烟草科学研究.docx

1、烟草科学研究烟草科学研究法 外源植物生长调节物质对烟草根中烟碱含量和烟碱合成酶活性变化 的生理效应 刘华山,韩锦峰,等植物生理学通讯第41卷第3期,2005年6月 河南农业大学农学院,郑州大学生物工程系,武汉烟草(集团)有限公司 1 研究目的:实验从烟草中合成烟碱的酶活性、烟碱含量与叶面喷施外源生长调节物质之间的关系方面进行了探讨,以期能为抑制或减少烟叶中烟碱的积累,提高烟叶品质和可用性提供参考。 2 研究方法:实验材料为烟草品种K326,烟苗长至60d时打顶,并进行如下处理:不打顶不加生长调节物质,打顶不加生长调节物质,打顶喷施20mg/L IA A、5 mg/LA B A、5 mg/L6-

2、BA 和30 mg/LGA 3。于处理后1、10、20、30d时测定根系内3种酶(ODC、PMT、MPO)活性及烟碱含量,取烟株自下而上第12片叶测定烟碱含量。 3 主要结果:打顶能显著提高根中与烟碱合成有关的3种关键酶的活性,打顶的比不打顶的烟草根中鸟氨酸脱羧酶(ODC)、腐胺-N-甲基转移酶(PMT)和N-甲基腐胺氧化酶(MPO)活性升高,烟叶中烟碱含量剧增;打顶喷施ABA和6-BA烟叶中烟碱含量升高,喷施IAA和GA的下降,IAA的效果更明显。 4 评价:本试验设计对比鲜明,数据很具体详细,让读者很容易看出和比较出不同,从而得出相应的结论。但喷施的生长调节物质没有设置其他的浓度梯度,试验

3、中所设计的浓度梯度太少。并且酶的活性易受外界条件(如温度、湿度等)的影响,若换成测定三种酶的基因表达量结果会更准确。 茉莉酸处理烤烟打顶诱导烟碱合成调控相关蛋白质的筛选 王茂,刘卫群等烟草科技 2007,28(1):21-24 河南农业大学烟草学院,河南农业大学生命科学学院 1 研究目的:为研究特异蛋白质对烟碱生物合成调控的分子机制,探索打顶促进烟株体内烟碱合成的调控机制以及茉莉酸(JA)信号途径在其中的作用,用JA处理模拟烟草打顶,采用差异蛋白质组学技术对烤烟根尖组织细胞蛋白质组进行分析鉴定了一些差异蛋白质点。 2 研究方法:烟草品种为K326,移栽后60 d时打顶及茉莉酸处理,不打顶作为对

4、照。处理24 h后于根尖组织 3 cm提取蛋白质,3次重复。用双向凝胶电泳定量定性分析根尖组织蛋白质样品,包括斑点检测、斑点匹配、数据分析和输出。分别筛选明显差异、3次重复稳定的蛋白质斑点进行2-DE/MS肽指纹图谱分析, 2-DE/MS肽指纹图谱使用Mascot软件搜索NCBInr数据库的Green Plants。 3 主要结果:2-DE图谱经ImageMaster 2DPlatinum软件识别结果显示,约有500个蛋白质点被清楚分离。通过比较发现,打顶和JA处理后表达上调的蛋白质分别有13和26个,其中有3个共同蛋白质点;表达下调的分别有5和6个,其中有3个共同蛋白质点;特异表达点分别有8

5、和5个,其中有4个共同蛋白质点。将其中8个差异点采用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱进行了肽质量指纹图谱分析鉴定。其中4个蛋白质点在JA处理和打顶处理中的变化是相同的,表明这些蛋白质点可能受到茉莉酸信号途径的调控,同时又是刺激烟碱合成的重要因子。 4 评价:差异蛋白质组学是近年来新发展的生物科学技术,而烟碱的生物合成调 控过程是非常复杂的,通过茉莉酸处理模拟打顶,筛选出了几种与烟碱合成密切相关的蛋白质点,本研究有助于探索打顶促进烟碱生物合成调控的分子机制,但关于蛋白质在调控烟碱生物合成过程中的具体作用仍没有阐明,需进一步的研究。 喷施外源植物生长调节物质对白肋烟烟碱含量及其合成关键酶活性 的影

6、响 梁思威杨锦鹏,等华中农业大学学报 2013年9月第32卷第5期 华中农业大学微量元素研究中心,北省烟草科研所 1 研究目的:采用盆栽试验,研究白肋烟打顶后喷施外源植物生长调节物质YCL2和Z5对烟碱含量及其合成关键酶(鸟氨酸脱羧酶和精氨酸脱羧酶)的活性以及总氮、总糖、氯和钾含量的影响为YCL2和Z5的推广应用提供理论依据。 2 研究方法:试验于2010年在湖北省恩施土家族苗族自治州崔坝镇白肋烟试验站采用大棚盆栽的方法进行,供试品种为白肋烟鄂烟1号,2种外源植物生长调节物质为YCL2和Z5。试验设3个处理:喷施外源植物生长调节物质YCL2 (IAA + SA );喷施外源植物生长调节物质Z5

7、(IAA + SA + NAA);喷施清水(CK)。外源植物生长调节物质施用的质量浓度组成为SA 400mg/L,IAA 10 mg/L,NAA 10 mg/L。具体方法为白肋烟初花期打顶4h后,每株施用约250mL外源植物生长调节物质,同时喷施等量清水作对照(CK)。每个处理设3个重复,每个重复20盆,共60盆,各盆随机排列,管理一致。分别于打顶前(0d,即实施打顶喷施药剂的当天)、打顶喷施后第1、8 、15、22 天取烟叶样品,共5次分析烟碱、总氮、总糖等指标。在采集叶片样品的同时取根样,剪取直径1mm 的幼嫩根系,超低温保存,用于测定鸟氨酸脱羧酶和精氨酸脱羧酶。 3 主要结果:白肋烟打顶

8、后喷施YCL2和Z5能够显著降低白肋烟叶片烟碱的含量,其中喷施YCL2使上部叶片烟碱含量降低20.47%,喷施Z5使上、中部叶片烟碱含量分别降低34.36%和32.38%;喷施YCL2和Z5 能显著降低合成烟碱关键酶(鸟氨酸脱羧酶和精氨酸脱羧酶)的活性。喷施YCL2和Z5对烟叶重要品质指标(总氮、总糖、氯和钾)的含量没有显著影响。结果说明,喷施外源植物生长调节物质YCL2和Z5 能显著降低烟叶烟碱含量,但不影响烟叶品质,在烟叶生产调控烟碱含量上具有较大的推广应用价值。 4 评价:本试验中IAA、NAA和SA是植物内源激素,一方面由于用量比较少;另一方面由于这类物质作为信号物质起作用快而且容易分

9、解不会因为残留对环境造成影响。因此2种外源植物生长调节物质降低烟草烟碱含量有很好的推广应用前景。但试验中只做了盆栽试验,烟叶生长的各种条件都处于最佳状态,但并未做大田生产试验,若想应用于生产实践,还需进一步的大田试验才能推广。 利用15N示踪法研究土壤氮对烤烟氮素累积和烟碱合成的影响 习向银,晁逢春,等植物营养与肥料学报 2008,14(6):1232-1236 西南大学资源环境学院,中国种子集团公司, 中国农业大学植物营养系 1 研究目的:以烤烟K326为试验材料,在大田条件下,利用15N示踪法,研究了土壤氮对烤烟氮素累积和烟碱合成的影响,以期为烟叶的优质生产管理提供依据。 2 研究方法:烟

10、苗于2002年5月13日移栽。试验地面积为50m2并随机分为4个重复的采样小区。在每个小区随机选16株,其氮素以14NH415NO3作基肥,K15NO3 作追肥。分别于移栽后35、49、63、77、98和126d整株采收,杀青烘干并测定总氮和烟碱含量,然后按15N丰度的测定方法来测定烟碱-15N的丰度。 3 主要结果:对烤烟氮素累积和烟碱合成的影响,土壤氮比例均随叶位上升而上升,且打顶后上、中、下三个叶位和根茎中土壤氮比例均随生育时期推进而显著增加;打顶后烤烟各器官的土壤氮占总氮比例和占总烟碱氮比例分别为50%和60%,显著高于肥料氮 4 评价:与肥料氮相比,土壤氮对打顶后烟株氮素累积和烟碱合

11、成的促进效应更为明显。因此为保证优质烟叶生产,应选择肥力中等且氮素矿化能力较弱的土壤,这利于减少后期土壤氮素供应过量和奢侈吸收,从而降低上部烟叶烟碱含量,提高烟叶的工业可用性。试验设计方面较合理,设计了多组试验组以及对照组。 烤烟烟碱含量与土壤养分的关联分析 陈伟,唐远驹中国烟草科学 2009,30(5):1-5 贵州省烟草科学研究所 1 研究目的:在我国7个主产烟省的12个县,采用统一栽培技术模式,控制人为栽培措施,通过大量准确的田间试验,系统研究烤烟烟碱含量与土壤养分的关系。寻求影响烟叶烟碱含量的主导土壤养分因子,揭示不同土壤养分因子对烟碱的作用,为烟碱的营养调控和合理施肥提供一定科学依据

12、,优化栽培技术,平衡烟株营养,生产出烟碱含量适合卷烟工业需要的优质烟叶。 2 研究方法:12 个参试县采用统一栽培法,田间试验采用大区对比,不设重复,每处理面积不少于667 m2,烤烟品种为K326。土壤取样统一在移栽施肥前7 10 d 完成,采用5点梅花式取试验地耕作层020 cm 土壤样品,多点混合,测定内容包括: pH、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾共8项。各试验点每年从初烤烟叶中取X1F, X1L, C3F,C3L, B2F, B2L 等级烟叶各2 kg,烟叶样品基本到齐后,首先进行部位鉴定,然后进行等级平衡,使同一等级样品水平基本一致。上部叶烟碱为B2F和B2L平均

13、值,中部叶烟碱为C3F和C3L的平均值,下部叶烟碱为X1F和X1L平均值,全株烟叶烟碱为上中下3部位的平均值。 3 主要结果:不同试点县的土壤养分含量差异较大,速效磷和全磷的变异最大,速效钾和全钾含量分布的均衡性也较差,pH 则比较均匀。下部叶烟碱含量的变异程度相对较大。土壤养分与烟碱含量相关明显,不同部位烟叶烟碱含量与土壤养分指标的关联度显著不同。碱解氮、pH、有机质、全磷和速效磷对烟碱含量的影响较大,是影响烟叶烟碱含量的主导土壤养分因子,碱解氮的作用最显著,其次为土壤pH。碱解氮、pH、有机质对烟碱含量做正效应贡献,全磷和速效磷对烟碱积累不利。通过营养调控烟碱含量时,选择弱酸性、有机质含量

14、适中的土壤,控制施氮,增施磷肥是中心措施。 4 评价:本试验选取了我国大部分烤烟产区的烟叶做了大数据统计分析,研究了烤烟烟碱含量与土壤养分的关系。但选取的烤烟前后年限较长,且各地区跨度较大,生态气候等条件变化大,控制因子不单一。 机械损伤对烤烟植株氮素吸收及体内烟碱含量的影响 石秋梅,陶芾,等植物营养与肥料学报2007,13(2):292-298 中国农业大学植物营养系,农业部植物营养学重点开放实验室 1 研究目的:由于打顶改变了烟株的库源关系,显著促进根系的生长,这一变化对烟株的氮素吸收及体内的烟碱积累都有影响。本实验采用砂培和营养液培养方 法,研究在营养生长阶段切除顶芽和叶片损伤对烟株生长

15、、体内烟碱浓度、氮浓度及吸氮量的影响。 2 研究方法:植株培养采用砂培法,在中国农业大学植物营养系网室完成,自然光照。烟苗移栽至营养液培养15 d后,进行如下3个处理: 1)对照;2)叶片损伤一次,用塑料的梳状具齿刷子损伤叶面,在植株的第4、5片叶上刺伤。处理时在两片叶的主叶脉两侧各刺伤一次;3)叶片损伤二次在第一次处理 3 d后进行,在第一次刺伤植株的第6、7片叶上再次进行刺伤,此次损伤量为上次的2倍,即在叶片的主叶脉每侧各损伤两次,三次重复。在第一次处理后6和9d收获,烘干测定烟碱含量及全氮。 3 主要结果:切除顶芽导致烟株体内烟碱浓度和含量显著增加。叶片损伤也能增加体内的烟碱浓度,且损伤

16、二次比损伤一次的效果更为明显,说明叶面损伤对烟株体内烟碱合成的影响具有累积效应。但叶面损伤对烟株体内烟碱合成的影响小于打顶处理。切除顶芽和叶面损伤对烟株体内的氮浓度及吸氮量均无显著影响,但显著提高了烟株体内单位氮素产生烟碱的能力。试验结果还表明,机械损伤刺激烟株体内烟碱的合成,烟碱增加与氮素吸收无直接关系。 4 评价:即使处于营养生长阶段,打顶也能导致烟株体内的烟碱浓度和含量明显升高,表明烟碱合成增加与烟株的生长发育阶段无关,打顶是导致烟叶内烟碱含量急剧增加的直接原因。切除顶芽及叶面损伤对烟株体内氮浓度无显著影响,但提高了单位氮素产生的烟碱量,说明打顶诱导的烟株体内烟碱合成增加与氮素吸收及累积

17、无直接关系。我认为该试验试验设计详细有条理,因此具有很好的利用和实用价值,对烟叶烟碱积累的探究有很好的参考价值。 打顶后烤烟叶片酶活性、钾及烟碱含量的调控技术研究 许自成,张婷,等植物营养与肥料学报2006,12(5):701-705 河南农业大学烟草系,信阳市烟草公司 1 研究目的:本试验在打顶后于烟株的茎断面涂抹生长素,使烟株继续保持虚拟的顶端优势,同时于根部追施硫酸钾肥以补充钾素亏缺。在分析烟碱和钾含量的同时,还辅助测定了大田不同生育时期2种主要酶活性及烤后烟叶的部分化学成分,为研究烤烟提钾控碱生产技术提供理论依据。 2 研究方法:供试烤烟品种为云烟87。试验设6个处理,即: T1,不打

18、顶;T2,打顶;T3,打顶+追施K2SO4;T4,打顶+涂抹生长素1次;T5,打顶+追施K2SO4+涂抹生长素(IAA)1次;T6,打顶+追施K2SO4+涂抹IAA 2次。随机区组设计,3次重复,小区面积66.70 m2。试验所用的生长素浓度为20 mg/kg,打顶当天沿茎断面涂抹,T6在1周后涂抹第2次。追施K2SO4的处理,于打顶当天根部灌施K2SO4(75 kg/hm2)。打顶当天开始取样,以后每10 d取样一次,共取5片叶代表中部叶,把每片叶的中间部位去除主侧脉,混合后供酶活性测定。测定后所剩烟样杀青烘干,用来测定烟碱和钾含量,烤后样取C3F等级的烟样测定烟碱、钾、淀粉和总糖含量。 3

19、 主要结果:T6在成熟期的NR与POD活性,T1最弱。在打顶后随生育时期的延长,各处理烟叶中钾含量逐渐下降,以T1和T6下降幅度最小,T2下降幅度最大,而T3、T4和T5下降幅度居中,各处理烟叶在打顶后烟碱含量逐渐上升,成熟期烟碱含量(%)依次为: T2 T3 T 4 T5 T6 T1。大田期叶片钾含量与烟碱含量呈极显著的负相关关系,与NR及POD活性均呈极显著的正相关关系。烤后烟 叶以T6的化学成分最为协调,其烟碱含量适中,淀粉含量较低,钾和总糖含量较高。打顶后在茎断面涂抹生长素,同时根部追施K2SO4,具有较好的提钾控碱的效果 4 评价:本试验说明外源生长素能有效抑制烟株地上部的钾向根部的

20、回流;同时还能抑制烟碱含量升高。大田期叶片钾含量与烟碱含量呈极显著负相关,说明提高钾含量的农艺措施可能会有效地控制烟碱含量。打顶后涂抹生长素能使烟株继续保持顶端优势,避免了打顶对钾素吸收的抑制作用和烟碱合成的刺激作用;同时对烟株根系适当供钾以防止后期钾亏缺现象发生,能使钾含量提高和烟碱含量降低。 打顶和施用NAA对烟株生长、烟碱合成和钾素吸收的影响 李章海,刘登乾,等烟草科技 2008年第9期 中国科技大学烟草与健康研究中心,贵州省烟草公司, 安徽农业大学 1 研究目的:本试验研究了烟株打顶与不打顶,以及打顶后使用外源生长调节物质萘乙酸(NAA)对烟株干物质积累、烟碱合成和钾素吸收的影响,旨在

21、为烟草生产中合理应用植物生长调节物质提供依据。 2 研究方法:烟草品种为K326,采用盆栽试验4月7日移栽,烟株第一朵中心花开放时打顶及摘除底脚叶,单株留叶18片。共培育60盆烟株,从中选择生长一致的烟株进行处理。试验设插签、常规打顶、留顶3个处理,处理前取样1次,以后每10 d取样1次,每处理每次取样3株(共取样5次)。测定各样品烟碱和钾含量。 3 主要结果:烟株打顶后施用外源NAA能促进烟株的干物质积累,减少烟碱合成量,提高钾素吸收量和利用率,并减少烟叶中钾素后期外排量。不打顶处理虽然烟株干物质积累总量未降低,但烟叶中干物质积累量明显减少,烟株的烟碱合成和烟叶中的积累量明显减少,同时钾素吸

22、收量和利用率也显著降低。 4 评价:打顶后施用外源NAA整株烟草最终烟碱积累量有一定程度减少,并且中上部烟叶减少明显。因此,打顶后施用外源NAA可有效降低烤烟中、上部叶烟碱含量,这有利于解决我国目前部分烟区存在的上部叶烟碱含量过高,工业可用性差的问题。但打顶后施用外源NAA减少烟株烟碱积累,特别是提高烟株对钾素吸收和积累量的作用机理有待进一步研究 不同施氮量对烤烟总氮和烟碱积累的影响 李文卿,陈顺辉,等中国烟草学报 2007年8月第13卷第4期福建省烟草农业科学研究所,中国农业大学资源与环境学院 1 研究目的:烟株对氮素的大量需求主要集中在旺长阶段,烟株生长后期土壤中氮养分及时减少可抑制烟株氮

23、素的积累特别是上部叶氮素的积累,有利于上部叶的正常成熟。已有的研究主要侧重于烟田施肥量与烟叶品质之间的关系,对烟田不同供氮状况与烟株生长发育和烟叶品质之间关系的研究较少。本文研究了不同时期烟田土壤供氮状况及其对烤烟地上部叶总氮和烟碱等物质积累特性的影响。 2 研究方法:设5个不同的施氮量处理:A、高于当地生产上施氮量20%,即施纯氮15 3 kg/hm2;B、当地生产上施氮量,即施纯氮127.5 kg/hm2;C、低于当地生产上施氮量20%,即施纯氮102 kg/hm2;D、低于当地生产上施氮量40%,即施纯氮76.5 kg/hm2;E、不施氮。施氮量的65%作基肥,全部为条沟肥,于烟株移栽前

24、5 d10 d施用;5%作提苗肥,于移栽后7 d左右浇施;施氮量的30%作追 肥,在移栽后2128 d双侧条施氮肥中铵态氮和硝态氮各占50%。采用随机区组设计,4次重复,于移栽后3周、5周、8周、10周、12周、14周和终采时,取B、C、E处理各3棵烟株,烘干作为样品分析各部分的全氮和烟碱含量。移栽前取犁底层以上耕层土壤样品(约0 cm20 cm),终采时取B、C、E处理垂直于烟畦方向3 cm厚的整个烟畦剖面土壤,混合均匀,四分法后留1 kg土壤样品,测土壤无机氮含量,同时测定土壤含水量。 3 主要结果:随生育期的推进烟株地上部总氮含量不断下降,但施氮量增加,下降幅度减慢;烟株地上部总氮累积量

25、、烟碱含量和烟碱累积量不断增加,施氮量愈高增加幅度愈大。烟株地上部总氮含量的下降和累积量的增加主要集中在移栽后35 d70 d,烟碱含量和累积量的上升主要集中在移栽56 d后,并且在烟叶采收结束时仍未见减缓。总氮积累速率在移栽21 d开始增加,到移栽8 4 d时趋于0,烟碱积累速率在移栽后3 5 d开始增加,移栽9 6 d后才逐渐减缓。 4 评价:生产上调控上部叶烟碱含量,应重视对氮肥施用量的调控。本试验采收结束时间是7月1日,当地气温还没有达到最高,受土壤矿化氮的影响较小,说明福建烤烟若安排在7月上旬采收结束,能够较好避开高温导致的土壤氮大量矿化对烟株生长的影响。因此烤烟栽培中,应充分考虑土

26、壤氮素的矿化情况,因地制宜地进行氮素施用仍十分必要。 2,4-D对烤烟烟碱和钾含量的影响 刘华山,孟凡庭,等中国烟草科学2007,28(5):15-18 河南农业大学,湖南常德卷烟厂技术中心 1 研究目的:关于2,4-D降低烟碱含量的机理研究报道较少。本试验研究了2, 4-D的作用机理和效果,通过水培试验研究了打顶后烟株喷施2,4-D对烟株根中合成烟碱的关键酶鸟氨酸脱羧酶(ODC)、腐胺N-甲基转移酶(PMT)和N-甲基腐胺氧化酶(MPO)以及碳氮代谢重要转化酶(InV)和硝酸还原酶(NR)的活性及烟叶中烟碱含量和钾含量的影响,为烟叶生产找出同时能降低烟碱和提高钾含量的有效措施提供新途径和理论

27、依据。 2 研究方法:供试品种为K326,待第1朵花开时打顶,选取株型和叶片发育状况一致的烟株,喷施不同浓度的2,4-D。F0:清水对照;F1:10mg/kg;F2:20 mg/kg ;F3:30 mg/kg。重复3次,每隔10 d从植株自下而上取第12片叶和根系进行生理指标测定,最后1次分别取上、中、下部叶置于烘箱中杀青烘干,测定烟碱和钾含量。 3 主要结果:喷施2,4-D的烟叶与对照相比InV活性降低,NR活性升高,协调了烟叶的碳氮代谢,根系活力降低,抑制烟株根中合成烟碱的3种酶活性,减少烟叶中的烟碱积累,同时提高烟叶中钾含量。2,4-D降碱增钾效果的最适宜浓度分别为20 mg/kg和30 mg/kg。 4 评价:打顶后补充外源物质2,4-D,使烟叶中的烟碱含量降低的机理是增强了碳代谢。2,4-D可降低烟叶中NR活性,减弱根系活力,有利于降低烟碱含量,特别是使根系中合成烟碱的3种酶的活性降低,根中合成烟碱少,使烟叶中烟碱含量降低。2,4-D能够激活根系的内向型钾离子通道活性,同时抑制外向型钾离子通道活性,有利于烟株根系对钾离子的充分吸收,也抑制了钾离子外泌。这方面还需要作深入研究,便于为2,4-D在烟草生产上应用提供理论依据。