不同Cd积累基因型烟草中Cd的亚细胞分布及化学形态

采用苗期水培试验,以Cd积累模式不同的两个烟草基因型普通烟草品种K326(根系和叶片积累)和黄花烟草品种N.rustica(根系积累)为试材,比较了不同Cd浓度下(1 μmol/L和50 μmol/L)两个基因型烟草根系和叶片中Cd的亚细胞分布和化学赋存形态.结果表明:①Cd浓度1μmol/L时,K326表现为根系和叶片积累,N.rustica以根系积累为主;高Cd浓度下两者均显示根系积累特性.②Cd浓度1 μmol/L时,K326和N.rustica中Cd主要结合于可溶组分中,且两个基因型烟草中Cd在可溶组分中的积累比例高低与相应部位Cd积累总量大小相一致.表明Cd在可溶组分中截留比例可能是造成普通烟草和黄花烟草Cd积累特征不同的影响因素之一.③两个基因型烟草根系中Cd以乙醇提取态为主,叶片中Cd主要以氯化钠结合态和去离子水结合态存在.提高Cd处理浓度,Cd存在由活性强的化学形态向活性弱的形态转化的趋势.但在两基因型烟草中Cd的化学形态没有明显的的种间差异,表明两基因型烟草对Cd积累的差异与其化学赋存形态关系不大.     

不同基因型烟草对氮素营养响应的差异研究

采用水培盆栽试验,研究了氮素营养对不同基因型烟草幼苗生长的影响.结果表明,不同基因型烟草对氮素营养的响应有明显差异,其硝酸盐还原酶活性、叶绿素含量、根系总吸收面积、氮含量均与氮浓度呈显著或极显著相关.不同基因型间硝酸盐还原酶活性差异显著,其中不耐氮肥基因型8136、红花大金元的硝酸盐还原酶活性明显高于其它品种,其叶绿素含量、根系活力及氮含量也高于其它品种,但其生物量随氮浓度的升高而降低;而较耐氮肥的基因型中烟90、KY17则与之相反.     

红蓝单色光对水培烟草幼苗生长发育及生理特性的影响

为培育壮苗及优化烟草育苗光环境提供依据,以烤烟品种 K326为材料,在水培条件下,研究了两种单色光处理对烟草幼苗生长发育及生理特性的影响。结果表明,与对照白光处理相比,红光处理下的烟苗叶片面积和地上部鲜重均显著增加,增幅分别为 49.8%和 48.8%,而蓝光明显抑制了叶片的发育;蓝光处理下的烟苗茎秆的高度显著增加,增幅为 59.2%,而红光明显抑制了烟苗茎秆的伸长;就根系而言,红光处理下烟苗根系鲜重、一级侧根数量、二级侧根数量及根系表面积均显著高于白光对照和蓝光处理;不同光质处理下,烟苗叶片中叶绿素和类胡萝卜素含量大小依次均为:白光>红光>蓝光;红光和蓝光处理下烟苗的净光合速率、气孔导度均略低于对照白光处理,但红光处理烟苗光合速率降低是由非气孔因素限制所致,而蓝光处理则可能是由气孔导度降低所致。      

丛枝菌根真菌对不同氮效率烟草品种生长及养分吸收的影响

为明确丛枝菌根（AM）真菌对不同氮效率烟草品种养分吸收的作用,采用盆栽试验,以不接种处理（CK）为对照,研究了4株AM真菌（Fm、Ri、Ce、Gm）对不同氮效率品种烟草[ZY100（低）、K326（中）、NC89（高）]生长及矿质养分吸收的影响。结果表明,4种菌株均能与烟草根系形成共生关系。接种AM真菌,各处理烟株的干物质累积量、株高、最大根长、根表面积、根体积、总根长、根尖数及养分吸收量均得到不同程度提高。各烟草品种干物质累积量表现为NC89>ZY100>K326,菌根依赖性表现为ZY100>NC89>K326。各矿质养分中,接种AM真菌各处理N、P、K、Ca累积量增幅效果因菌株种类和烟草品种而异,微量元素Fe、Mn、Cu、Zn积累量增幅效果主要受菌株种类影响,Mg积累量在各处理间差异不显著。可见,接种AM真菌可以有效地促进烤烟根系形态的发育,优化根系结构,进而促进烟株对养分的吸收和积累。整体来看,氮效率低的ZY100更易与菌株建立共生关系,Ce菌株对3个氮效率品种烟草亲和力更强,综合而言以Ce-ZY100处理效果最佳。     

烤烟品种K326和云烟87对镉胁迫的生理响应及抗性差异

水培条件下,研究镉(Cd)胁迫后2个常用烤烟品种(K326和云烟87)对Cd的吸收及Cd在细胞中的分布,比较Cd处理前后烟株的生物质积累、叶绿素含量、根系活力、叶表及根尖微结构的变化.结果表明,外源Cd处理使K326的生物量比对照降低37.7%,云烟87生物量降低76.2%;K326的总叶绿素含量比对照降低64%,云烟87的降低53%;K326根的活跃吸收面积比对照降低33.3%,云烟87的降低13.9%.不加Cd时,2种烟草气孔大小均一,密度相近,Cd处理后,两者的气孔均减小,密度增大.在Cd的影响下,K326品种的细胞直径下降了35%,云烟87的下降不显著.Cd处理使完整饱满的根尖变得皱缩平秃.Cd处理使K326叶表腺毛腺头变小、腺毛变细,尤其腺基部变细更明显;Cd处理使云烟87叶表腺毛发育相对延迟.Cd主要存在于K326和云烟87的根部,分别占总量的82%和89.4%,在叶细胞的5个组分中,以可溶性组分中最高,且K326中Cd的含量高于云烟87.从生物质积累量来看,Cd处理对K326的影响小于对云烟87的影响,两个烟草品种耐受Cd的能力差异较大.     

富钾烤烟品种成熟期根系分泌物和根际细菌多样性特征分析

  目的  研究不同钾吸收利用效率烤烟品种成熟期根系分泌物和根际细菌多样性差异,有助于了解烟草富钾品种成熟期高效吸收利用钾素的机理。  方法  选用富钾烤烟品种ND202和常规品种K326、NC89进行盆栽试验,分析了不同烤烟品种成熟期根际主要养分含量、根系分泌物和根际细菌多样性的差异。  结果  成熟期NC89和ND202根际土中的碱解氮和有效磷含量极显著低于K326,速效钾含量3个品种间差异极显著,且为ND202最低。成熟期ND202非根际土的碱解氮极显著高于K326和NC89,有效磷和速效钾含量3个品种间差异极显著且均为ND202最高。3个品种成熟期根系分泌物主要成分含量有差异,ND202根系分泌物有机酸含量占其已检测出根系分泌物总量的81.80%,比NC89高12.86%,比K326高15.98%。3个烤烟品种成熟期根际和非根际土壤主要细菌在门水平和属分类水平上相对丰度有较大差异。根际土壤中链霉菌属、气微菌属和Iamia属的相对丰度表现为ND202 > K326 > NC89,而芽孢杆菌属、硝化螺菌属、乳酸乳球属、Steroidobacter属、Flavisolibacter属和野村菌属的相对丰度则表现为ND202 < K326 < NC89。  结论  成熟期富钾品种ND202具有根际土壤速效钾含量较低而非根际速效钾含量较高、根系分泌物有机酸含量高的特点。成熟期不同钾吸收利用效率烤烟品种的根际土壤与非根际土壤细菌多样性有显著差异。      

低磷胁迫对大豆根系生长特性及分泌H~＋和有机酸的影响

以不同基因型大豆nf37和冀黄13为材料,溶液培养法研究大豆根系周围的酸化现象,并通过对大豆根干重、根冠比以及植株中磷含量的测定来探讨不同基因型大豆对枸溶性磷肥的利用效率。结果表明,低磷胁迫下,不同基因型大豆的根系均能主动向外界环境分泌H＋;经HPLC分析得出,柠檬酸、草酸、酒石酸和苹果酸是主要分泌的有机酸;当向培养介质中添加枸溶性磷肥后,不同基因型大豆均可有效利用这一难溶性磷肥。无论是H＋分泌量、有机酸分泌量还是对枸溶性磷肥的利用效率,耐低磷基因型大豆（nf37）都显著高于磷敏感基因型大豆（冀黄13）。表明,低磷胁迫均导致不同基因型大豆根系向介质中分泌H＋和有机酸,同时还诱导大豆根系的加速生长,各项指标在耐低磷和磷敏感大豆基因型之间表现出显著差异,这可能是不同基因型大豆对枸溶性磷肥吸收、利用效率不同的原因。     

低钾胁迫对烟草幼苗活性氧及抗氧化酶系统的影响

作物对养分胁迫的响应机制已成为新的研究热点,而在低钾胁迫下,烟草苗期体内活性氧（ROS）及抗氧化酶系统的响应机制需要进一步的深入研究。采用控制水培试验,以不同耐低钾型烟草品种（耐低钾基因型烟草品种NC89和不耐低钾烟草品种云烟1号）为材料,研究了低钾胁迫对不同耐低钾型烟草品种苗期生长及内源活性氧清除系统的影响。研究表明:与正常供钾处理相比,在低钾胁迫处理下不同钾基因型烟草品种的根系生物量、总根长和根系总体积均显著下降,而不耐低钾烟草品种云烟1号降幅均大于耐低钾型烟草品种NC89;与正常供钾相比,在低钾胁迫处理下不耐低钾烟草品种云烟1号显著增加了根系中丙二醛（MDA）和超氧阴离子（O₂-）产生速率,增幅分别为30.32%和18.78%,而耐低钾型烟草品种NC89差异不显著;同时,低钾胁迫显著增加了不同钾耐性烟草品种过氧化氢酶（CAT）活性,在低钾处理条件下NC89地上部和根系中超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）的含量均显著增加,而云烟1号地上部POD和根系SOD显著增加。因此,在低钾胁迫条件下,耐低钾型烟草品种体内抗氧化酶活性更强,能更有效的清除ROS,更好的抵御低钾胁迫带来的氧化损伤。      

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。     

棉铃虫和烟青虫对两种烟草的嗅觉和取食偏好性

为明确棉铃虫和烟青虫成虫的产卵偏好性与幼虫的取食偏好性之间的关系,在选择性和非选择性试验条件下,测试了两种昆虫的1龄、3龄和5龄幼虫对普通烟草(K326)和黄花烟草(马合烟)的嗅觉反应和取食反应以及成虫对两种烟草的产卵选择反应。对幼虫的嗅觉选择性测试结果表明,棉铃虫5龄幼虫和烟青虫1龄幼虫对黄花烟草表现出显著的嗅觉偏好性,其他龄期的两种幼虫则对两种烟草的嗅觉偏好性不明显。取食反应表明,选择性条件下棉铃虫喜食普通烟草,烟青虫喜食黄花烟草;非选择性条件下两种昆虫幼虫均喜食普通烟草。产卵选择反应结果表明,棉铃虫对普通烟草的产卵选择性略大于黄花烟草,但差异不显著,而烟青虫偏好在黄花烟草上产卵。综上所述,棉铃虫和烟青虫成虫在普通烟草和黄花烟草之间的产卵选择性与其幼虫的取食偏好性基本一致,这种现象符合昆虫寄主选择的"Preference-performance"假说。     

烟草根系分泌物的GC-MS检测

采用水培试验研究对连作障碍有重大影响的烟草根系分泌物中的化感物质,利用GC-MS检测出了K326和NC89两个烤烟品种移栽后40天根系分泌物中的酸溶性、碱溶性和中溶性组分种类,结果表明,两个烤烟品种共有的根系分泌物中可能是化感物质的种类包括有机酸类、酰胺类、酯类以及甘油和烟碱。     

不同钾基因型烟草钾吸收和生理生化特性研究

采用水培试验在不同钾水平下研究了不同钾效率基因型烟草吸钾及其生理生化特性。结果表明,不同供钾水平下,烟草钾高效基因型生物量及钾含量均显著高于钾低效基因型,基因型间生物量最大差异为2.56倍;钾高效基因型叶绿素含量在不同供钾水平下,均无显著差异,且均高于钾低效基因型;不同供钾水平下,钾高效基因型的SOD、NR、INV活性均显著高于钾低效基因型,低钾条件下,钾高效基因型SOD、INV活性升高幅度均大于钾低效基因型,而钾低效基因型NR活性降低幅度大于钾高效型;不同供钾水平下,钾高效基因型烟草根系活力、H+分泌能力均显著高于钾低效型,各基因型根系活力随着供钾水平降低而升高,H+分泌能力随着供钾水平降低而降低。正常供钾条件下,不同钾基因型根系吸收面积无显著差异,低钾条件下,钾高效基因型烟草根系吸收面积显著高于钾低效基因型。综上所述,不同钾基因型间钾素吸收生理生化特性差异显著,钾高效基因型烟草材料具有更强应对低钾胁迫的响应机制。     

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。     

低钾胁迫下不同烤烟品种根系生长和根毛形态的差异

通过琼脂平板培养技术,研究了K326、NC82、云烟85、RG11、红花大金元等5个烤烟品种低钾胁迫下根系生长和根毛形态的差异.结果表明:低钾胁迫对烟苗地上、地下部生长发育影响显著.不同烤烟品种根系对低钾胁迫的响应能力具有显著性差异,其中苗期的地上部分和根系生物呈表现为RG11受抑制程度最强,其次是红大和云85,NC82和K326最弱;根冠比下降幅度为RG11和云烟85>NC82和K326>红花大金元,以NC82根冠比最为协调;烤烟根系形态受抑制程度大致表现为:云烟85和RG11>K326和红花大金元>NC82;不同烤烟品种根系分布不同,RG11和红花大金元根系集中分布在2 cm以下,K326分布在3 cm以下,云烟85和NC82分布在3～5 cm;根毛密度增加幅度大小依次为NC82>K326>云烟85>红花大金元>RG11.综合分析得出,NC82比其它4个烤烟品种耐低钾胁迫能力高,单株根系总长度和根毛长度可作为烤烟品种的耐低钾胁迫、养分利用效率及抗逆性等的重要指标,采用平板培养技术可较准确、快捷地研究烤烟种质资源的钾营养特性.     

烟草的起源与演化

一、前言烟草作为一种嗜好用植物很早就被植物学工作者所重视,它是一个有价值的实验材料。植物科学上的许多探索性的工作,首先是用烟草来突破的。文献上第一个植物的种问远缘杂交的研究,是德国植物学家科尔鲁特(K(?)hlreuter)在两百多年前(1761～1765)首次用烟草属中的黄花烟草(N.rustica)和秘鲁烟草(N.paniculata)杂交成功的,成为植物远缘杂交研究的经典。近年     

镉浓度对烤烟幼苗镉含量及生长和生理指标的影响

为了探索重金属镉对烟草的危害机理,采用水培试验,调查了不同镉浓度处理在烟草幼苗各部位不同提取态的镉含量以及烟草幼苗干物质积累量、根系活力、叶绿素含量、硝酸还原酶活力和丙二醛含量等生理指标的变化。结果表明,烟草根系镉（Cd）以去离子水提取态为主,其次为醋酸提取态,叶片中Cd主要以醋酸结合态存在。随着镉浓度的提高,Cd存在由活性弱的化学形态向活性强的形态转化的趋势,干物质量的积累先升高后降低;不同Cd浓度处理时,烟草幼苗Cd含量表现为：茎>根>叶,随着Cd处理浓度的提高,烟草幼苗中的Cd更多的富集在烟苗的根部和茎部。根系活力和叶绿素含量逐渐降低;硝酸还原酶活性呈先升高后降低,丙二醛含量则反之。因此,与对照相比,低浓度Cd处理在一定程度上刺激烟草幼苗的某些生理活性,使其呈现更高的生物活性,但高浓度Cd处理则极显著抑制烟草幼苗的生长,使其各项生理活动降低,最终影响其正常的生长。     

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,同时在漂浮育苗盘中进行干旱胁迫处理,对烟草3个株系的抗旱性进行分析。结果表明,与K326相比,不同浓度PEG-6000处理的ko株系烟苗生长状况明显优于K326,气孔开度显著低于K326;在干旱胁迫下,ko株系烟苗的生物量和叶绿素含量(质量分数)显著高于K326,死细胞和活性氧含量较低,抗氧化酶中超氧化物歧化酶(SOD)活性和过氧化物酶(POD)活性以及脯氨酸(Pro)含量显著增加,丙二醛(MDA)含量显著降低,且离体叶片失水率显著低于K326;RT-PCR检测结果表明,NtPR1a、NtDREB2C和NtNCED5的表达量均极显著高于K326。而oe株系烟苗萎蔫严重,气孔开度较高;且oe株系死细胞和活性氧含量较高,生物量、叶绿素含量、SOD活性、POD活性和Pro含量均显著低于K326,MDA含量和离体叶片失水率较高,NtPR1a、NtDREB2C和NtNCED5的表达量均极显著低于K326。因此,敲除NtCycB2基因后的ko株系烟苗能够通过一系列生理生化反应和提高抗旱相关基因的表达量来提高其抗旱性,而NtCycB2过表达则降低其抗旱性,表明NtCycB2不同基因表达水平对烟草抗旱性有重要调节作用。     

不同养分缺乏对烤烟根系形态及营养生长的影响

为了弄清矿质元素缺乏对烟苗生长的影响,以K326和湘烟四号两个烤烟品种幼苗为材料,在氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁缺乏条件下观察烟株的缺素症状,并测定根系形态和植株生物量。结果表明,两个烤烟品种在7种缺素条件下地上部和根系均出现各自特有的症状,其中缺铁症状出现最早,缺硫症状出现最晚。缺氮处理促进K326和湘烟四号烤烟根系生长,其中根系生物量分别比对照增加80.0%和78.1%,然而地上部生物量明显下降。而缺硫处理对两个烤烟品种的根系形态和地上部生物量影响不大。其他缺素处理下,两个品种的根系和地上部生物量明显下降,K326品种的侧根数也显著降低,但是湘烟四号品种仅在缺镁和缺铁处理中降低明显。     

普通烟草与黄花烟草体细胞杂种选育出新品系

通过烟草原生质体融合获得普通烟草(N.tabacum)与黄花烟草(N.rustica)的种间体细胞杂种植株,用普通烟草回交后,在其后代中选择优良单株,经二年的产质和抗性鉴定,证明是一个遗传性状稳定、抗病的优良新品系,在烤烟生产上有一定的利用价值,使烟草体细胞杂交技术由实验阶段进入应用研究阶段。     

烟草不同基因型的光合特性研究

烟草的光合特性与基因型密切相关,在栽培烟草两个种间其表现以黄花烟草93-1的净光合速率较高,普通烟草的烤烟和晒红烟的净光合速率相对较低。普通烟草中烤烟品种间也有差异,目前生产上大面积推广种植的优良品种K326和云烟87的净光合速率较高,是优良的亲本材料。通过对不同基因型烟草光合特性相关分析表明,净光合速率(Pn)与气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)呈显著正相关,净光合速率(Pn)与胞间CO2浓度(Ci)呈负相关。