K326全基因组分子模块库构建及其农艺、抗病性状评价

为构建烟草全基因组模块库,开展烟草分子模块育种,以K326为轮回亲本,烤烟OX2028和香料烟Samsun为供体亲本,经过杂交、连续多代回交、自交,最终获得两套以K326为背景,覆盖供体亲本整个基因组的分子模块库。分子模块的基因组大部分回复到了轮回亲本K326,其田间农艺及抗病性等重要性状偏向亲本K326,不同材料间存在较广泛的遗传变异;群体的基本农艺性状呈现连续的正态或近似正态分布,符合数量性状的表型分布特性;鉴定了7个重要性状显著改变的分子模块,其中较K326中上部叶片开片明显改善的材料32份,叶数明显提高的材料25份,TMV、CMV、PVY病毒病抗性明显提高的材料分别为111、25和5份,黑胫病、青枯病抗性显著提高的材料44和52份。构建的烟草分子模块库可用于后续开展烟草重要性状的QTL定位和基因功能研究。

亚适低温影响植物生长及氮营养的分子生理机制研究进展

早春低温是限制植物生长的环境因子之一,低温胁迫将导致作物严重减产、品质下降、养分利用效率降低。目前,相关研究多关注于温度在15℃以下的植物生理及分子调控过程网络。增施氮肥或激素等能提高植物耐寒能力,总结了亚适低温对植物的生长表型、代谢生理以及氮利用的影响,讨论了植物响应亚适低温并调控氮吸收利用的生物学机制,以期为深入解析植物在亚适低温下的氮高效利用及其分子生理机制提供参考。

气候和土壤及其互作对烟叶物理性状的影响

为探讨土壤和气候及其互作对烟叶物理性状的影响,在湖南烟区选择具有代表性的永州市、浏阳市、桑植县进行客土盆栽试验。结果表明:①不同物理性状指标受气候和土壤的影响强弱依次为单叶重、叶片厚度、平衡含水率、叶宽、叶长;其中,单叶重、叶片厚度、平衡含水率属中等变异强度,叶宽、叶长属弱变异强度。②土壤和气候及其互作效应对不同烟叶物理性状指标的影响不一样,叶长、叶宽、叶片厚度、单叶重主要受气候因子以及气候与土壤互作的影响,其中气候的影响最大,土壤影响可能性较小;平衡含水率主要受气候因子的影响,土壤以及气候与土壤互作的影响相对较小;气候对烟叶物理性状总变异贡献率为55.60%,土壤9.42%,气候与土壤互作为34.48%,气候是影响湖南烟区烟叶物理性状的关键生态因素。③大田生长不同时期的气候因子对烟叶物理性状影响的强弱不同,但都以地温影响最大。④土壤主要养分中全氮对烟叶物理性状影响最大;土壤中微量元素中有效钼对烟叶物理性状影响最大。

二氯喹啉酸胁迫下降解菌对烤烟叶片中活性氧及保护酶的影响

研究了二氯喹啉酸胁迫条件下,向土壤施入降解菌对烤烟叶片中活性氧及保护酶的影响。结果表明,移栽后20 d时,与对照相比,施入降解菌能降低烟叶中超氧阴离子自由基(O2.-)、羟自由基(.OH)、过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量,分别降低了23%、39%、25%、49%;能提高烟叶中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)及过氧化物酶(POD)活性,分别提高了66%、51%、48%。总体上,随着降解菌施入量的增加,烟叶中防御酶活性提高,MDA和活性氧含量降低,在每克干土中施入降解菌量为3×1010个时缓解二氯喹啉酸胁迫效果最好。

外源钙对二氯喹啉酸胁迫下烤烟活性氧及保护酶的修复效应

研究了喷施不同浓度CaCl2溶液对二氯喹啉酸胁迫下烤烟活性氧和保护酶的修复效应。结果表明,同正常烟叶相比,二氯喹啉酸胁迫下的烤烟叶片超氧阴离子(O2.-)、羟自由基(.OH)、过氧化氢(H2O2)、丙二醛(MDA)及脯氨酸含量升高,而超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化物酶(POD)活性下降;受害烟株喷施外源钙后,烟叶中O2.-、.OH、H2O2、MDA含量降低,SOD、POD活性提高,脯氨酸含量升高,与受害对照相比,喷施10mmol/L外源钙处理20d时,烟叶中O2.-、.OH、H2O2及MDA含量分别降低60%、49%、38%、42%;SOD、POD活性分别提高21%、81%;脯氨酸含量增加77%。喷施外源钙对二氯喹啉酸胁迫下烟叶生长有一定的修复作用,且喷施10mmol/L CaCl2时修复效果最佳。

多雨地区烤烟对基肥和追肥氮的利用率

2007年在湖南浏阳烟草研究所采用大田随机区组试验,以烟草品种K326为材料,运用15N同位素示踪技术研究了多雨地区烤烟不同生育期对基肥和追肥中氮素的利用率。结果表明,烤烟在伸根期和旺长期以吸收肥料氮为主,成熟期以吸收土壤氮为主。在相同施氮量条件下随追肥比例增大,烤烟对基肥氮的吸收量减少,对追肥氮的吸收量增加,对基肥的利用率升高,对追肥的利用率降低,但各生育期烤烟对追肥的利用率都显著高于基肥。随追肥比例增大,烟叶采收结束后基肥氮在土壤中的残留量降低,追肥氮的残留量增加,但肥料氮的总残留量和损失量减少。因此,适当增大追肥比例可以提高多雨地区烤烟氮肥利用率。

土壤栽培条件下根系生长非扰动观测根箱及其应用

原位观察土壤中根系的生长情况是一个难题。该文提出了一种土壤栽培条件下根系生长非扰动观测根箱,并以栽种烟草为例说明其应用。该装置由生长室、水肥供应系统、图像捕获与分析系统构成。烟草根系在生长室中生长,水肥供应系统独立调节各分室的水肥供应。利用数码相机定期捕获观察面的根系图像,再用ImageJ软件分析数据,即可实现根系的定量观测。结果表明,烟草根系伸长速率在移栽后第35天和第46天出现2个增长高峰,其峰值分别为54.58和185.69cm/d。根系深度与宽度的比值随生长时间呈现"V"形曲线。根系的快速生长区域具有下移的趋势。比较生长室观察面所得数据和挖掘根箱获得的数据,结果表明,>20～40cm土层根系最多,2种方法所得到的根长在各土层的分布趋势基本一致、相关性显著,表明本装置可应用于土壤栽培条件下根系生长的非扰动观测。

中间香型烟叶特色彰显度与主要化学成分的相关及通径分析

为了解中间香型烟叶特色彰显度与烟叶主要化学成分的关系,对国内不同中间香型产区烟叶主要化学成分及派生值与中间香型特色彰显度进行了简单相关和通径分析。结果表明,烟碱和钾氯比与中间香型特色彰显度呈极显著或显著正相关;两糖比、蛋白质、氮碱比、氯、总氮和糖碱比与中间香型特色彰显度呈极显著或显著负相关。通径分析表明,烟碱、总氮、氯、蛋白质和糖碱比直接影响中间香型特色彰显度,两糖比主要间接影响中间香型特色彰显度,氮碱比和钾氯比对中间香型特色彰显度的影响间接效应大于直接效应。

湘西植烟土壤pH时空变异及其主要驱动因素

【目的】研究湘西州烟区土壤pH时空变异特征,为湘西烟区土壤pH调节提供科学依据。【方法】以湘西州2000年和2015年耕层土壤pH值为研究对象,利用多元统计学和地统计学方法分析了土壤pH时空变异特征及其影响因素。【结果】湘西植烟土壤pH均值由6.21下降至6.12,同时表现出最小值变小,而变异系数、最大值、极差均变大的规律,说明湘西植烟土壤pH在大幅下降的同时,其变异也在增大。地学统计分析结果显示,2000年和2015年植烟土壤pH空间结构模型分别符合指数模型和球状模型,Moran’s I变小,分形维数变大,块金效应由58.17%增加至64.13%,表明空间变异主要由结构因子和随机因子共同决定,且随机因子的影响效应在增强;空间分布表现为不同等级插花状分布,土壤pH"极低"、"低"、"高"和"极高"等级的面积显著增加,分别增加了2.61、6.48、4.39和0.17个百分点,而"适宜"等级的面积则下降了13.65个百分点。影响因素的分析结果显示,交换性钙、交换性镁、有效硫、有机质、粘粒(<0.002 mm)、粉粒(0.02~0.002mm)和碱解氮是植烟土壤pH的主控因素,7项指标对植烟土壤pH的累计解释能力达83.8%,其中以交换性钙的独立解释能力最大,可解释其变异的60.6%,交换性钙、交换性镁和有机质为主要控酸因子,有效硫和碱解氮为土壤主要致酸因子。【结论】长期施用不同化学肥料和有机物料,湘西植烟土壤的pH变异程度在加大,适宜等级的土壤面积总体上减少。交换性钙是土壤pH升高的主要驱动因素,而有效硫和碱解氮是土壤pH降低的主要驱动因素。因此,湘西植烟土壤需要增加含钙物料的投入,控制含硫物料的投入以及化学氮肥的使用,以维持土壤的可持续利用。

博德特氏菌HN36对土壤酶活性和呼吸强度的影响

研究了博德特氏菌HN36(Bordetella sp.)对受二氯喹啉酸污染土壤中的土壤酶活性和呼吸强度的影响。结果表明,与对照相比,加入HN36后均能提高土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、多酚氧化酶、脲酶及碱性磷酸酶酶活性和呼吸强度,且随着接种量的增加而增强。当接种量为3×1010个.g-1干土时,效果最好。

土壤与气候及其互作对湖南烤烟还原糖与总植物碱含量的影响

为探讨土壤和气候及其互作对湖南烤烟品质的影响,在其它栽培条件一致的前提下,分别在湖南相距较远的3个主产烟区(湘西北桑植县、湘中浏阳市、湘南永州市)将各自本土和另2个产地客土同地盆栽烤烟K326,在烟叶收获期取各处理的中部烟叶分别检测其还原糖与总植物碱的含量,并统计分析土壤和气候及其互作对这两个指标的影响。结果表明,在湖南主产烟区,不同气候条件下生长的烤烟还原糖与总植物碱含量存在显著差异;而不同地区土壤条件下种植的烤烟这两项化学成分含量差异均没达到显著水平。土壤和气候及其互作效应对这两个化学指标含量变异的贡献率不一样,气候对它们变异的贡献率为72%、60%;其次为气候与土壤的互作效应,对其贡献率分别为15%、23%;土壤对其贡献率均仅为4%。灰色关联分析结果表明,这两个烤烟化学指标与湖南主产烟区土壤因子的关联程度不大,而与烤烟不同发育时期的日照时数、地温和相对湿度等气候因子的相关性较大,如与烤烟还原糖关联度较大的前5个因子为伸根期的日照时数、昼夜温差和相对湿度、成熟期和旺长期的10 cm地温。湖南主产烟区烤烟还原糖与总植物碱含量受气候因素的影响远大于受土壤因素的影响,气候因素是影响湖南主产区烤烟化学成分的关键生态因子。

烤烟新品种中烟300选育及其特征特性

中烟300是以定向改良主栽烤烟品种K326的病毒病抗性为育种目标,以K326为母本、3个抗病毒病烟草种质为父本,经过杂交、复交,连续多代回交,利用与病毒病抗性紧密连锁的分子标记辅助选择,结合常规育种定向改良,育成的抗病毒病新品种,于2018年12月通过全国烟草品种审定委员会审定。品种试验结果显示,中烟300田间长势长相、主要植物学性状和农艺性状、主要经济性状与对照K326无明显差异;工业评价结果显示,中烟300烟叶外观质量、物理特性、化学成分、感官质量与对照K326相当;抗病性鉴定结果显示,中烟300对病毒病抗性突出,对TMV免疫、抗CMV和PVY,其他病害抗性与对照K326基本一致。中烟300的培育,既解决了K326主要病毒病抗性差的问题,又保持了K326其他主要性状不变,实现了预期育种目标。

一种烟草专用促根剂对烤烟根系生长的影响

如何促进烤烟根系发育在烟叶生产中一直备受关注。本研究探讨了一种烟草专用促根剂对烤烟根系生长的影响。结果发现,移栽时促根剂灌穴施肥方式对根系生长的促进作用显著高于灌根和蘸根方式。在烤烟移栽后45 d内,促根剂灌根能明显促进烤烟生根和根系生物量的增加。与等量NPK对照相比,烟草专用促根剂能缩短移栽后烤烟还苗期28 h,烤烟总根数增加18.3%,根系干重增加25%,并且烤烟氮磷钾的吸收量增加28.3%～50.3%,利用率分别提高2.9%、2.7%和4.8%。烟草专用促根剂是通过增加烤烟二级侧根的数量促进根系生长和养分吸收的,其二级侧根数量比等量NPK处理增加了36.6%。因此,此种烟草专用促根剂对促进烤烟根系生长、提高养分利用率具有重要意义。

不同烟区烤烟的化学成分比较

为了解不同烟区的烤烟质量差异,分析比较了湖南江华、安徽宣城和贵州余庆等产区的烤烟化学成分。结果表明,3个烟区烤烟化学成分含量存在着显著差异,江华烟叶较高的巨豆三烯酮含量,余庆烟叶较高的苯甲醇和苯乙醇含量,以及皖南烟叶较高的总糖、还原糖、糠醛和大马烯酮含量是其有别于其它产区烤烟的特点之一。相似性和主成分分析结果,宣城和余庆烟叶化学成分相对较为接近,而江华与宣城烟叶的差异相对较大。

不同微生物制剂对二氯喹啉酸胁迫下烟草根际土壤生物活性的影响

通过盆栽试验,在二氯喹啉酸胁迫下用不同的微生物制剂处理烟草,研究了根际土壤中微生物群落及酶活性的变化。结果表明,烟草根际土壤受二氯喹啉酸危害的各项指标均下降;根际土壤中真菌、细菌和放线菌的数量,以及脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性均高于受害土壤,但低于健康土壤,复合微生物制剂的效果好于微生物菌剂,其次是生物菌肥,因此,受二氯喹啉酸危害的烟草根际土壤健康质量具有修复作用。

双转光膜对棚温及烟苗生长与生理特性的影响

3年大棚烟草漂浮育苗试验表明:采用单基双能转光剂、光质和光强可以调控的双转光膜能同时将日光中对光合作用无效或低效的紫外光和绿黄光转变为对光合作用高效的蓝光、红光,具有显著的增温效应和促进烟苗生长的作用。双转光膜能显著提高叶片叶绿素含量和净光合速率,增加烟苗根、茎、叶干重及其淀粉、可溶性糖和粗纤维素含量;在冬季和早春,双转光膜能提高大棚温度1.7℃。采用双转光膜育苗有利于提高烟苗的抗逆性,培育壮苗。

种植密度对烟草冠层辐射和群体光合作用的影响

烟草群体光合能力是烟叶产量和品质形成的基础,种植密度是调节烟草个体生长和群体发展的重要因素。以烤烟品种‘云烟85’为材料,设置3个种植密度(D1:16 529株·hm^(-2);D2:18 182株·hm^(-2);D3:20 202株·hm^(-2))处理,研究密度对烟草群体叶面积动态、冠层辐射、群体光合作用及经济性状的影响。结果表明,烤烟群体发展动态表现为圆顶期叶面积指数(LAI)最大,行间叶尖距和冠层透光率最低,以后随着叶片的成熟采收,LAI逐渐减小,行间叶尖距和冠层透光率逐步增大。与此相应,群体光合速率(RCP)也以圆顶期较高。同一时期不同处理间相比,随密度增加LAI增大,行间叶尖距和冠层透光率减小。群体光合速率随密度的变化表现为,在圆顶期从D1到D2群体光合速率增加,从D2到D3有所下降,中部叶片采收后3个密度间差异不显著。相关分析表明,LAI与叶尖距、透光率呈显著负相关,与群体光合速率呈正相关,但不显著。表明群体光合速率并非随密度增大而持续提高,密度过大时,反而导致群体光合速率下降。产量和产值从D1到D2显著增加,从D2到D3则有所下降,上等烟比例以D2最高。从群体发展的协调性、田间管理的方便性及生产成本等综合考虑,烤烟品种云烟85的种植密度以18 182株·hm^(-2)左右较为适宜。

种植密度对烤烟叶片碳同化能力及同化产物分配的影响

以烤烟品种K326为材料,设置D1(16 529株/hm2)、D2(18 182株/hm2)、D3(20 202株/hm2)3个种植密度处理,于圆顶期对各处理烟株上、中、下3个部位叶片进行13C同位素标记,研究了烤烟不同部位叶片的碳同化能力差异和同化产物的分配特点,并探讨了种植密度对烤烟叶片碳同化能力差异和同化产物分配的调节效应。结果表明,烤烟不同部位叶片的13C同化能力表现为中部叶>上部叶>下部叶;同一叶片不同区段13C同化能力大小依次为叶中部>叶基部>叶尖部。上部叶的13C同化产物平均有19.71%运往根系,42.22%运往茎秆,38.07%留在叶片且大部分留在被标记的上部叶;中部叶的13C同化产物有33.42%运往根系,26.00%运往茎秆,40.58%留在叶片且大部分留在被标记的中部叶;下部叶的13C同化产物有33.67%运往根系,23.72%运往茎秆,42.61%留在叶片且大部分留在被标记的下部叶。上部叶的13C同化产物向茎秆的中部供应较多,中部叶和下部叶的13C同化产物向茎秆基部分配较多。随着种植密度增大,叶片的碳同化能力降低,向根、茎分配的同化产物量减少,尤其是在较高的种植密度(D3)下,各部位叶片的碳同化能力显著降低。综上,烟叶产量和品质形成的物质基础主要来源于烟叶生长期间自身的同化作用,种植密度对烤烟叶片的13C同化能力具有显著影响,在设置试验条件下,18 182株/hm2左右的种植密度有利于提高烤烟叶片碳同化能力和协调同化产物的运输分配。

施氮量对烤烟叶片碳同化能力及同化产物分配的影响

以烤烟(Nicotiana tabacum)品种K 326为材料,采用稳定同位素13C标记技术,研究了烤烟圆顶后1周不同部位叶片、同一叶片不同区段的13C同化能力差异及同化物运输分配的特点,探讨了施氮量对烤烟叶片碳同化能力及同化物分配的影响。结果表明,烤烟不同部位叶片13C同化能力表现为中部叶>上部叶>下部叶;同一叶片不同区段13C同化能力依次为叶中部>叶基部>叶尖部。随施氮量增加,上部叶和下部叶的13C同化能力有增大的趋势,而中部叶的13C同化能力以中等施氮量处理(N2)最大。各部位叶片的13C同化产物主要分配于相应部位叶片及根和茎中,增加施氮量具有促进上部叶同化物向根部和茎部运输分配的趋势。

不同土壤类型上氮素形态配比对烤烟生长发育及产质量的影响

2008年,在云南省通海河西镇水稻土、楚雄子午镇紫色土、寻甸大河桥黄壤土、宜良马街红壤上,研究了不同的氮素形态配比对烤烟的生长发育及产质量的影响。通过对农艺性状、经济性状、化学成分和矿质元素的分析,结果表明:在宜良马街的红壤、楚雄子午镇的紫色土、寻甸大河桥的黄壤上以硝态氮占总氮比例40%～60%左右的处理有利于烤烟品质的提高,在通海河西镇的水稻土上以硝态氮占总氮比例40%左右的处理有利于烤烟品质的提高。