干旱胁迫对烟草两品种幼苗生理生化特性及NtDEGP5基因表达的影响

以烟草Nicotianatabacum抗旱品种NC82和干旱敏感品种云烟87幼苗为材料,利用PEG-6000对幼苗进行干旱胁迫处理,研究干旱胁迫对烟草不同品种Fv/Fm、SOD活性、POD活性、MDA含量等生理生化指标及NtDEGP5基因表达的影响,为进一步开展NtDEGP5基因的功能研究提供依据。结果表明,干旱胁迫对烟苗的Fv/Fm、SOD活性、POD活性、MDA含量有影响,随着干旱的持续,Fv/Fm呈逐渐下降趋势,POD、SOD活性和MDA含量呈先升高后降低的趋势;不同品种对干旱胁迫的响应有差异,在干旱胁迫0~9 h,云烟87幼苗的Fv/Fm降幅大于NC82,POD、SOD活性、MDA含量的增幅小于NC82,胁迫12h后与对照差异不显著。干旱胁迫下不同品种、不同器官间的Nt DEGP5基因表达有差异,云烟87幼苗根、茎、叶中的表达量均较低,NC82幼苗根中的表达量较低,但干旱胁迫9~12 h后叶和茎的表达量较高。NC82幼苗叶片NtDEGP5基因表达量与Fv/Fm、POD活性、MDA含量呈显著正相关。Fv/Fm、SOD活性、POD活性、MDA含量可作为烟草苗期抗旱性评价指标,NtDEGP5基因表达量与抗旱评价指标显著相关,该基因可能具有抗旱性功能。

基于D值法的烟草苗期抗旱评价方法研究及抗旱材料筛选

为了探究苗期抗旱性快速评价方法,筛选烟草苗期抗旱材料,开展苗期抗旱种质鉴定和抗旱品种选育。本试验以21个品种(系)5叶1心的烟苗为材料,采用15%PEG-6000模拟干旱胁迫处理,于处理48 h测定参试材料的叶绿素a等10项生理指标,通过主成分分析、隶属函数分析和通径分析构建了烟草苗期抗旱性评价方法。结果显示,主成分分析从10项指标中筛选出叶绿素a、H_(2)O_(2)、MDA、SOD、POD等5项典型的抗旱指标;通过筛选出的5项指标与各材料D值的通径分析构建出了烟草苗期抗旱性预测模型,模型表明叶绿素a对烟草苗期抗旱性直接通径系数最大;分别以构建出的抗旱性预测模型和叶绿素a的抗旱系数对各材料进行聚类分析,均将供试材料分为高抗型、中抗型、低抗型、不抗型和敏感型等5类,同时筛选出4份苗期抗旱性较强材料。研究表明,采用15%PEG-6000模拟干旱胁迫处理,利用叶绿素a等5项指标构建的抗旱性度量值及回归预测模型可用于烟草苗期抗旱性评价,干旱胁迫后叶绿素a含量变化可用于快速鉴定烟草苗期抗旱性。

基于混合模型分析烟叶含梗率的遗传特性

烟叶含梗率是卷烟工业采购烟叶的重要评价指标。研究以低含梗率品种NC 82和高含梗率品种韭菜坪2号为亲本,构建P_(1)、P_(2)、F_(1)、F_(2)、BC_(1)和BC_(2)六世代遗传分析群体,采用“主基因+多基因”混合遗传模型对烟叶含梗率性状进行遗传特点分析。结果表明,烟叶含梗率是细胞核基因控制的数量性状,受2对加性-显性主基因+加性-显性多基因相等(MX 2-ADI-ADI)控制,主基因遗传率56.8477%;控制含梗率性状的2对主基因的加性效应和显性效应均为正值,且2对主基因加性效应相等(d_(a)=d_(b)>0),并以加性效应为主,表现出部分显性(0<h_(a)/d_(a)<1,0<h_(b)/d_(b)<1),高含梗率对低含梗率呈部分显性(h_(a)>0、h_(b)>0);BC_(1)群体中含梗率以主基因遗传为主(σ_(mg)^(2)=52.6879%、σ_(pg)^(2)=0%),BC_(2)群体中控制含梗率以多基因为主(σ_(mg)^(2)=4.3478%、σ_(pg)^(2)=58.8661%),低含梗率品种的主基因遗传增效较大。研究表明,烟叶含梗率主要受2对等效主基因遗传效应影响,高含梗率对低含梗率呈部分显性,结果对于筛选烟叶含梗率紧密连锁的分子标记并用于低含梗率分子标记辅助选择育种具有指导意义。

烟草NtPhyA基因的生物信息学分析和功能验证

低温是制约烟叶生产的重要气候因素,为研究PhyA基因在烟草(Nicotiana tabacum L.)应对低温胁迫的功能,本研究通过PCR技术克隆NtPhyA基因,利用生物信息学分析基因序列和蛋白特征;构建NtPhyA过表达载体,并对该基因进行了功能验证。结果表明,NtPhyA基因编码区长度为2 394 bp,编码797个氨基酸,具有典型的PHY家族的PAS、 PHY和GAF motif特殊结构域;蛋白分析显示,NtPhyA蛋白属于不含信号肽的非分泌不稳定亲水性蛋白;亚细胞定位预测该蛋白定位于细胞质中,需转运至细胞核内调节下游基因。对获得的突变体进行低温处理后,与野生型相比,过表达NtPhyA基因的烟草株系脯氨酸含量更低,丙二醛含量和过氧化氢含量增高;转录组研究表明,NtPhyA过表达植株与野生型植株在细胞过程和应激响应上有所不同,能影响抗氧化物质合成和植物激素响应。结果表明,NtPhyA基因能参与烟草的抗寒响应生理过程,可作为提高烟草抗冷育种的候选基因,为深入解析NtPhyA基因参与烟草低温调控机制研究奠定了基础。