,根据烟草科技的发展现状,分析了中国烟草科技数字化发展的基础优势与面临的挑战,作出了“数字化转型是中国烟草科技创新发展的必然选择”的判断,并在烟草科学大数据、数字化育种、智慧烟叶生产、数字化产品设计、卷烟智能制造、产品精准评价等领域,提出了烟草科技数字化发展的重点方向,从而为中国烟草科技的创新发展提供参考。      

烟草ACS基因家族鉴定及二氯喹啉酸胁迫条件下的表达分析

二氯喹啉酸药害给烟叶生产造成较大影响。为明确烟草二氯喹啉酸药害的发生机制,对1-氨基环丙烷-1-羧酸合酶(1-aminocyclopropane-1-carboxylate synthase,ACS)基因家族进行了鉴定,并对二氯喹啉酸胁迫条件下的基因表达模式进行分析。结果表明,普通烟草共有26个ACS基因。染色体定位分析显示,23个ACS基因定位在染色体上,3个定位在scaffold上。亚细胞定位分析显示,ACS主要定位于细胞核或细胞质中。进化分析表明,ACS蛋白进化形成3个类别。序列比对显示,ACS氨基酸序列含有家族保守结构域和活性位点。启动子分析发现,ACS基因启动子区含有脱落酸、茉莉酸、水杨酸、生长素和赤霉素5种激素反应共10种类型的顺式作用元件。表达分析显示,大部分ACS家族成员均受二氯喹啉酸诱导而上调表达。      

利用CRISPR/Cas9技术的烟草NtLS基因敲除分析

为了培育无腋芽或少腋芽烟草,基于CRISPR/Cas9系统,对烟草NtLS基因进行靶向基因组编辑,构建了2个特异靶向NtLS基因的CRISPR/Cas9载体cLS1和cLS2,并借助农杆菌介导的烟草转基因技术转化烤烟品种K326,获得20株抗卡那霉素的阳性烟株。10株阳性烟株经过PCR扩增、测序和比对,检测到2株发生蛋白翻译错误的T_0突变烟株。研究结果不仅为腋芽形成的分子机理研究创制了有价值的突变体,而且为培育无腋芽或少腋芽优质烤烟品系提供了遗传材料。     

烟草烟碱相关miRNA筛选及验证

为挖掘烟草中可能参与烟碱调控相关的miRNA,利用生物信息学方法,进行了烟草全基因组水平的miRNA鉴定,筛选出烟碱相关的miRNA,并利用qPCR和GC-MS技术对相关过表达miRNA材料开展了功能验证.结果显示,利用红花大金元3个时期5个不同组织(根、茎、叶、花和腋芽)共39个样品的miRNA测序数据,共鉴定出了2...     

植物及烟草表型组学大数据研究进展

随着高通量植物表型采集技术的不断发展和完善,产生了大量的植物表型数据,日渐形成植物表型组学大数据.为了解植物表型组学的发展状况,从而为从事植物表型研究和烟草表型研究的人员提供有益参考,回顾了植物表型组学大数据相关概念的发展,重点阐述了植物表型组学大数据研究现状,主要包括植物表型数据采集的设备和技术方法、植物表型数据管理...     

烟草生物技术中国专利申请态势及热点分析

为把握当前烟草生物技术领域的发展状况与发展趋势,使用incoPat数据库对2000—2022年国内烟草生物技术相关专利进行检索,并从申请态势、IPC(International Patent Classification,国际专利分类)小类分布和专利技术领域等方面展开分析。结果显示：(1)数量及趋势：烟草生物技术领域已进入快速发展期,年均专利申请量为140件。(2)归属：国内烟草行业在该领域的专利申请具有明显数量优势,以云南省烟草公司的专利数量最多,其次是云南中烟工业有限责任公司、中国烟草总公司郑州烟草研究院和贵州省烟草公司;国外主要以跨国烟草公司的申请为主,其中,美国无烟烟草公司和奥驰亚客户服务公司的申请量最多。(3)IPC分类：该领域IPC技术主题分布较为集中,主要涉及C12N（微生物及其培养基）和C12Q（测定方法）2个小类,且A01N-A01P-C12R（抗病、杀虫或调节植物生长的生物菌剂）、A01H-C07K-C12N（植物新品种培育或组织培养）是今后专利申请的重点。(4)研究领域：在具体技术方面,专利申请主要分布在烟草绿色防控、烟草基因作用机制和烟草生物菌剂研发等领域,以烟...     

高效液相色谱-三重四极杆质谱法同时测定烟叶中10种多酚类化合物

为研究烟叶中的植物多酚类化合物,利用高效液相色谱-三重四极杆质谱(HPLC-TQMS)技术,建立了同时分析烟叶中山奈酚(Kaempferol)、花青素(Cyanidin)、氯化飞燕草色素(Delphinidin chloride)、鼠李金(Rhamnazin)、绿原酸(Chlorogenic acid)、氯化飞燕草素3-O-β-吡喃葡糖苷(Delphinidin 3-O-β-glucopyranoside chloride)、原花青素B2(Procyanidine B2)、氯化花青素鼠李葡糖苷(Keracyanin chloride)、芸香苷(Rutin)和莨菪亭(Scopoletin)等10种植物多酚类化合物质量分数的方法。采用实时离子多反应检测模式,获得10种植物多酚类化合物的特征碎片离子峰,并对烟草花叶病毒(TMV)感染的烟叶样品进行了测定。结果表明:①10种植物多酚类化合物在线性范围内的相关系数(r)为0.999 0～0.999 6,方法的检出限为1～200μg/L,日内精密度(RSD)为0.64%～8.72%,日间精密度(RSD)为1.05%～7.93%;回收率为79.66%～112.74%;②TMV感染极显著(p0.01)增加了烟叶中山奈酚、花青素、氯化飞燕草色素、氯化飞燕草素3-O-β-吡喃葡糖苷和芸香苷的质量分数,显著(p0.05)降低了烟叶中鼠李金的质量分数,增加了绿原酸的质量分数;③TMV病毒感染对原花青素B2、氯化花青素鼠李葡糖苷和莨菪亭的影响不大,差异不显著。该方法具有良好的灵敏度、精密度和回收率,可用于同时分析植物多酚类化合物。     

抗TMV普通烟中N导入片段的特异分子标记开发与交换单株筛选

  背景和目的  N导入片段赋予烟草品种对烟草花叶病毒（Tobacco mosaic virus,TMV）抗性,但同时带来产量低等连锁累赘,为了筛选减少连锁累赘的交换单株。  方法  以普通烟草中的N导入片段为材料,利用茄科作物基因组序列数据和比较基因组学方法,开发了特异扩增N导入片段的系列分子标记,通过分子标记在种质资源和分离群体中筛选交换单株。  结果  开发出23个N导入片段特异的分子标记,将携带N导入片段的普通烟种质划分为Coker176、Samsun NN和Xanthi nc三种长度类型。供试90份抗TMV的普通烟资源中,85份属于N导入片段长度相对较短的Coker176类型,未发现比Coker176更短的种质资源。利用N导入片段末端分子标记TN5.51,从不含N基因的K326、Y87、5F、HD与Coker176配置的4个回交分离群体的22572株抗TMV单株中,筛选到11株N导入片段交换单株,Coker176类型的N导入片段在普通烟中的交换频率为0.049%。其中24-8H等3个单株的N导入片段缩短约一半,具有减少连锁累赘的潜力。  结论  本研究获得了普通烟中N导入片段的系列分子标记和长度缩短一半的交换单株,为解析N导入片段连锁累赘的分子机理、减少连锁累赘奠定了基础。      

基于第三代测序技术的基因组组装方法及其在烟草中的应用

第三代测序技术凭借着片段读长更长的优势在基因组研究中得到广泛应用。为此,回顾了测序技术的发展,总结了三代测序技术的优缺点,重点对第三代测序技术的基因组组装方法,包括数据预处理、序列组装、组装之后的序列修补和序列的染色体定位方法进行了追踪和统计,同时介绍了测序技术和基因组组装方法在烟草基因组研究中的应用。     

烟草ACO基因家族鉴定和二氯喹啉酸药害条件下的表达分析

烟草二氯喹啉酸药害是影响我国烟叶原料保障的重要问题之一,药害机制可能与乙烯合成相关。为了明确二氯喹啉酸药害的作用机制,对烟草1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶（1-aminocyclopropane-1-carboxylate oxidase,ACO）基因家族进行鉴定,并对二氯喹啉酸药害条件下的基因表达模式进行分析。结果表明:普通烟草、林烟草、绒毛状烟草分别含有19、9和10个ACO基因。亚细胞定位预测分析显示,几乎所有蛋白均定位于细胞质中。进化分析表明,烟草ACO蛋白家族进化形成三类,Ⅰ类成员最多,Ⅱ类成员最少。MicroRNA靶点分析发现,普通烟草6个ACO含有潜在的miRNA靶点。启动子分析表明,普通烟草ACO启动子区含有激素反应、低温反应、抗性和胁迫反应等多种类型的顺式作用元件。二氯喹啉酸处理下的基因表达分析显示,普通烟草ACO家族所有成员均受二氯喹啉酸诱导上调表达,Ntab0263610、Ntab0263620、Ntab0220530和Ntab0220520 4个基因的上调幅度最大,推测这些基因在烟草二氯喹啉酸药害引起的乙烯合成中发挥关键作用。