烤烟不同成熟度上部叶中抗性淀粉与淀粉组分的变化及其与基因表达的关系

  目的  为研究烤烟上部叶在成熟后期及烘烤过程中淀粉组分和抗性淀粉含量的变化。  方法  以烤烟品种云烟87上部叶为试验材料,分析不同成熟度鲜烟叶及其在烘烤过程中淀粉组分和抗性淀粉含量的变化,阐明抗性淀粉和淀粉组分的相关性,通过实时定量PCR探究不同成熟度烟叶中淀粉合成相关基因的表达模式。  结果  （1）随烟叶不断成熟,淀粉粒数量迅速变多、体积增大,烟叶变黄时,叶绿体开始解体,淀粉粒逐渐降解。（2）不同成熟度鲜烟叶中直链淀粉含量与支链淀粉含量:欠熟 > 适熟 > 过熟,而抗性淀粉含量差异不大;在烟叶衰老过程中,支链淀粉迅速降解,而直链淀粉和抗性淀粉缓慢降解。（3）在烘烤过程中,淀粉降解主要集中在变黄期。烘烤结束后,烤烟中未降解的淀粉约50%为抗性淀粉。（4）淀粉合成基因葡萄糖-1-磷酸腺苷酰转移酶小亚基3（AGPS3）、葡萄糖-1-磷酸腺苷酰转移酶大亚基（AGPL）、颗粒结合型淀粉合酶（GBSS）、可溶性淀粉合酶2（SS2）、1, 4-a-葡聚糖分支酶（SBE1）、2, 3淀粉分支酶2（SBE2）和异淀粉酶2（ISA2）在欠熟烟叶中的基因表达水平较高,随烟叶衰老表达水平下调,而异淀粉酶3（ISA3）的基因表达水平在烟叶衰老过程中持续上调。  结论  烤烟不同成熟度上部叶中存在抗性淀粉,烘烤过程的变黄期是烟叶内淀粉降解的主要时期,但大田期形成的抗性淀粉很难在烘烤过程中充分降解。因此,可以通过适当推迟烟叶采收,降低烤烟淀粉含量,从而提高上部叶可用性。      

生长和烘烤过程中烟叶抗性淀粉含量的变化

为降低烤后烟叶淀粉含量（质量分数）和调控烟叶抗性淀粉的合成,以云烟87为试验材料,分析了烟叶抗性淀粉含量的变化趋势、抗性淀粉含量与直链淀粉含量的相关性以及烟叶淀粉合成相关基因的表达量。结果表明：在烟草生长发育过程中,烟叶总淀粉、抗性淀粉含量整体呈上升趋势,其中烟草生长发育中后期是抗性淀粉积累的主要时期。烟叶抗性淀粉含量与直链淀粉含量呈极显著正相关（r=0.992**,P<0.01）;在烘烤过程中,变黄期是烟叶中抗性淀粉和非抗性淀粉降解的主要时期。烘烤过程中抗性淀粉的降解比例较低,烟叶抗性淀粉和直链淀粉含量呈显著正相关（r=0.918*,P<0.05）;在烟草生长发育过程中淀粉合成相关基因AGPS2、AGPS3、AGPL、SS2、SBE1、ISA3、GBSS和SBE2的表达量基本呈现稳定或持续增加的趋势,其中GBSS和SBE2基因的表达量变化趋势与直链淀粉和抗性淀粉含量的变化趋势一致。GBSS1和SBE2可能是调控直链淀粉和抗性淀粉含量的关键基因。     

NtLTP2基因在烟草根系发育中的功能分析

为阐明烟草NtLTP2基因在烟草生长发育中的功能，以云烟87为试验材料，克隆了NtLTP2基因的编码区和启动子序列，分别对其进行生物信息学预测、启动子组织驱动特性分析，以及基因功能研究。结果表明NtLTP2基因编码区全长294 bp，编码97个氨基酸；NtLTP2具备nsLTP2和AAI-LTSS超家族保守域，蛋白质三级结构包含1个由4个α-螺旋组成的脂质疏水腔。烟草NtLTP2为根部优势表达基因，其启动子能够驱动下游基因在烟草根部特异表达。NtLTP2过表达烟草株系的侧根数目约为对照的2倍，根系的总长、总表面积和总体积均显著增加，并且地上部分的生长发育明显优于对照。