秸秆覆盖方式对云烟87田间生长及产质量的影响探究

为解决地膜污染问题和地膜覆盖后未揭膜烟株根系早衰问题,改良土壤的理化性质,常采用秸秆覆盖方式来代替地膜覆盖。2018年在贵州省黔南州长顺县,采用单因素完全随机区组设计,试验设置机编草苫覆盖、稻草草段覆盖、常规地膜覆盖、露地裸垄4个处理,探究不同秸秆覆盖方式对云烟87田间生长及产量、质量的影响。研究结果表明:1)在农艺性状上,团棵期烟株的株高、茎粗、叶片数、最大叶长宽以地膜覆盖处理最优,以裸地处理最差,移栽期至现蕾期处理间差异不显著,但现蕾打顶后,机编草苫覆盖处理的农艺性状相对较好。2)在杂草生长方面,试验地杂草种类有禾本科、伞形科、菊科、堇菜科、蓼科等,以禾本科杂草为优势种群,各覆盖处理均以禾本科杂草量最大。在不同覆盖物对杂草的抑制效果上看,机编草苫覆盖效果最好。3)在烤后烟叶的经济性状上,机编草苫覆盖的烤烟的产量、单位面积产值、均价及上等烟率明显提升。     

烟草根系杂种优势表现及相关基因差异表达分析

【目的】探究烟草根系性状的杂种优势表现及相关基因差异表达,为深入解析烟草根系吸收和合成相关物质杂种优势的形成机制提供理论依据。【方法】以烟碱和钾含量性状具有杂种优势的12个杂交种及其7个亲本为材料,通过测定根系长度、数量和体积等性状,分析了烟草根系性状的遗传特点及杂种优势表现,并采用实时荧光定量PCR检测烟草根系发育相关基因的差异表达。【结果】7个亲本材料的根系长度为94.80~476.77 cm,根系数量为343~820条,根系体积为0.18~0.61 cm3;12个杂交组合根系长度为285.56~734.75 cm,根系数量为576~1184条,根系体积为0.41~1.01 cm3,3个性状的变异系数为19.97%~29.68%。烟草根系长度、数量和体积的广义遗传力分别为95.49%、92.12%和85.76%,中亲优势组合率分别为91.67%、91.67%和100.00%。根系长度主要受基因的加性效应控制,根系数量和根系体积主要受基因的非加性效应控制,均表现出明显的杂种优势。不同根系发育相关基因的中亲表达优势与根系性状杂种优势存在一定的相关性,其中,NtAUX1和NtARF16基因的中亲表达优势与根系长度杂种优势呈显著(P<0.05,下同)或极显著(P<0.01,下同)相关;NtFLA18基因基因的中亲表达优势与根系数量和体积的杂种优势呈显著或极显著负相关。NtFLA18基因在K326×韭菜坪2号中的相对表达量较双亲下调表达,NtAUX1基因呈显性表达模式,NtARF16基因的相对表达量较双亲上调表达,这些基因的表达模式与烟草根系杂种优势的形成有关。【结论】烟草根系长度、数量和体积均具有较强的遗传率和普遍的杂种优势,可利用杂种优势选育出根系发达的烟草新种质。GDH88、Va116、南江三号和G70可作为改良根系的优良亲本;K326×GDH88、Va116×毕纳1号、G70×韭菜坪2号、G70×南江三号和K326×韭菜坪2号可作为培育优良根系构型的重要储备材料。     

线粒体蛋白组解析烟草雄性不育分子机制

目前我国烟草杂交种种植越发广泛,不育系作为制备烟草杂交种的有利材料,在我国烟草种植中具有重要地位。为了探究烟草胞质雄性不育形成的分子机制,选用烟草不育系及其保持系,在花芽分化时期利用石蜡切片和线粒体蛋白组学技术结合生物信息学分析方法进行研究。结果表明,烟草雄性不育系的败育过程发生在发芽分化的雌雄蕊原基分化时期;蛋白组学分析共筛选出线粒体差异表达蛋白113个,呼吸代谢过程中的焦磷酸酶、异柠檬酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶和磷酸己糖异构酶等关键调控蛋白酶的表达显著下调,ATP合酶的δ和α亚基表达上调;在线粒体蛋白的合成、修饰和运输过程中,核糖体RNA大亚基中L4e、L7和小亚基中SAe的表达下调,烯醇酶、内质网蛋白加工酶、蛋白二硫键异构酶等功能蛋白结构修饰酶表达下调,蛋白酶复合体的Rpt3和α5亚基表达下调。由上述结果推测,烟草胞质雄性不育由于线粒体蛋白的合成、修饰及导入过程受阻使线粒体功能紊乱,具体表现在线粒体呼吸代谢途径的蛋白酶表达下调及合成ATP受阻,不能为其在花粉形成时期小孢子的快速分裂分化提供充足的能量,抑制了小孢子的形成和发育,从而表现为雄性不育。本研究结果为进一步开展烟草雄性不育机理研究奠定了重要基础。     

烟草叶片数杂种优势表现及其相关基因差异表达分析

【目的】探究烟草叶片数杂交优势表现,并分析烟草叶片数相关基因的差异表达情况及杂种优势形成的原因,为深入研究烟草叶片数的分子遗传基础和选育叶片数较多的杂交种提供理论依据。【方法】以叶片数差异较大的9个烟草品种（系）为亲本,按照NCⅡ遗传交配设计组配20个杂交组合,并测定亲本和杂交组合的叶片数,计算其杂种优势,从中筛选出强、弱优势组合,利用实时荧光定量PCR检测其叶片相关基因BRI1、BSK3、FLC、FPF1和PHYC的相对表达量。最后,对叶片数相关基因中亲表达优势间及其与叶片数中亲优势进行相关分析。【结果】9个亲本材料的叶片数为20.33～33.22片,以GDH94的叶片数最多,其次是南江三号和毕纳1号,三者间无显著差异（P> 0.05,下同）,但GDH94显著高于其余6个亲本（P< 0.05,下同）,表明供试亲本间的叶片数存在真实的遗传差异。20个杂交组合的叶片数存在明显差异,为20.89～31.33片,以GDH94×南江三号的叶片数最多,以NC82×青梗的叶片数最少,说明采用杂种优势育种方法可选育出烟草叶片数较多的杂交种。20个杂交组合叶片数的杂种优势差异较大,其中中亲优势为-14.71%～11.77%,表现为正向中亲优势和负向中亲优势的组合分别占25%和75%,其中,以K326×GDH88叶片数的正向中亲优势最强,为11.77%,以GDH94×湄潭大蛮烟叶片数的负向中亲优势最强,为-14.71%;NC82×南江三号叶片数的中亲优势最弱,为-0.22%,故选择K326×GDH88和GDH94×湄潭大蛮烟为强优势组合、NC82×南江三号为弱优势组合。不同叶片数相关基因的中亲表达优势之间存在一定的相关性,其中BRI1和BSK3基因的中亲表达优势之间存在显著正相关;FPF1和PHYC基因的中亲表达优势与叶片数杂种优势存在显著负相关。FPF1基因在正向强优势杂交组合K326×GDH88和弱优势组合NC82×南江三号中较其相应亲本下调表达,但负向强优势组合GDH94×湄潭大蛮烟较其亲本上调表达。PHYC基因在正向强优势组合K326×GDH88和弱优势组合NC82×南江三号中较其相应亲本下调表达,但在负向强优势组合GDH94×湄潭大蛮烟较其亲本上调表达。【结论】K326×GDH88组合的叶片数杂种优势最大,具有较大的高产潜力。FPF1和PHYC基因参与调控烟草叶片数杂种优势的形成,其下调表达是烟草叶片数性状杂种优势形成的分子基础,可指导亲本选配,提高烟草杂交选育效率。