烤烟成熟期淀粉代谢关键酶活性与基因表达研究

【目的】探讨烤烟成熟期淀粉积累状况与淀粉代谢关键酶活性及其基因表达的关系,明确烤烟成熟期淀粉代谢的分子调控机制,为优质烟叶生产提供理论依据。【方法】以不同淀粉积累型烤烟品种秦烟96和豫烟6号为材料,测定成熟期烟叶淀粉含量及比例(直链淀粉、支链淀粉)和淀粉代谢关键酶活性,并对其关键酶基因(NtAGPase、NtGBSSⅠ、NtSSS、NtSBE、NtDBE、Ntα-amylase和Ntβ-amylase)进行实时荧光定量PCR分析。【结果】在烤烟发育成熟期,烟叶淀粉、直链淀粉和支链淀粉含量呈先升高后降低的变化趋势,烟叶生理成熟期(移栽后85 d)其含量最高;随着烟叶的成熟,烟叶中支链淀粉所占比例逐渐增加。烤烟成熟期AGPase、GBSSⅠ、SSS、SBE和DBE活性呈先升高后降低的变化趋势,而烟叶淀粉酶活性则随着烟叶的成熟先降低后升高,烟叶过熟时其活性显著升高;与烟叶淀粉代谢关键酶活性变化趋势不同,其相关基因表达量变化差异较大。烟叶打顶至适熟阶段,AGPase和GBSSⅠ活性与烟叶直链淀粉含量相关性显著,对烟叶直链淀粉的积累贡献最大,NtGBSSⅠ对直链淀粉代谢起主要调控作用;SSS、SBE和DBE活性对烟叶支链淀粉积累起重要作用,NtSBE和NtDBE对烟叶支链淀粉代谢起主要调控作用。当烟叶由适熟至过熟时,淀粉酶(α-淀粉酶、β-淀粉酶)主要参与烟叶的淀粉代谢活动。同一生态环境和栽培条件下,秦烟96淀粉积累较多,具有较高的支链淀粉比例。【结论】烤烟碳水化合物积累以淀粉为主,AGPase和GBSSⅠ是影响直链淀粉积累的关键酶,SSS、SBE和DBE对支链淀粉积累有重要作用,SBE和DBE活性的差异可能是造成烟叶直链淀粉与支链淀粉比值不同的重要原因。     

打顶后烟叶内源生长素含量的变化对绿原酸含量的影响

【目的】为了研究打顶后烟叶中生长素(IAA)含量对绿原酸合成的影响。【方法】以红花大金元为试验材料,盆栽试验采用完全随机设计,利用高效液相色谱法和酶联免疫法分析烟叶IAA含量、绿原酸含量以及绿原酸合成与降解关键酶活性。【结果】苗期打顶后烟叶中内源IAA和绿原酸含量均降低;现蕾后打顶烟叶中IAA和绿原酸含量在第3天后趋于下降。通过NAA(α-Naphthalene acetic acid)和NPA(N-1-naphthylphthalamic acid)回补试验发现,打顶处理和NPA处理烟叶中内源IAA和绿原酸含量降低,过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)活性升高;打顶+NAA处理烟叶中内源IAA和绿原酸含量升高,POD和PPO活性降低。与未打顶处理(对照)相比,其他几个处理烟叶中苯丙氨酸解氨酶(PAL)、4-香豆酸连接酶(4CL)、肉桂酸4-羟化酶(C4H)、对-香豆酸3′-羟化酶(C3H)和羟基肉桂酰辅酶A:莽草酸/奎尼酸羟基肉桂酰转移酶(HQT)活性升高。【结论】打顶后烟叶中绿原酸含量与内源生长素含量变化密切相关,并受POD和PPO活性调控。     

氮肥和多效唑对小麦茎秆木质素合成的影响及其与抗倒伏性的关系

 【目的】明确氮肥和多效唑对小麦茎秆木质素含量的影响,探讨氮肥和多效唑调节茎秆抗倒伏能力的机制。【方法】以小麦品种烟农21和藁城8901为材料,通过田间试验和室内分析,研究氮肥和多效唑对小麦不同时期茎秆抗折力、抗倒伏指数、木质素含量的影响以及木质素合成相关酶的活性变化。【结果】同品种条件下,与低施氮（225 kg•hm-2）处理相比,高施氮（300 kg•hm-2）处理降低了茎秆苯丙氨酸转氨酶（PAL）、酪氨酸解氨酶（TAL）、肉桂醇脱氢酶（CAD）和4-香豆酸:CoA连接酶（4CL）的活性,茎秆木质素含量、抗折力和抗倒伏指数降低。而喷施多效唑显著提高茎秆PAL、TAL和CAD的活性,木质素含量、茎秆抗折力和抗倒伏指数提高,倒伏面积和倒伏程度降低。相关分析表明,茎秆抗倒伏指数与木质素含量呈显著正相关（r=0.61,P＜0.05）;木质素含量与PAL、TAL和CAD酶活性呈显著正相关,与4CL酶活性相关不显著。【结论】高施氮量处理降低了茎秆木质素合成相关酶的活性和木质素含量,茎秆抗倒伏能力降低。而施用多效唑显著提高茎秆木质素合成相关酶的活性和木质素含量,进而增强了茎秆抗倒伏能力。     

贵州3种香气类型烟叶产区植烟土壤活性有机质与有机氮的含量特征

【目的】了解贵州不同香气类型烟叶植烟土壤的活性有机质及有机氮组分含量特征,为不同香气风格类型烟叶植烟土壤的定向培育和烟叶品质调控提供参考。【方法】以K326烤烟品种为试验材料,贵州中间香型、偏清香型和清香型3种典型香气风格类型烟叶产区植烟土壤为研究对象,采用田间试验与实验室指标检测相结合方法,在烤烟生长期研究3种香气风格类型烟叶产区植烟土壤活性有机质和有机氮含量的变化特征。【结果】贵州中间香型、偏清香型和清香型3种典型香气风格类型烟叶产区植烟土壤有机氮组分的含量均为氨基酸态氮氨态氮氨基糖态氮,土壤活性有机质组分的含量为活性有机质中活性有机质高活性有机质。在不同香气类型烟叶产区植烟土壤活性有机质的含量均为清香型偏清香型中间香型,有机氮各组分在还苗期、团棵期、打顶期的变化趋势存在差异,但从打顶期到脚叶成熟期均呈减少趋势,减少幅度为清香型偏清香型中间香型。在烤烟生育期,清香型和偏清香型烟叶产区土壤中活性有机质和活性有机质组分的含量减少,减少幅度均为清香型偏清香型,而中间香型烟叶产区土壤中活性有机质和活性有机质组分的含量均增加。【结论】3种典型香气风格类型烟叶产区植烟土壤的活性有机质和有机氮各组分含量的变化趋势多较一致,但在各组分间含量差异较大。     

不同烤烟品种成熟期碳氮代谢关键酶活性的变化

为了明确南雄烟区主栽烤烟品种碳氮代谢规律,以烤烟品种粤烟97、粤烟98和K326为材料,研究了不同烤烟品种成熟期碳氮代谢关键酶活性的变化。结果表明:随着烟叶的成熟,各烤烟品种烟叶总叶绿素含量、硝酸还原酶活性、转化酶活性均表现为下降的趋势,淀粉酶活性呈先升高后下降的趋势;成熟前期粤烟98总叶绿素含量较高,粤烟97总叶绿素含量较低,但粤烟98叶绿素降解速率较快,粤烟97叶绿素降解速率较慢;成熟前期K326和粤烟98的硝酸还原酶活性极显著高于粤烟97,整个成熟期各烤烟品种间转化酶活性和淀粉酶活性差异不显著。总的来看,粤烟98碳氮代谢协调性相对较好。     

不同烤烟品种成熟期碳氮代谢关键酶活性的变化

为了明确南雄烟区主栽烤烟品种碳氮代谢规律,以烤烟品种粤烟97、粤烟98和K326为材料,研究了不同烤烟品种成熟期碳氮代谢关键酶活性的变化。结果表明:随着烟叶的成熟,各烤烟品种烟叶总叶绿素含量、硝酸还原酶活性、转化酶活性均表现为下降的趋势,淀粉酶活性呈先升高后下降的趋势;成熟前期粤烟98总叶绿素含量较高,粤烟97总叶绿素含量较低,但粤烟98叶绿素降解速率较快,粤烟97叶绿素降解速率较慢;成熟前期K326和粤烟98的硝酸还原酶活性极显著高于粤烟97,整个成熟期各烤烟品种间转化酶活性和淀粉酶活性差异不显著。总的来看,粤烟98碳氮代谢协调性相对较好。     

烘烤过程中烟叶苹果酸含量及相关代谢酶活性的变化

【目的】分析烘烤过程中烟叶苹果酸及相关代谢酶活性的变化,为进一步探明烘烤过程中烟叶内在化学成分的变化及调控机制提供理论依据。【方法】以K326、云烟87和豫烟6号为试验材料,研究不同品种烤烟烟叶在烘烤前、烘烤过程中关键温度点(38,42,48,54℃)及烘烤结束后苹果酸、总有机酸含量及苹果酸脱氢酶(MDH)、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)及琥珀酸脱氢酶(SDH)活性的变化,并对总有机酸、苹果酸含量与代谢酶活性的相关性进行分析。【结果】不同品种烤烟的MDH、PEPC和SDH酶活性变化均表现出一定的规律性。烘烤过程中,MDH活性先升高后降低,并在48℃达到最大值;PEPC活性呈先升高后下降再上升的走势变化,但整体呈上升趋势;38℃之后SDH活性持续下降,54℃降至最低;烘烤过程中,丙二酸含量呈上升趋势,且在54℃时达到最大值。K326、云烟87和豫烟6号的苹果酸和总有机酸含量在烘烤过程中均呈先升高后降低的趋势,且分别在54,48和42℃达到最大值。相关分析表明,不同品种烤烟MDH活性与苹果酸含量相关性不显著;K326和豫烟6号的PEPC活性与苹果酸、总有机酸含量呈正相关,云烟87的PEPC活性与苹果酸、总有机酸含量呈负相关,相关性均不显著;K326和豫烟6号的SDH活性与苹果酸含量呈显著性负相关,云烟87的SDH活性与苹果酸含量相关性不显著。【结论】不同品种烤烟间苹果酸含量差异较大。SDH对苹果酸积累的作用大于MDH和PEPC,相对较高的MDH和PEPC活性与相对较低的SDH活性均能够促进苹果酸的积累。     

烘烤过程中烟叶苹果酸含量及相关代谢酶活性的变化

【目的】分析烘烤过程中烟叶苹果酸及相关代谢酶活性的变化, 为进一步探明烘烤过程中烟叶内在化学成分的变化及调控机制提供理论依据。【方法】以K326、云烟87和豫烟6号为试验材料,研究不同品种烤烟烟叶在烘烤前、烘烤过程中关键温度点（38,42,48,54 ℃）及烘烤结束后苹果酸、总有机酸含量及苹果酸脱氢酶(MDH)、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)及琥珀酸脱氢酶(SDH)活性的变化,并对总有机酸、苹果酸含量与代谢酶活性的相关性进行分析。【结果】不同品种烤烟的MDH、PEPC和SDH酶活性变化均表现出一定的规律性。烘烤过程中,MDH活性先升高后降低,并在48 ℃达到最大值;PEPC活性呈先升高后下降再上升的走势变化,但整体呈上升趋势;38 ℃之后SDH活性持续下降,54 ℃降至最低;烘烤过程中,丙二酸含量呈上升趋势,且在54 ℃时达到最大值。K326、云烟87和豫烟6号的苹果酸和总有机酸含量在烘烤过程中均呈先升高后降低的趋势,且分别在54,48和42 ℃达到最大值。相关分析表明,不同品种烤烟MDH活性与苹果酸含量相关性不显著;K326和豫烟6号的PEPC活性与苹果酸、总有机酸含量呈正相关,云烟87的PEPC活性与苹果酸、总有机酸含量呈负相关,相关性均不显著;K326和豫烟6号的SDH活性与苹果酸含量呈显著性负相关,云烟87的SDH活性与苹果酸含量相关性不显著。【结论】不同品种烤烟间苹果酸含量差异较大。SDH对苹果酸积累的作用大于MDH和PEPC,相对较高的MDH和PEPC活性与相对较低的SDH活性均能够促进苹果酸的积累。     

桃内果木质素沉积过程中酶活性的变化

以大久保和京玉两个桃品种为试材,对果实发育过程中桃内果皮的木质素含量及其相关酶活性进行了测定。结果表明：在盛花后28d时两品种的苯丙氨酸解氨酶（PAL）、肉桂酸-4-羟基化酶（C4H）、4-香豆酸-辅酶A连接酶（4CL）和肉桂醇脱氢酶（CAD）的活性都达到最大值,随后都呈现出总体下降的趋势;过氧化物酶（POD）的活性则在盛花后21d时就达到最大值,随后也呈现出总体降低的趋势;而在整个果实发育过程中,两品种桃内果皮中木质素的含量却逐渐增加。由此推论,当PAL,C4H,4CL,CAD和POD表达到一个相对高的水平,形成足够合成木质素所需的前体物质时,桃内果皮才开始快速积累木质素。     

桃内果皮木质素沉积过程中酶活性的变化

以大久保和京玉两个桃品种为试材,对果实发育过程中桃内果皮的木质素含量及其相关酶活性进行了测定。结果表明：在盛花后28d时两品种的苯丙氨酸解氨酶（PAL）、肉桂酸-4-羟基化酶（C4H）、4-香豆酸-辅酶A连接酶（4CL）和肉桂醇脱氢酶（CAD）的活性都达到最大值,随后都呈现出总体下降的趋势;过氧化物酶（POD）的活性则在盛花后21d时就达到最大值,随后也呈现出总体降低的趋势;而在整个果实发育过程中,两品种桃内果皮中木质素的含量却逐渐增加。由此推论,当PAL,C4H,4CL,CAD和POD表达到一个相对高的水平,形成足够合成木质素所需的前体物质时,桃内果皮才开始快速积累木质素。     

施用黄腐酸钾对打顶烤烟干物质和钾素累积的影响

【目的】基于烟株打顶后钾素流失、叶片中钾素分配降低的现象,研究施用黄腐酸钾对烤烟生育后期钾素累积、吸收的调控作用,以改善烟株钾素营养,提高烟叶产质量。【方法】以烤烟品种K326为材料,采用大田试验,研究黄腐酸钾对打顶烤烟干物质累积量、钾素含量及其累积量和初烤烟叶产质量的影响。【结果】施用黄腐酸钾可以促进烟株生长和钾素吸收。与对照相比,塘施黄腐酸钾75、150、225 kg/hm~2烟株打顶时干物质累积量和钾素累积量分别提高9.7%、20.44%、16.44%和27.62%、38.12%、38.12%,初烤烟叶产量和产值分别提高3.93%、30.64%、1.14%和13.74%、57.64%、16.86%,烟碱含量和钾含量也有所提高。【结论】黄腐酸钾可以有效促进烟株对钾素的吸收,提高烟叶干物质累积量和钾素含量,改善烟叶品质,在烤烟生产中具有很好的推广价值。     

秦岭烟区不同基因型烤烟化学成分与挥发性香气物质研究

为明确秦岭烟区烤烟烟叶化学成分与香气品质状况,采用差异性分析、相关性分析以及通径分析等方法,对秦岭烟区3种不同基因型的烤烟YN99、秦烟96、K326烟叶中化学成分和挥发性香气物质进行分析。结果表明:秦岭烟区烤烟烟叶的钾含量、糖碱比和氮碱比较低;与YN99和秦烟96相比,K326烤烟烟叶的糖含量较高(24.29%),总氮含量最低(1.82%),其他化学成分和比值适宜,达到了优质烤烟标准,K326化学成分含量及协调性最好。3种不同基因型烤烟烟叶香气物质种类基本相同,但含量差异较大。32种香气物质有14种至少在两个品种间存在显著差异,K326烤烟烟叶中苯丙氨酸降解产物、棕色化反应产物、茄酮、新植二烯和其他香气物质的含量均高于YN99和秦烟96,在秦岭烟区K326挥发性香气物质总量最高。烟叶中的钾和总植物碱对香气物质的影响最大,在一定范围内适当提高烟叶中钾含量和降低总植物碱含量有利于提高烤烟香气品质。3种不同基因型烤烟中K326化学成分和香气品质均为最佳,最适合在秦岭烟区推广种植。     

采后竹笋木质化与内源激素的关系

【目的】研究采后竹笋贮藏期间的木质化机理，探讨采后竹笋内源激素对木质化进程的调控作用。【方法】以采收后雷竹笋和毛竹笋为材料，分析了两个品种竹笋在2±1 C下贮藏期间内源激素（IAA、GA3、ABA）含量和木质素合成相关酶活性的动态变化规律。【结果】雷竹笋和毛竹笋贮藏期间，GA3和IAA含量都逐渐减少，而ABA含量先增加后减少，其中雷竹笋的GA3、IAA和ABA含量高于毛竹笋的。两个品种竹笋的苯丙氨酸解氨酶(PAL)、4-香豆酸辅酶A连接酶(4CL)和过氧化物酶（POD）活性都先增加后减少，木质素和纤维素含量逐渐增加，导致竹笋组织硬度增加。经相关分析发现，两个品种竹笋的PAL、4CL和POD活性与ABA/GA3的比值都呈显著正相关。【结论】ABA/GA3比值的变化对竹笋木质化起着关键的调控作用，推测通过降低ABA/GA3比值可抑制PAL、4CL和POD活性而延缓竹笋的木质化进程。     

烤烟生长过程中多酚类物质及其相关酶活性的变化

【目的】明确烤烟生长过程中叶片多酚类物质含量及其相关酶活性的变化规律,为确定云南产区适熟烟叶物质基础提供依据。【方法】在田间采集不同发育阶段的烟叶,同时在采收期设定常规采收和延迟7、14 d采收3个处理,跟踪测定了烟叶中主要多酚类物质含量及其代谢相关酶活性,并进行数理统计分析。【结果】打顶措施大幅提升烟叶中多酚含量,其中新绿原酸、绿原酸、芸香苷反应明显,莨菪亭含量不受打顶措施的影响;打顶后烟叶多酚含量逐渐回落至较低水平,并维持到烟叶进入成熟期;随着烟叶成熟度的增加(由常规采收至延迟14 d采收),中部叶多酚总量总体呈上升趋势,上部叶在这段时期呈下降趋势;除莨菪亭外,中部和上部叶PAL活性与其他酚类物质含量均呈正相关;中部和上部叶PPO活性与酚类物质含量均呈负相关。【结论】烟叶中多酚含量随成熟度增加呈规律性变化,打顶可短暂提升烟叶多酚类物质含量,莨菪亭的变化规律不同于其它几类多酚类物质,多酚类物质含量受烟叶中多酚合成和降解酶活性控制。     

不同烟草品种绿原酸含量变化研究

研究了16个烟草品种生长发育过程中绿原酸含量的动态变化,比较了采收时不同品种烟叶绿原酸含量的差异。结果表明:烟草发育过程中绿原酸呈四种变化趋势,G70、H80A、VA116和湄潭大蛮烟呈上升趋势,巴斯玛、青梗、GDH02、GDH88、南江三号和红花大金元呈上升-下降-上升趋势,TN90、K326和NC82呈"M"型变化趋势,马里兰烟、永胜晒烟和G80呈"W"型变化趋势;烟草成熟时,除了南江三号与G80之间,以及H80A与马里兰烟之间不存在显著差异外,其余材料间均存在极显著差异,烤烟类型品种K326绿原酸含量最高,为28.544 mg/g,烤烟类型品种GDH88绿原酸含量最低,仅为12.004 mg/g。     

基于叶片保水力的烟叶烘烤水分干燥模型构建

[目的]研究不同烟区、品种及部位烟叶保水力与水分干燥模型参数的关系,为烟叶烘烤提供简易、精准的水分预测方法并为烟草精准烘烤提供理论依据.[方法]以江西和湖南烟区烤烟品种K326和云烟87不同部位烟叶为试验材料,采用称重法测定烟叶保水力,结合水分干燥原理及水分干燥模型对烘烤过程中烟叶水分变化进行拟合求解,并对烟叶保水力与模型参数进行回归分析.[结果]不同部位间烟叶保水力随烟叶部位的升高而增加,不同品种间K326保水力均大于云烟87;除湖南烟区K326上部叶保水力大于江西烟区外,不同烟区间江西烟区烟叶保水力均大于湖南烟区.不同烟区、品种及部位烟叶Wang and Singh模型拟合决定系数R2均大于0.95,且模型干燥参数a与烟叶保水力呈正相关,与干燥参数b呈负相关.烟叶保水力与模型干燥参数a、b之间线性回归结果显示:烟叶保水力与模型参数a、b显著水平P均小于0.05,且线性拟合决定系数R2均大于0.95.[结论]常规烘烤过程中烟叶水分比变化符合Wang and Singh模型,且烟叶保水力与干燥模型参数a、b存在极显著相关,可依据烟叶保水力精准估算模型参数预测烟叶烘烤过程中水分变化.     

陕南主栽烟草品种化学成分综合评价与分析

【目的】建立一种符合烟叶化学成分综合评价的方法,以探讨陕南烟区烟草化学品质的优劣,为陕南烟区选择优良的烟草品种提供理论依据。【方法】对陕南烟区代表性区域(商洛市洛南县、安康市旬阳县和汉中市洋县)的主栽烟草品种(云烟87、云烟97、秦烟96和K326)上、中部叶片分别进行取样测定,之后采用隶属函数法和因子分析法对各指标数据进行转化和分析,最终对陕南烟区烟草化学品质进行综合评价和排序。【结果】陕南不同地区烟叶化学成分经隶属函数法转换后进行因子分析,提取了4个公因子,分别为钾氯-氮碱比因子、糖碱因子、还原糖-两糖比因子和氮因子。因子综合得分结果表明,在陕南三县,旬阳县云烟87的上部叶化学品质最好;旬阳县K326品种在三县主栽品种中化学品质最好;旬阳县、洋县、洛南县主栽品种中化学品质最好的分别为K326、秦烟96和秦烟96。【结论】结合隶属函数法的因子分析法可以用于烟草化学成分综合分析;在陕南烟草中,旬阳县更加适合烟叶优良品质的形成,其中以K326、云烟97和云烟87较优。     

烤烟成熟期多酚及相关氧化酶活性的变化

研究了K326和红花大金元2个烤烟品种成熟期多酚及相关氧化酶活性的变化.结果表明,随着烟叶的成熟,叶片中的多酚和抗坏血酸的含量逐渐升高,打顶后30 d达到最高,此后这2类化合物的含量基本保持稳定.烟叶中多酚氧化酶和过氧化物酶活性在适熟时达到最高,此后迅速降低.K326和红花大金元的多酚含量变化趋势基本相同,但红花大金元的多酚积累量均高于K326,而K326的抗坏血酸含量和POD,PPO活性均高于红花大金元.     

烟叶主要含氮化合物含量变化规律研究

研究了烤烟K326成熟进程中上、中、下部叶片总烟碱和总蛋白质含量的动态变化规律。结果表明,打顶后烟叶烟碱含量与打顶后天数呈极显著正相关,蛋白质含量与打顶后天数呈极显著负相关;选择合适的采收时间可控制烤烟中含氮化合物的含量。     

烤烟成熟进程中主要化学成分的变化

为探明不同采收时间对烤烟中部烟叶化学成分的影响,以烤烟品种K326为试验材料,分别在打顶后0,10,20,30,50d取中部烟叶进行化学成分分析．结果表明,打顶后,随着烟叶的成熟,多元有机酸和烟碱含量升高;叶绿素、高级脂肪酸、氨基酸、蛋白质和钾素大幅度下降;类胡萝卜素、非还原糖和水溶性总糖则表现为先降后升,烟叶适熟后又下降的变化趋势．打顶后30d采收烟叶,叶片细胞内既含有较多类胡萝卜素和可溶性糖,又能将有机酸、蛋白质、烟碱和钾含量控制在一定范围内,使烟叶调制后各种化合物的比例协调．