中国烟草种质资源分发利用情况分析

烟草种质资源是烟草新品种选育、遗传理论研究、生物技术研究和烟叶生产的宝贵资源和重要战略物资,也是我国烟草行业能否健康快速发展的关键所在。本文详细统计分析了1983-2014年这32年间我国烟草种质资源的分发利用情况,尤其是自2007年国家烟草专卖局正式启动"中国烟草种质资源平台建设"专项以来我国烟草种质资源的利用效果。阐述了当前我国烟草种质资源收集保存和利用研究上存在的问题,并提出了今后加强完善我国烟草种质资源工作的相关对策。旨在为我国烟草种质资源的进一步收集、保存以及更加全面充分的利用提供理论和应用基础。

我国烟草育苗技术现状分析

概要介绍了我国烟草集约化育苗的发展。分析了当前我国烟草漂浮育苗、托盘育苗、湿润育苗和砂培育苗四种主要集约化育苗技术的现状和技术优势,剖析了四种育苗方式存在的主要问题及解决途径。对当前育苗存在的其他问题进行分析并提出建议。

新型烟草制品未来发展探讨

在愈来愈严峻的控烟形势下,国内外烟草生产者把研究和开发下一代烟草制品或替代品作为发展的重要目标和竞争焦点,我国在新型烟草制品研发领域尚处于起步阶段。概述了当前国内外主要新型烟草制品的特点及发展现状,分析了我国发展新型烟草制品面临的问题与优势,探讨了新型烟草制品在我国未来发展的方向。

烟草苯丙烷代谢途径关键酶肉桂酸-4-羟化酶、4-香豆酸-辅酶A基因的分离及表达特性分析

肉桂酸-4-羟化酶(C4H)、4-香豆酸-辅酶A(4CL)是烟草苯丙烷代谢途径的关键酶,其多酚类产物与烟草品质密切相关。本研究以酚类物质含量合成差异较大的2个烤烟品种红花大金元(HD)和K326为试验材料,利用同源克隆技术获得这2种烟草Ntc4h和Nt4cl基因的cDNA序列并进行表达特性分析。结果表明,在2个品种中Ntc4h和Nt4cl各有2个同源基因,Ntc4h1、Ntc4h2、Nt4cl1和Nt4cl2的ORF长度分别为1518 bp、1518 bp、1644 bp和1629 bp。Nt4cl1、Ntc4h1和Ntc4h2在编码序列上存在品种间差异。实时荧光定量PCR分析结果表明,该2种酶的基因在烟草中具有明显的时空表达特异性,2种酶基因在根、茎、叶、花和萼片中都有表达,在茎的木质部和韧皮部中的表达量均显著高于其他组织;在圆顶期和适熟期表达水平较高,在适熟期达到最高;且两品种中的表达模式存在差异。

烟草废弃物沼气化利用可行性

沼气发酵是农业废弃物进行资源化利用的有效手段。相对于传统农业废弃物,烟草废弃物含有烟碱,可能存在病原物等特点会制约其利用沼气发酵技术进行资源化利用。因此,文章从烟草秸秆和废弃烟叶特性入手,在分析了目前的主要资源化利用技术的优缺点之后,讨论了烟草废弃物在产沼气潜力、沼气烤烟、沼气卫生及沼肥安全回用等方面的特性、制约因素、技术可行性和部分工艺条件。在综合分析的基础之上得出,在满足一定工艺条件时,烟草废弃物沼气化利用是可行的。针对可能的制约因素,文章提出了烟草废弃物沼气化利用在基础研究、技术开发和模式应用领域的发展方向。

干旱胁迫对烟草不同部位细胞程序化死亡的影响

为了解干旱胁迫对烟草不同部位细胞程序化死亡的影响,以中烟100(不耐旱)和农大202(耐旱)为材料,采用2.5%PEG-6000模拟干旱,分析了不同耐旱性材料表型差异,用DNALadder法、TUNEL法测定烟草不同部位细胞程序化死亡发生的时间及程度差异。结果表明:(1)干旱胁迫下,农大202和中烟100的生物量、根长、根直径均较对照下降,其中中烟100下降幅度更大且与对照达到极显著差异;(2)中烟100在干旱胁迫第3天,各部位均已发生PCD,但是不同部位对干旱胁迫的响应不同,叶片、侧根的PCD发生程度相近,根尖细胞发生程度明显高于叶片及侧根;(3)根据定位观察可知侧根皮层细胞以及远离叶脉的细胞较早发生PCD;(4)烟草的耐旱性越强,PCD发生较迟,发生程度也越弱。综上所述,干旱胁迫下烟草不同部位细胞发生PCD的时间和特征是有差异的,耐旱性不同的品种发生PCD的时间也是有差异的。

火土灰对烟草苗期根系生长及根际养分的影响

为明确火土灰对烟草根系生长的影响,采用盆栽试验研究了火土灰不同施用量(CK:不施火土灰,T1:2%火土灰,T2:4%火土灰,T3:8%火土灰)对烟草苗期根际土壤pH、土壤养分、根系形态及烟苗氮磷钾养分吸收的影响。结果表明:(1)与CK相比,不同火土灰处理均能显著提高根际土壤速效钾和有效磷含量,而降低根际pH 0.37~0.59个单位;(2)与CK相比,T1、T2与T3处理烟株地上部干物质量分别增加21.94%、38.76%和80.24%,根系干物质量分别增加67.50%、92.50%和87.50%;施用火土灰处理能显著增加植株根系总根长、根系表面积和根系体积;(3)与CK相比,不同火土灰处理能显著增加烟株地上部氮磷钾积累37.88%~88.05%、48.95%~55.77%和34.16%~109.33%;显著增加根系氮磷钾元素积累量71.17%~97.75%、45.34%~66.91%和87.27%~128.99%。综上,施用8%火土灰在改善土壤养分、增加烟株苗期生物量以及提升烟株养分积累方面均具有显著效果。

小麦秸秆及其生物炭对植烟土壤养分、酶活性及细菌群落结构的影响

采用大田试验,研究常规施肥(CK)、CK+施用小麦秸秆,还田量6.75 t/hm^(2)(WS)、CK+施用小麦秸秆生物炭,还田量2.25 t/hm^(2)(BC)3个处理,烤烟生长季后土壤养分、酶活性变化,并结合高通量测序技术手段获取的土壤细菌群落结构和多样性结果,探讨影响细菌群落的主控环境因子。结果表明:与CK处理相比,WS处理显著提升了土壤碱解氮(AN)、有效磷(AP)、全氮(TN)和有机碳(TOC)含量,增幅分别为78.11%、100.81%、21.65%和20.71%;显著提升了土壤蔗糖酶活性,增幅为112.54%;显著提高了16S基因型细菌Shannon指数、ACE指数和Chao 1指数,增幅分别为2.64%、14.18%和14.19%;BC处理总有机碳含量较CK显著增加了74.93%,全钾(TK)含量显著提高了21.93%,土壤酶活性、土壤细菌多样性和丰富度指数则变化较小;变形菌门(Proteobacteria)为各处理nosZ基因型反硝化细菌群落、16S基因型细菌群落和AOA细菌群落共同的优势菌门;PCoA分析显示,秸秆及秸秆生物炭还田使植烟土壤中16S基因型细菌群落结构发生改变;冗余分析进一步指出,总有机碳是引起该细菌群落变化(r^(2)=0.627,P<0.05)的主要环境因子,不同处理对nosZ基因型反硝化细菌、AOA和AOB细菌群落结构影响较小。综上,秸秆还田有利于提高土壤养分含量、土壤酶活性及16S基因型细菌多样性,秸秆生物炭更有利于土壤总有机碳外的积累;秸秆及秸秆生物炭使16S基因型细菌群落结构发生改变,总有机碳是引起细菌群落变化的主控环境因子。

耕作深度对植烟土壤理化特征及氨氧化微生物的影响

【目的】研究耕作深度对植烟土壤理化性质、土壤相关酶活性以及氨氧化功能菌群的影响,探明耕作措施和土壤环境因子对土壤氨氧化过程的影响。【方法】采用随机区组试验设计,在云南保山设置不同耕作深度,即耕深10 cm(CK)、耕深20 cm(S1)和耕深30 cm(S2),探究不同耕作深度对不同土层植烟土壤理化性质、土壤酶活性以及氨氧化微生物的影响。【结果】在0~20 cm土层,与CK相比,S1和S2处理的土壤容重均显著下降,降幅为5.87%、5.10%;在0~20和20~40 cm土层,与CK相比,S2处理土壤有机质、硝态氮、速效钾含量均显著增加,增幅分别为10.68%和11.45%、103.26%和159.74%、90.59%和103.52%;在0~20 cm土层,与CK相比,S1、S2处理土壤硝态氮均显著增加,增幅分别为106.42%、103.26%;在20~40 cm土层,与CK相比,S2处理铵态氮显著增加,增幅为28.19%;与CK相比,S2处理土壤微生物生物量碳、脲酶酶活性均显著降低,降幅分别为27.77%、36.84%;不同耕深处理下菌群组成相同,各菌群所占比例差异不显著,S2处理下AOB菌群中的变形菌门(Proteobacteria)丰度升高;不同耕深处理改变了氨氧化微生物AOA、AOB群落丰度,其中NH+4是对AOA群落结构影响最大的环境因子,有机质是对AOB群落结构影响最大的环境因子。【结论】深耕有利于改善土壤物理结构,提高土壤养分含量,改变AOA和AOB群落结构。

长期不同施肥制度下植烟土壤氮组分变化及影响因素分析

探究不同施肥处理土壤氮组分变化及其与土壤化学性质、酶活性和基因丰度之间的关系。试验共设5个处理:不施肥(CK)、无机肥(NPK)、有机肥(OM)、无机肥与有机肥配施(NPKO)和无机肥与冬闲季种植绿肥(NPKG)。结果表明:(1)与CK和NPK相比,OM和NPKO处理显著增加土壤全氮、微生物量氮、可溶性有机氮和硝态氮含量。(2)与CK相比,OM和NPKO处理显著增加土壤中全碳、微生物量碳和有效磷含量;与NPK相比,OM处理对碳组分和有效磷含量提升效果显著。(3)与CK相比,OM、NPKO和NPKG处理显著提高土壤氨单加氧酶、硝酸还原酶及土壤脲酶活性和amoB、nirK、nirS及nos Z功能基因丰度,增幅分别为9.47%~31.13%、46.46%~1613.48%、50.41%~323.72%、108.19%~611.02%、64.19%~252.15%、153.20%~373.21%和56.90%~299.47%,而NPK处理显著降低土壤硝酸还原酶、土壤脲酶及土壤亮氨酸氨基肽酶活性和amoA及nirK功能基因丰度。(4)土壤硝酸还原酶、脲酶和氧化亚氮还原酶是土壤氮组分变化的主要影响因子且土壤硝酸还原酶与土壤氮组分之间具有极显著相关性(p<0.01)。在长期施肥条件下,土壤氮转化关键酶活性是影响植烟土壤氮素转化的关键因素。

黄腐酸钾对渗透胁迫下烤烟幼苗生长和光合荧光特性的影响

采用5%PEG-6000模拟渗透胁迫的营养液培养法,以抗旱性不同的两个烤烟品种(红花大金元和云烟100)为材料,研究了叶面喷施黄腐酸钾(浓度为0.1%)对渗透胁迫下烤烟幼苗生长和光合荧光特性的影响。结果表明,渗透胁迫下,两品种烤烟幼苗生长受抑制、生物量积累降低,叶片叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率、PSII最大光化学效率(Fv/Fm)、PSII潜在活性(Fv/Fo)、PSII有效光化学量子效率(Fv’/Fm’)、PSII实际光化学量子效率(ФPSII)、光合电子传递速率(ETR)、光化学淬灭系数(q P)和光化学反应的能量(P)均显著降低,叶片水分利用效率、气孔限制值和非光化学淬灭系数(NPQ)均显著升高,且云烟100受胁迫的影响更大;渗透胁迫逆境对两品种的光合限制均以气孔因素为主。喷施黄腐酸钾能改善渗透胁迫下烤烟幼苗的生长,减缓净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)的下降,同时减轻胁迫对烤烟叶片光系统II(PSII)的伤害,提高光化学效率。黄腐酸钾可缓解渗透胁迫对烤烟幼苗的伤害,提高烟苗的抗旱性。

烤烟根系分泌物的分离鉴定及对种子萌发的影响

为研究烤烟根系分泌物在烟草连作障碍中的作用,揭示主要烤烟品种根系分泌物的种类、数量及其对烟草生长的影响,对中烟100、NC89、K326中不同组分根系分泌物的主要成分进行了分离鉴定,并调查了中烟100不同组分根系分泌物对烟草种子发芽率和发芽势的影响。结果表明,3个品种根系分泌物主要是有机酸类,其中在中性提取条件下,含量较高的物质有2-羟基丙酸、肉豆蔻酸、新植二烯、东莨菪素、辛酸等;在酸性提取条件下,含量相对较高的物质有3-羟基丁酸、新植二烯、丁二酸、棕榈酸、肉桂酸等;在碱性提取条件下,含量相对较高的物质有新植二烯、棕榈酸、硬脂酸等。2-羟基丙酸、苯甲酸、丁二酸、烟碱、新植二烯、肉豆蔻酸、棕榈酸、延胡索酸等为3个烤烟品种根系分泌物的共有成分。中烟100不同组分根系分泌物对种子发芽率和发芽势的影响程度依次为:中性组分>酸性组分>碱性组分。延胡索酸、丁二酸、烟碱3种物质对烟草种子发芽率均有抑制作用,并且随着浓度的增加而逐渐加强。

贵州中部山区植烟土壤有机质含量与海拔和成土母质之间的关系

土壤有机质含量影响着烤烟的产量和品质，与成土母质类型关系密切。本文在贵州中部山区7个烤烟主产县共采集了42个典型烟田耕层多点混合农化样品和来自剖面的165个发生层样品。对土壤有机质含量分析结果表明，贵州中部山区植烟土壤有机质含量的平均值为27．7g／kg，变幅为24．3～31．6g／kg，变异系数为9．48％，土壤有机质含量总体处于全国第二次土壤普查肥力评价标准中的三级水平（20～30g／kg），总体处于植烟适宜水平；贵州中部山区植烟土壤有机质含量与海拔高度呈极显著正相关关系；沟谷堆积物母质发育的土壤有机质含量显著高于第四纪红土和岩类风化残积一坡积物母质发育的土壤；在剖面垂直分布上，土壤有机质含量均表现出较强的表聚性，表现出较明显的从上往下依次递减的规律，不同成土母质发育形成的土壤在相同土层上有机质含量由高到低依次是沟谷堆积物〉第四纪红土〉岩类风化残积-坡积物。

低分子量有机酸对植烟土壤酶活性和细菌群落结构的影响

【目的】土壤生物学性质是可反映土壤质量的重要指标,论文旨在阐明根系分泌物中的低分子量有机酸对土壤生物学性质的影响,为改善土壤质量提供科学依据。【方法】利用化学试剂模拟烟草根系分泌物中的6种低分子量有机酸进行室内培养试验。根据烟苗生长前期根系分泌有机酸的数量及前人研究结果,检测1、2和3 g·kg^(-1)(碳土比)3种浓度处理的6种有机酸(苯甲酸、肉桂酸、月桂酸、邻苯二甲酸、肉豆蔻酸和棕榈酸)25℃黑暗环境下培养植烟土壤30 d后对4种土壤酶活性(过氧化氢酶、碱性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶)的影响并应用高通量测序方法检测6种低分子量有机酸的2 g·kg^(-1)浓度处理细菌群落结构之间的差异。细菌群落结构差异性分析采用系统进化树、主成分分析、相对丰度直观展示图和物种丰度聚类热图等方法。【结果】肉桂酸3种浓度处理的蔗糖酶活性均小于对照,对土壤蔗糖酶活性的抑制作用最强;肉桂酸、邻苯二甲酸和苯甲酸对土壤脲酶活性的抑制作用较强,其3种浓度处理下的土壤脲酶活性均小于对照;肉桂酸和苯甲酸对土壤过氧化氢酶的活性抑制作用较强,其中苯甲酸3 g·kg^(-1)浓度处理土壤过氧化氢酶活性在所有处理中最低;邻苯二甲酸、肉桂酸和苯甲酸对土壤碱性磷酸酶的活性抑制作用较强,3种浓度处理下的土壤碱性磷酸酶活性均低于对照,其中苯甲酸3 g·kg^(-1)处理最低。相对丰度直观展示图结果表明2 g·kg^(-1)浓度处理的月桂酸与其他6种处理存在较大差异,蓝藻门、Chloroplast、Streptophyta和Streptophyta-unclassifled的含量分别在门、纲、目和科水平上明显大于其他6种处理,与系统进化树和主成分分析图显示的结论一致,其他处理的细菌群落结构在属以上水平差异不明显,在属水平上7个处理间有较大差异。【结论】低分子量有机酸的浓度对于土壤酶活性具有重要影响,土壤细菌或许不是影响土壤酶活性的主要原因。

山东典型植烟土壤微量元素有效态含量研究

为摸清山东典型植烟区土壤微量元素有效态含量分布情况,采集和分析了临朐、蒙阴、诸城、费县、五莲、莒县6个主要植烟县的烟田耕层和剖面土样。结果表明:①耕层土壤有效Fe和Mn含量丰富,有效Cu含量适中,有效Zn含量较低。②石灰性砂页岩发育的土壤中微量元素有效态含量相对较低。③有效态Fe、Mn和Zn主要为表层富集型,有效Cu垂直分布相对均匀。④土壤有效态Fe、Mn、Cu和Zn含量随pH升高而降低,随有机质增加而增加;pH是影响有效态Fe和Mn的重要因素,而有机质是影响有效态Cu和Zn的重要因素。

黄腐酸钾对干旱胁迫下烤烟幼苗活性氧代谢的影响

为揭示黄腐酸钾提高烤烟抗旱能力与体内活性氧代谢之间的关系,以不同抗旱能力的烤烟品种红花大金元和云烟100为试验材料,采用控制水培试验,研究了叶面喷施黄腐酸钾对干旱胁迫下烤烟幼苗叶片中活性氧自由基(ROS)、抗氧化酶活性、抗氧化物质和丙二醛(MDA)含量的影响。结果表明,干旱胁迫处理提高了烤烟幼苗叶片内超氧阴离子(O_2^-)产生速率、过氧化氢(H_2O_2)和MDA含量,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性都有不同程度升高,谷胱甘肽(GSH)含量在胁迫前期也明显升高,而抗坏血酸(As A)含量降低。黄腐酸钾处理提高了干旱胁迫下SOD、POD和CAT等抗氧化酶活性,同时提高了AsA和GSH含量,降低了O_2-产生速率、H_2O_2和MDA含量。与红花大金元相比,干旱胁迫对云烟100影响较大,且黄腐酸钾对云烟100干旱胁迫伤害的缓解作用较红花大金元大。因此,黄腐酸钾可通过调节抗氧化酶活性与抗氧化物质含量,协同清除ROS,缓解干旱胁迫对烤烟幼苗的伤害。

干旱胁迫下黄腐酸钾对烤烟幼苗保水渗透调节能力的影响

为揭示黄腐酸钾(FA-K)在烟草上缓解干旱胁迫伤害的作用、机理及施用技术,在PEG-6000(聚乙二醇)模拟干旱胁迫的营养液培养条件下,研究了叶面喷施黄腐酸钾对烤烟苗期生长的影响。结果表明,干旱胁迫下,增施黄腐酸钾提高了烤烟叶片含水量,显著增加了叶片可溶性糖和脯氨酸含量,促进了可溶性蛋白的积累,从而增强了细胞的吸水能力,提高烤烟植株的抗旱性。由此推论,黄腐酸钾可通过提高渗透调节物质等生理过程来缓解干旱胁迫对烤烟幼苗造成的伤害,提高其抗旱性。

烟田土壤养分状况及其与成土母质的关系研究

为明确临朐县和蒙阴县植烟土壤养分状况及其与成土母质的关系,调查了两县植烟土壤的母质类型,采集并测定两县共79个土样的养分含量。结果表明,临朐县耕作层土壤全氮1.14 g/kg、全磷0.68 g/kg、全钾25 g/kg、碱解氮75.49 mg/kg、有效磷33.43 mg/kg、速效钾186.1 mg/kg,少数样点缺钾;蒙阴县耕作层土壤全氮0.73 g/kg、全磷0.54 g/kg、全钾19.6 g/kg、碱解氮61.54 mg/kg、有效磷33.36 mg/kg、速效钾123.2 mg/kg,少数样点缺氮,半数样点缺钾。两县植烟土壤全氮、全磷、碱解氮、有效磷和速效钾含量随土层的加深逐渐降低,全钾在各层次含量基本一致。页岩母质发育的土壤养分含量较丰富,石灰岩母质发育的土壤土层较厚且各层次养分含量丰富,花岗岩母质、砂岩母质和石灰性紫色砂页岩母质发育的土壤土层较浅且各层次养分含量较低。

贵州中部山区植烟土壤交换性钙镁含量分布特征

利用GPS定位在贵州中部山区采集了165个代表性土壤样品,对贵州中部山区不同成土母质发育形成的不同土层中土壤交换性钙(Ca)和交换性镁(Mg)的剖面分布进行了比较分析,结果表明:(1)贵州中部山区烟田耕层土壤交换性Ca含量平均值为9.00 cmol/kg,变异系数64.71%,交换性Ca缺乏和较缺乏(<6 cmol/kg)的土样占土样总数的34.21%;土壤交换性Mg含量平均值为1.70 cmol/kg,变异系数79.95%,交换性Mg缺乏和较缺乏(<1.6 cmol/kg)的土样占土样总数的59.01%。(2)植烟土壤交换性Ca和Mg含量在不同成土母质间存在显著性差异,第四纪红土发育形成的土壤交换性Ca和Mg含量较高,而沟谷堆积物发育形成的土壤交换性Mg含量较低。(3)在剖面垂直分布上,不同成土母质发育形成的土壤交换性Ca含量均表现出自上而下依次递减的规律,而不同成土母质发育形成的土壤交换性Mg含量分布规律不明显。(4)植烟土壤交换性Ca和Mg含量随海拔高度的升高而呈下降趋势,低海拔土壤的交换性Ca、Mg含量显著高于高海拔地区。从本试验结果可推论,土壤的成土母质和海拔高度是影响土壤交换性Ca和Mg含量分布的主要因素。

连续多年施用硫酸钾肥对烟田土壤及烟株硫素含量的影响

为明确连续施用硫酸钾肥对烟田土壤及烟株硫含量及硫分配的影响,设置并开展了3年的硫酸钾肥定位试验。研究结果表明,根际土的有效硫含量受烤烟生育期及施肥量的影响较小,但根外土有效硫随施肥量的增加而增加,且以旺长期最高。土壤全硫含量受烟草根系及施肥量的影响,根际土中含量显著低于根外土,且两者均随施肥量的增加而显著增加(对照的根际土除外)。硫酸钾肥显著增加了叶部全硫含量及其积累量,并且随施用量的增加而增加;其对茎部的影响次之,对根部影响最小,但施肥量对成熟期各部位全硫分配率的影响较小。连续3年施用含硫量达125.4 kg/hm2的肥料后,各叶位的含硫量均达到0.7%及以上。因此,应根据烟田土壤及烟叶硫含量的实际情况,合理规范硫酸钾类肥料在烟草生产中的施用量。