前期干旱寡雨条件下移栽期后移对烤烟碳氮代谢和产质量的影响

为探究移栽期后移对干旱寡雨条件下烤烟植株生长和烟叶品质的影响,本研究以K326为材料,当地常规移栽期(5月1日,T1)为参照,研究移栽期后移[(5月10日移栽,T2),(5月20日移栽,T3)]条件下烤烟生长、碳氮代谢关键酶活性、烟叶产质量的变化特征。结果表明,试验点2022年5至10月的降雨量分别为8.38、53.60、159.87、331.60、452.44、536.55 mm(移栽期呈干旱寡雨特征)。移栽期后移促进了烟株生长,与T1处理相比,T2和T3处理的株高分别提高8.13%和4.42%,茎围分别提高5.10%和17.02%,最大叶宽分别提高1.18%和9.62%。移栽期后移抑制烟株碳、氮代谢,与T1处理相比,T2、T3处理烟株蔗糖合成酶、硝酸还原酶活性降低。与常规移栽期相比,移栽期后移处理烟叶的产量和产值无显著差异,烟叶品质和烟叶感官质量得到提升,不同等级烤烟的常规化学成分(氯、钾、总氮含量和钾氯比)等指标均较满足优质烤烟的化学成分要求。综上,在云南地区前期干旱寡雨条件下,适当后移移栽期(即推迟至5月10日至20日)可以保障烟株的正常生长和烟叶品质。本研究结果为优质烟叶生产提供了理论依据。

生长素与钼配施对烤烟上部叶生理代谢及品质的影响

为探究生长素与钼配施对烤烟生理代谢及品质的影响,以‘云烟87’为材料,通过田间试验研究生长素和钼肥对烤烟光合作用、碳氮代谢、物理特性和化学成分的影响。结果表明,与对照相比,打顶后喷施生长素并追施钼肥不同程度地提高了叶片光合色素(叶绿素、类胡萝卜素)含量、气体交换参数(净光合速率、气孔导度、蒸腾速率)值和碳氮代谢酶(淀粉酶、转化酶、硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶)活性;提高了烤后烟叶的叶长、叶宽、单叶重、填充值和抗张力,烟叶钾、总糖、还原糖含量显著增加,总氮、烟碱含量显著降低。生长素和钼肥对烤烟光合色素总变异的贡献率分别为68.85%、13.23%,对气体交换参数总变异的贡献率分别为50.66%、42.63%,对碳氮代谢酶总变异的贡献率分别为40.74%、34.02%,对物理特性总变异的贡献率分别为46.72%、49.55%,对化学成分总变异的贡献率分别为54.94%、36.22%。总的来看,生长素为主要效应因子,喷施生长素20 mg·kg^(-1)并追施钼肥4 mg·株^(-1)的处理在促进生理代谢和提高烟叶品质方面效果最佳。以上研究结果为激素和微量元素在烤烟生产中的合理应用提供了理论基础。

烟草品种间氮素吸收和同化差异研究

为探究不同氮营养条件下烟草氮代谢特性的变化,以烤烟品种NC89和中烟100为试验材料,设置高氮(5.0 mmol·L^(−1))和低氮(0.1 mmol·L^(−1))2个氮素水平,通过测定2个氮素水平下各品种根系中硝酸盐转运蛋白基因与叶片中氮代谢关键调控酶基因表达水平及氮代谢关键酶活性、氮素营养状况、碳氮元素含量、干物质量、根系形态变化等指标,探究不同氮效率烤烟品种间的氮素吸收与同化能力的差异。结果表明,低氮条件下,中烟100的NtNRT1.1和NtNRT1.2基因表达量显著高于NC89,而NtNRT2.3基因则相反,NC89叶片硝酸盐(NO^(-)_(3))和可溶性蛋白含量及地下部分碳氮比值均显著高于中烟100;在2种氮素条件下,NC89叶片中NtNIA1、NtNIA2和NtGS1基因的表达水平显著高于中烟100,谷氨酰胺合成酶活性以及根系NO-3、叶绿素含量和根系形态指标显著优于中烟100。综上,NC89氮素营养状况优于中烟100,且在碳物质合成方面具有优势。以上研究结果为深入解析烟草氮代谢分子机制奠定理论基础。

不同钾肥对水肥一体化下烤烟碳氮代谢与钾吸收的影响

为解决平顶山烟区烤烟钾含量偏低的问题,以烤烟品种中烟100为材料,基于水肥一体化栽培管理,研究了不同钾肥对烤烟碳氮代谢与钾吸收的影响。结果表明:配合水肥一体化四次追施自制钾肥,以及施用缓释钾肥和生物钾肥都能提高烟株光合能力与碳氮代谢水平,促进烟株生长发育,促进效应依次是缓释钾肥>生物钾肥>自制钾肥。施用不同种类钾肥能够提高烟株体内SOD等保护酶的活性,增强烤烟抗性,这种促进效应的基本顺序是生物钾肥>缓释钾肥>自制钾肥。钾代谢相关基因表达分析表明,这三种钾肥的合理使用能够有效促进钾的吸收与转运、减少钾的外排,进而增加烟株中钾的储存。配合水肥一体化四次追施自制钾肥和施用缓释钾肥两个处理对中上部烟叶钾含量有明显的提升作用。

不同品种烤烟氮代谢与类胡萝卜素代谢差异分析

【目的】优质烤烟品种是彰显烟叶产区质量特色的重要保障,探究优质烤烟品种与常规主栽品种在江西烟区大田生育期内氮代谢和类胡萝卜素代谢特征差异,分析优质烤烟品种生理代谢共性特征,为深入挖掘品种特性以及优化品种配套栽培技术提供理论和技术支撑。【方法】以感官质量较好的闽烟312、闽烟12号与常规主栽品种云烟87(CK)为材料,分析不同品种中部叶在关键生育期相关物质组分含量和基因表达量变化。【结果】在类胡萝卜素代谢方面,闽烟312和闽烟12号在现蕾期至脚叶成熟期叶黄素含量达3.27~6.14 mg/g、β-胡萝卜素含量达0.67~1.59 mg/g,均极显著低于云烟87,而在中部叶成熟时两个品种叶黄素含量分别为2.31、2.58 mg/g,极显著高于云烟87的0.17 mg/g和0.44 mg/g;类胡萝卜素合成相关基因主要在旺长期至现蕾期高表达;在腰叶成熟期前,闽烟312和闽烟12号PSY等类胡萝卜素合成相关基因相对表达量整体高于云烟87,最大差值为2.53。在氮代谢方面,闽烟312和闽烟12号在现蕾期至脚叶成熟期总氮含量(1.58%~3.36%)、蛋白质含量(7.14%~14.81%)均极显著低于云烟87,在旺长期至脚叶成熟期NR、NIR1和GS1-5基因表达量高于云烟87,在腰叶成熟期GS1-5基因表达量较低。在相关性分析方面,NIR1、GS1-5基因与PSY、CRTISO等基因及叶黄素、β-胡萝卜素含量均存在显著或极显著正相关性。【结论】氮代谢与类胡萝卜素代谢之间存在显著相关性。与云烟87相比,优质烤烟闽烟312和闽烟12号中部叶在类胡萝卜素代谢方面表现出成熟前类胡萝卜素合成相关基因活性更强、成熟时叶黄素含量更高的特征,在氮代谢方面具有成熟前较高的氮素吸收同化能力、成熟时较低的氮素利用能力。

不同施镁方式对烤烟生长后期生理代谢的影响

为探索烤烟合理的施镁方式,以不施镁肥为对照,设置根部基施、根部追施、根部基施+根部追施、根部基施+叶面追施4个施镁处理,比较不同施镁方式烤烟生长后期生理代谢差异。结果表明:施镁处理中,根部追施处理潜在光合效率、最大光化合效率显著大于根部基施处理及根部基施+根部追施处理。根部追施及根部基施+叶面追施处理蔗糖磷酸合成酶、硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶活性显著高于根部基施处理,增幅分别为12.29%~32.20%、23.38%~53.90%、11.43%~14.29%、19.86%~22.70%、28.30%~32.08%、17.15%~24.65%,丙二醛、H2O2显著低于根部基施处理,降幅分别为5.20%~6.27%、5.77%~20.94%。施镁处理有利于提高烟叶光合作用效率及生理代谢能力,维持叶片细胞结构稳定,提高叶片细胞抗氧化能力。本试验中,根部追施及根部基施+叶面追施镁肥的方式更有利于提高烤烟后期光合作用能力、碳氮代谢能力和抗氧化能力。

锌锰硼配施对雪茄烟叶光合特性、碳氮代谢及品质的影响

为探究配施不同比例锌锰硼元素对雪茄烟叶光合特性、碳氮代谢和品质的影响,以‘德雪1号’为试材,对雪茄烟生育期质体色素含量、净光合速率、碳氮代谢酶活及发酵后烟叶化学成分、锌锰硼元素含量进行分析。结果表明:(1)配施不同比例的锌锰硼元素均能提高雪茄烟烟叶质体色素含量、净光合速率以及烟叶淀粉酶、硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶活性和碳氮代谢产物含量,碳氮代谢更为协调;(2)处理间比较,T2处理(Zn∶Mn∶B=4∶4∶3)较CK(Zn∶Mn∶B=0∶0∶0)发酵后烟叶总糖、还原糖含量分别增加51.39%、66.67%,烟碱、总氮含量分别降低12.08%、20.22%,Zn、Mn、B含量分别提高0.17、1.98、0.65倍,钾氯比、氮碱比协调性较好,符合优质雪茄烟叶生产要求。综上可得,四川省什邡雪茄烟产区宜采用T2处理(Zn∶Mn∶B=4∶4∶3)的锌、锰、硼元素配施比例,T3处理(Zn∶Mn∶B=2∶3∶2)次之,可显著增强雪茄烟叶的光合特性、碳氮代谢强度,改善烟叶品质。

砷对烤烟碳氮代谢及其产量和品质的影响

采用盆栽试验,系统地研究了砷对烤烟全生育期的碳氮代谢及其产量和品质的影响。结果表明,砷毒害对烤烟全生育期的碳代谢有显著影响,抑制了碳的同化和转化,降低了整个生育期的叶绿素含量、光合速率,造成了全生育期可溶性糖的积累,导致了生育后期淀粉含量的降低,最终使碳积累减少。砷毒害也改变了烤烟的氮代谢,造成生育前期氮同化能力的降低,表现出硝酸还原酶(NR)活性下降、总氮和蛋白质含量低于CK。砷毒害烤烟的氮转化表现活跃,提高了其中的游离氨基酸含量和谷氨酸丙酮酸转氨酶(GPT)活性,最终导致烤烟生育中后期总氮和蛋白质的积累,但使整个生育期的烟碱含量降低。研究还表明,砷毒害降低了烤烟的产量和经济性状,增加了叶片中砷的积累,可溶性总糖含量的提高和糖氮比的协调虽好,但烟碱含量的降低和总氮、蛋白质含量的增加,以及糖碱比和氮碱比的失调,不利于碳氮代谢有关的化学品质形成。

氮用量对烤烟成熟期叶片碳氮代谢及萜类代谢相关基因表达的影响

为探索氮用量对烤烟碳氮代谢的影响,在前期不同氮素营养水平上在成熟期统一调亏,分析烤烟叶片糖代谢、氮代谢、淀粉代谢及萜类代谢相关关键基因的表达水平。结果显示:糖代谢中3个关键基因,胞外蔗糖转化酶(Inv)和蔗糖合成酶(SuS)基因随着烟叶的成熟表达量升高,在不同氮水平处理间表达水平差异无统计学意义。蔗糖磷酸合成酶(SPS)基因表达量在烟叶成熟前期随之前施氮量的降低而降低。淀粉代谢中颗粒结合型淀粉合成酶(GBSSI)基因表达量既不受烟叶成熟时期的影响也不受前期供氮水平的影响。氮代谢中硝酸还原酶(NR)基因在不同成熟时期及不同的供氮处理间表达量均无差异。谷氨酰胺合成酶(GS)基因的表达量在烟叶成熟后期呈降低趋势,且受前期供氮水平的影响较大。萜类代谢途径中3-羟-3甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR)基因表达量随着烟叶的成熟先升高再降低,在成熟后期表达量随前期供氮水平的降低而降低。表明在前期供氮水平不一致的基础上于成熟期统一调亏,对成熟后期烟叶氮素的同化吸收过程和萜类代谢影响较大。烟叶糖代谢和淀粉代谢受烟叶成熟时期的影响最大。

不同氮量与氮源下烤烟淀粉酶和转化酶活性动态变化

研究结果表明，在烟叶生长成熟过程中，烟叶中淀粉酶活性变化呈双峰曲线，峰值分别出现在叶片功能盛期和成熟期。在烟叶成熟期以前淀粉酶活性与施氮量呈正相关，成熟期则呈负相关。转化酶活性在叶片功能盛期后逐渐降低，随着施氮水平的提高，转化酶活性提高。

烤烟碳氮代谢与烟叶香吃味关系的研究

本文提出了用碳氮比（C／N）和硝酸还原酶与转化酶的活性比（NR／IV）作为衡量烟叶碳氮代谢协调性和香吃味品质优劣的指标。相关分析表明，烟叶在不同生长发育时期的C／N、NR／IV活性比值、淀粉酶、转化酶、NR活性、蛋白质、烟碱、还原糖、总氨基酸含量与烟叶最终评吸总分存在不同程度的二次曲线相关关系，以C／N和NR／IV活性比值与评吸总分的相关性较大。因此，C／N比值及其动态变化模式可以作为衡量和判断烟叶香吃味品质的理想指标，NR／IV比值可作为重要的参考指标。保持适宜的C／N和NR／IV活性比值，促进碳氮代谢协调发展是获得优良香吃味品质的重要条件。通过对回归方程求最大值，得到在烟苗移栽后43天，73天，90天和烘烤叶的最佳C／N值分别为10．59，11．51，15．22，18．86和17.11，其理想的变化模式为：移栽后60天以前，碳氮比增长缓慢，60天以后，进入快速增长期。

红光和蓝光对烟叶生长、碳氮代谢和品质的影响

增加红光比例对叶面积的增加有一定的促进作用,但使比叶重降低,叶片变薄,较高的红光比例可使叶绿素含量下降,叶色减淡,转化酶活性提高,净光合速率增加,叶片总碳、还原糖含量增高,总氮、蛋白质含量下降,C/N你明显增加,碳代谢增强,在施氮水平过高时,生育后期增加红光比例有利于促进碳氮代谢的协调.增加蓝光比例对叶片生长具有一定的抑制效应,叶片长、宽和叶面积减小,但可促使比叶重和干鲜比增加,叶片加厚,叶绿素含量增加.增加蓝光比例可以提高硝酸还原酶活性和呼吸速率,降低净光合速率,使叶片总氮、蛋白质、氨基酸含量提高,使氮代谢增强,C/N降低.

不同施氮水平和氮素来源烟叶碳氮比及其与碳氮代谢的关系

研究表明，烟叶在发育和成熟过程中碳氮比逐渐增加并表现一个快速增长期，随着施氮水平的增加而趋于推迟和不明显。烟叶烘烤后碳氮比有所下降。烟叶碳氮比变化与含氮量相关性大于含碳量，后者在烟叶发育过程中变幅较小，但在施氮水平低时，表现由升到降的变化。烟叶C／N与NR活性、蛋白酶活性、蛋白质含量、还原糖含量、烟碱含量有密切关系，且随着叶片发育和成熟，相关系数加大，大于总施氮量、无机氮施量和有机氮施量与它们的相关性。后期C／N与碳氮代谢物质的相关性表现为：NR活性＞蛋白质含量＞还原糖含量＞烟碱含量。烟叶发育和成熟过程中NR活性和蛋白质含量降低，烟碱和还原糖含量升高，但在不同施氮水平和氮素来源下其变化模式有显著差异。在同一施氮水平下有机氮和无机氮适当配比，有利于调节C／N和碳氮代谢。

氮素营养水平对衰老期烟叶氮代谢的影响及品种间差异

为揭示品种间烟叶品质的差异和筛选耐氮肥品种,研究了烤烟品种在不同氮素营养条件下氮代谢的差异。结果表明:氮低效与氮高效品种相比,可溶性蛋白和总氮降解量大,谷氨酰胺合成酶(GS)活性低,降幅大,谷氨酸脱氢酶(GDH)活性高,硝酸还原酶(NR)活性低,氨气补偿点高,品种间差异显著。随着施氮量的增加,氮低效品种氮素营养物质降解量百分数高,GS活性降幅大且受施氮量影响较小,GDH活性和氨气挥发潜力增大,与氮高效品种相比差异显著。NC89和豫烟10号分别在施氮量在45.00和60.00 kg·hm-2时氮代谢生理强度最大,而且豫烟10号各处理间差异小于NC89。说明不同氮效率品种烟叶的氮素再同化和转移能力存在差异,氮低效品种对氮素再同化量小,再转移量大,对氮素的应用范围广,调节能力强,而氮高效品种再同化量大,转移量小,对氮素的应用范围小,调节能力弱。烟叶衰老期氮代谢与烟叶衰老速度有关,其中GS对NH4+的再同化能力和质外体对NH4+的转移能力起主导作用。

钾素营养对烟株氮代谢及烟叶品质形成的影响

通过不同钾肥施用量(K2O()0,90,180,270,360kg/hm2)田间试验,研究了钾营养对烤烟氮代谢及烟叶品质形成的影响。结果表明,在0～270kg/hm2范围内,烟叶硝酸还原酶活性和全氮含量、蛋白质含量在烤烟生长前期随着施钾量的增加而增加,而在生长后期随着施钾量的增加而减少;烟叶烟碱含量随着施钾量的增加而减少。总体看来,钾营养促进了烟株碳氮代谢的协调,有利于优质烟叶的形成。在试验条件下,烤烟的适宜施钾量为270kgK2O/hm2。

打顶后喷施油菜素内酯和生长素对烤烟田间生长、碳氮代谢及烟叶品质的影响

通过田间试验研究了打顶后喷施油菜素内酯(BR)和生长素(IAA)对烤烟田间生长、碳氮代谢及烟叶品质的影响。试验共设置6个处理,分别为:T1,清水;T2,10 mg?kg?1 BR;T3,10 mg?kg?1 IAA;T4,20 mg?kg?1 IAA;T5,10 mg?kg?1 IAA+10 mg?kg?1 BR;T6,20 mg?kg?1 IAA+10 mg?kg?1 BR。在打顶当天、打顶后15 d和30 d时测定烟株顶部5片烟叶的叶面积和各部位的干物质重,在打顶当天、打顶后10 d、20 d、30 d时测定烟株碳氮代谢关键酶的活性。结果表明:1)打顶后喷施油菜素内酯和生长素能不同程度地促进上部烟叶开片,促进烟株根系生长,提高上部烟叶的产量,且以二者同时喷施时效果较好;2)除对照处理外,各处理的硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性均表现为先升高后降低,蔗糖转化酶和淀粉酶活性均表现为先降低后略微升高的变化趋势,说明打顶后喷施油菜素内酯和生长素能增强烟株的碳氮代谢强度,但在一定程度上推迟了烟叶成熟落黄时期,延长了生育期;3)打顶后喷施油菜素内酯和生长素可以有效提高烟叶钾含量、钾氯比、有机钾指数,并降低中、上部烟叶的烟碱和氯含量,且以对上部叶的作用效果最为明显,以二者同时施用时作用效果最好;4)处理T6(20 mg?kg?1 IAA+10 mg?kg?1 BR)促进烟株生长和提高烟叶品质的效果最佳,能使上部烟叶的钾含量、钾氯比、有机钾指数相对于对照T1分别提高40.9%、68.5%和0.524,使氯含量和烟碱分别降低16.2%和16.3%。总的来看,打顶后喷施油菜素内酯和生长素可以促进烟株生长,增强碳氮代谢,提高烟叶钾含量、钾氯比和有机钾指数,降低烟碱和氯含量,进而提高烟叶的产质量。

不同施氮量烤烟氮素代谢差异及其对香气前体物形成的影响

为了探索烤烟品种氮素代谢差异对烟叶香气前体物形成的影响,运用大田施肥试验,测定了不同施氮水平下豫烟10号和中烟203成熟过程中的氮素代谢产物和相关酶活性的变化,同时测定了类胡萝卜素和多酚含量。结果表明,品种间GS、GDH等氮素代谢相关酶活性不同决定了氮素转化方式和转移规律,是导致基因型间氮素代谢差异的重要因素。类胡萝卜素和多酚含量与氮代谢产物和相关酶活性的相关性分析:在生长成熟前期类胡萝卜素含量与GS的相关系数达0.515*,在成熟后期与GS、GDH的相关系数分别达0.664**和0.645**;在整个成熟期多酚含量与NR的相关系数达到-0.524**。品种间比较说明烤烟成熟前期氮代谢旺盛有利于类胡萝卜素的形成,成熟后期氮代谢强度减弱有利于类胡萝卜素降解产物的形成;烤烟成熟期NR活性低,硝酸盐积累则多酚的形成受到抑制。

N、P互作对烤烟碳氮代谢关键酶活性的影响

通过大田试验研究了氮磷互作对烤烟碳氮代谢关键酶活性和叶绿素含量的影响。结果表明:钾肥施用量一定的情况下,随着氮素水平的提高,烟叶硝酸还原酶活性在团棵期、旺长期呈上升趋势,转化酶活性下降时间前移,淀粉酶活性在中后期也增加,Chl含量在叶片生长前期升高速度加快。施磷量45～105 kg/hm2范围内增加团棵期NR活性;施磷量105 kg/hm2和135 kg/hm2对转化酶活性影响无显著差异;增加施磷量可以明显增加叶片中后期淀粉酶的活性;施氮量为60 kg/hm2水平下,施磷量45～105kg/hm2范围内提高Chl含量。总体来看,中氮水平能使碳氮代谢适时转化,满足优质烟叶的生长要求,氮用量为60 kg/hm2水平下,m(N):m(P2O5):m(K2O)=1:1.75:3.375的肥料配比相对有利于烤烟的生长发育。

土壤C/N比对烤烟碳氮代谢关键酶活性和烟叶品质影响的研究

2009年采用盆栽试验,在河南农业大学科教园区通过添加腐熟的小麦秸秆来调节土壤的碳氮比,进而研究土壤碳氮比对烤烟碳氮代谢关键酶活性和烟叶品质的影响。结果表明：随着土壤碳氮比的增加,硝酸还原酶、转化酶和淀粉酶的活性逐渐增加,烤后烟叶总糖和还原糖的含量、中性香气物质的总量、还原糖/烟碱有不同程度的增加,烟碱、总氮含量以及氮碱比逐渐减少。土壤碳氮比在24~28之间时,有利于促进烤烟碳氮代谢平衡,协调烤后烟叶化学成分。

施氮量对烤烟成熟期中部烟叶碳氮代谢及相关基因表达的影响

为探明不同施氮量处理对烤烟碳氮代谢的影响,以烤烟品种豫烟10号为材料进行试验,施氮量分别设置低氮(22.5 kg/hm^2)、中氮(26.25 kg/hm^2)和高氮(30 kg/hm^2)3个处理,研究烤烟成熟期中部烟叶细胞的超微结构、碳氮代谢产物的变化规律和碳氮代谢途径相关基因的表达模式。结果表明:随土壤氮肥施用量的增加,烟叶细胞中淀粉粒体积增大,烟叶总糖和还原糖含量降低,淀粉和总氮含量增加。碳代谢关键基因AGPase的表达量随烟叶的生长而增加,但增加量随施氮量的增加而逐渐减少;氮代谢关键基因NR的表达量则随施氮量的增加而下降。