钾高效基因型烤烟选育及其钾素营养特性研究进展

烟叶的钾含量是评价烟叶质量的重要指标。我国烟叶含钾量普遍较低,选育钾高效基因型烟草品种(系)是提高我国烟叶钾含量的理想方法。介绍了我国烟叶钾含量的现状,综述了烤烟钾高效基因型的选育及其钾素吸收机理、钾素积累、分配规律等钾素营养特性的研究进展,并对通过选育钾高效基因型品种来提高我国烟叶钾含量的前景进行了展望。     

不同基因型烤烟体内钾积累分配差异比较研究

针对我国烟叶含钾量普遍偏低的现状,进行钾效率不同基因型烤烟不同生育期烟株体内钾积累分配差异比较研究.结果表明;烟株吸钾能力和烟叶含钾量在基因型间存在明显差异,钾在烟株体内的积累分配与烟草基因型有关,利用钾高效基因型品种进一步提高我国烟叶含钾量是一条有效途径.     

转AtNHX1基因烟草钾积累及根系生理特性

为了探明转At NHX1基因提高烟叶钾含量的生理原因,利用大田和水培试验,以3个转At NHX1基因阳性纯合株系N7、N9和N10,以及未转化烟草K326(对照)为材料,研究了转At NHX1基因烟草钾含量、根系形态和生理特性。结果表明,转At NHX1基因烟草在大田中长势一致,烟叶含钾量在10~70 d叶龄始终显著高于对照;在水培实验中,转At NHX1基因烟草吸收K~+能力强,具有较大的K~+吸收速率,其根系形态、根系活力、阳离子交换量和ATPase活性均显著高于对照。转At NHX1基因烟草具有富钾基因型烟草钾高效吸收和积累的特征,因而钾含量大大提高。     

钾积累高效烟草种质资源的鉴定

本项研究通过对国内外１００份烟草种质资源烟叶含钾量的分析测定,鉴定出烟叶含钾量高于２０．０ｍｇ／ｇ干叶的钾积累高效烟草种质资源５份,对今后开发只累高效烟草瓣品种的选育,合理选配亲本具有重要的参考意义。     

不同基因型烤烟品种吸收钾差异的根系特性研究

以4个烤烟品种为试验材料,研究了不同基因型烤烟苗期根系形态学和生理学特性。采用植株钾含量、钾积累量和植株钾利用率等指标,把烤烟品种分成钾高效积累型和钾高效利用型,并从根系形态和生理方面分析了两种类型的差异。结果表明,苗期烤烟不同类型间根系还原力、根系阳离子交换量(CEC)、活跃吸收面积和总吸收面积差异显著,钾高效积累型烤烟品种的活跃吸收面积、总吸收面积、根系阳离子交换量(CEC)和根系还原力显著大于钾高效利用型品种,而类型内各品种间的差异不显著;不同类型间根系鲜重、根体积、地上部干重和总干重等指标差异不显著。     

根际解钾菌对烟草生长及钾素吸收的影响

选取前期从烟草根际筛选的4株烟草特异性解钾菌TK5、TK37、TK57和TK89菌株,考察这些菌株对烟草生长及钾素吸收的影响。结果表明,4株解钾菌对烟草生长及钾素吸收均有一定的促进作用,其中TK89菌株效果最佳,接种TK89的烟草植株其上部叶鲜重、中部叶鲜重、下部叶鲜重、根系鲜重、上部叶干重、中部叶干重、下部叶干重、根系干重、叶片含钾量及土壤速效钾含量分别较未施菌的烟草植株提高64.99%、27.16%、54.22%、54.70%、67.78%、27.56%、54.20%、50.81%、33.60%和15.79%,各项指标较对照差异均达显著水平,4株解钾菌对烟草根系生长及叶片含钾量均有显著促进作用。解钾菌可促进烟草对土壤钾素营养的吸收,促进烟草生长,提高烟叶含钾量。     

烟草生产技术研究现状及提高其安全性的途径

提高烟叶安全性、降低卷烟有害成分是烟草行业持续发展的必然要求。目前,从良种利用、营养与施肥、栽培管理、采收与调制等方面综合降低烟叶焦油含量已成为行业发展的当务之急。1.筛选和培育低焦油富钾烟草品种降低卷烟有害成分,生产安全烟叶,筛选、培育和选择种植烟草品种是极其重要的,大量的研究表明,烟叶钾(K2O)是影响烟叶焦油含量的重要因素。据报道,不同品种间烟叶中的含钾量,尤其是有机钾含量与其焦油量密切相关,在一定范围内,有机钾含量增加可以降低焦油的释出量,牛佩兰等人的研究结果表明,烟草的吸钾能力与烟叶含钾量在基因型间存…     

外源有机酸对烟草生理指标和土壤速效钾含量的影响

为了提高烟株的钾含量和品质,通过对盆栽烟草品种施用苹果酸和柠檬酸,分析其对烟叶钾含量、土壤速效钾含量和烟草生理特性的影响。结果表明:经过有机酸处理的烟草叶片钾含量、叶绿素含量、根系活力和土壤速效钾含量都高于对照,烟株抗逆酶活性低于对照。其中苹果酸处理的根际土壤速效钾含量、烟叶钾含量、叶绿素含量、烟叶过氧化氢酶活性、烟叶过氧化物酶活性、烟叶丙二醛含量、根系过氧化氢酶活性和根系过氧化物酶活性高于柠檬酸处理,而根系活力、烟叶超氧化物歧化酶活性、根系超氧化物歧化酶活性和根系丙二醛含量低于柠檬酸处理。该结果可为大田烟叶生产提供一定的参考。     

提高烟草钾含量的技术途径

钾是烟草正常生长发育必需的大量营养元素,同时烟叶含钾量高低是烟叶品质优劣的重要指标.钾与烟叶的香吃味、燃烧性和安全性有较强的相关性.随着人类文明程度和健康意识的增强,人类越来越把安全性放在首位.而烟叶钾含量增加可降低其TPM含量,从而提高烟草制品的安全性.     

土壤高效解钾菌的筛选鉴定及烟草栽培应用效果评价

为提高烟草对钾的利用率和烟叶含钾量,从土壤中分离筛选具有解钾作用的菌株,通过比较菌株的解钾能力得到解钾能力最强的胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)菌株NGW1。在盆栽试验中,菌株在烟草根际的最大定殖数量为5.33×10~5CFU/g,且施用该菌可显著提升烟草株高、最大叶长、最大叶宽、茎围,同时还可提高土壤缓效钾和速效钾含量。盆栽60 d时,下部烟叶最高含钾量1.57%,比CK的1.43%提高了9.80%,中上部烟叶最高含钾量1.90%,比CK的1.49%提高了27.52%。由此可见,胶质芽孢杆菌NGW1菌株能够通过定殖于烟草根际并促进烟草植株对钾元素的吸收和利用,提升烟草品质及产值。     

苎麻不同基因型的吸钾能力及其与根系参数的关系

根据大田微区试验初步结果,采用土培及液培试验进一步探寻不同苎麻基因型的吸钾能力及其与苎麻根系形态、根系生理等的关系,揭示苎麻钾营养基因型差异的机制。结果表明：吸钾能力强的基因型具有的特点是根量多,特别是细根多;根系总吸收面积及活跃吸收面积大;根系的吸收容量阳离子交换量ＣＥＣ较高;钾吸收动力学最大吸钾速率Ｖｍａｘ较高,而米氏常数Ｋｍ相对较小。     

不同基因型烤烟的根系特性及其对根际土壤钾含量的影响研究

为了探究不同烤烟基因型的根系特性及其对根际土壤钾素形态变化的影响,通过盆栽试验,设置无外源钾(NK)和正常供钾(UK)2个处理,测定了4个不同烤烟基因型农大202、NC628、云烟87和NC89的根系形态指标、根系分泌物及根际土壤钾素活化状况。结果表明：烤烟根系分泌物化学组成上有机酸种类最多,但具有基因型差异;UK处理下农大202根际有机酸含量最高,是NC89的1.36倍,土壤缓效钾向速效钾的转化最多,并且烟叶钾含量最高。UK处理下农大202具有庞大的根系和旺盛的根系生理活动,其总根长、总表面积、根系活力、根系ATP酶活性是NC89的1.49~1.90倍;NK处理下,农大202的总根长、总表面积、根系活力、根系ATP酶活性较UK处理均下降30%以上。UK处理下,中部叶钾含量与根际有机酸、根系活力、根系总长、根总表面积的相关系数分别都达到0.837~0.942,根际有机酸含量、根系活力、ATP酶活性与根总长、总表面积均有0.6以上的相关性。因此,根系总长较长、总表面积较大的基因型很可能是根系分泌有机酸量大、根系活力高、叶高钾含量的基因型,可作为高钾烤烟基因型评价的重要参考。     

不同水平的氮肥形态对烟苗生长及钾素积累的影响

不同形态氮肥及其不同施用水平对不同品种烟苗表现遗传型差异,但也表现出共性:叶绿素含量和根系活力在施用水平0～20mmol/L范围内递增;硝态氮不利于烟苗生长但有利于钾的积累,而铵态氮、酰胺态氮有利于烟苗生长却不利于钾的积累。较好的氮肥是硝酸铵,其较适宜的施用水平是10 mmol/L或略高一点。     

对羟基苯甲酸对烟草根系生理特性与钾素吸收的影响

探明烟草对对羟基苯甲酸的敏感性,为选择适宜栽培烟草品种提供参考,以烟草K326和红花大金元(简称红大)为材料,采用单因素试验,研究水培条件下不同浓度(0 mg/L、5mg/L、15mg/L和45mg/L)酚类物质对羟基苯甲酸对烟草根系生长、生理及根系钾素吸收的影响。结果表明:对羟基苯甲酸可抑制烟草根系生长且降低其生理活性,抑制根系对钾素的吸收及其相关基因的表达,作用效果随对羟基苯甲酸浓度增大而增强;K326对对羟基苯甲酸的敏感性高于红大。其中,5mg/L、15mg/L和45mg/L对羟基苯甲酸能抑制K326和红大根系伸长;45mg/L处理能显著降低K326根系鲜重,对红大作用不显著;不同浓度对羟基苯甲酸对根系干重均无显著作用;45 mg/L处理能显著降低根系含水率;不同浓度处理均能降低K326根系的吸收面积、活跃吸收面积、根系活力和阳离子交换量,而45mg/L处理能显著降低红大根系的活跃吸收面积;45mg/L处理能显著降低K326和红大的钾含量和积累量,K326的降幅大于红大;不同处理均能降低钾转运体蛋白基因NtTPK1、HAK1及钾离子通道蛋白基因NtKC1、TORK1的相对表达量。     

缺钾对烤烟氮素吸收利用的影响

为探明烤烟钾素营养与氮吸收同化能力的关系,明确钾素营养与氮同化互作的可能作用途径,为合理施用钾肥提供理论基础,以烤烟品种K326为试验材料,分析了营养液培养条件下,缺钾后烟草各器官干物质和氮积累量的变化情况,根系形态及根系氮硝酸盐吸收速率和硝酸还原酶活性的变化情况。结果表明,缺钾后烤烟茎和叶片的干物质积累量降低,根系干物质积累量无显著变化;缺钾降低了烤烟总根长、根系体积和根表面积,根平均直径无显著变化;缺钾降低烤烟茎和叶片中的氮积累量,增加氮在根系中的分配,降低在茎中的分配;缺钾处理后根系硝酸盐吸收速率和硝酸还原酶活性显著增加。综上,缺钾后烤烟氮积累量降低的主要原因是由于干物质积累量减少导致植物氮需求减少。     

2个大豆基因型钾效率的比较研究

将耐低钾基因型94065-2和不耐低钾基因型95137,以4个水平钾浓度的水培方法对其钾效率进行对照研究,结果表明：低钾条件下,94065-2在部分根系形态参数、根系活性及生物学产量方面均显著优于95137;从钾吸收效率(以吸钾量为标准)来看,两基因型问存在极显著差异,而钾利用效率方面差异则不显著,相对于不耐低钾基因型95137,耐低钾基因型94065-2对缺钾的抗性则主要表现在低钾条件下,有较强的钾吸收能力。     

Characteristics of Potassium-Enriched, Flue-Cured Tobacco Genotype in Potassium Absorption, Accumulation, and In-Ward Potassium Currents of Root Cortex

This study was to investigate the main traits of potassium-enriched,flue-cured tobacco genotypes related to potassium absorption,accumulation,and in-ward potassium currents of the root cortex.Hydroponic methods,K -depletion methods,and patch-clamp,whole-cell recordings were conducted to study the accumulation of dry matter and potassium in different organs,and to measure potassium absorption and dynamic and in-ward potassium currents in potassium-enriched,fluecured tobacco genotypes.The average dry weights of leaves and whole plant of potassium-enriched,flue-cured tobacco genotype ND202 were 10.20,and 14.85g,respectively,higher than JYH(8.50 and 13.11g,respectively)and NC2326(8.39 and 12.72g,respectively),when potassium concentration in the solution ranged from 0.1 to 50mmol L-1.Potassium accumulation in the leaves of ND202 was 18.6% higher than JYH and 34% higher than NC2326 when potassium concentration in the solution was superior to 0.5mmol L-1.The Vmax(the maximum velocity)of ND202 was 118.11μmol FW g-1h-1,obviously higher than that of JYH(58.87 μmol FW g-1 h-1)and NC2326(64.40μmol FW g-1 h-1).In the in-ward potassium currents,the absolute value of current density(pA/pF)of ND202 was 60,higher than that of JYH(50)and NC2326(40).Potassium concentration in leaves,Vmax and in-ward potassium currents,could be used to screen potassium-enriched,flue-cured tobacco genotypes.