现代烟草农业课程教学实习基地建设体系与实践——以河南农业大学烟草学院现代烟草农业专业为例

教学实习基地是学生完成基本实习教学任务,是培养学生实践动手能力、创新精神和创新能力的重要平台和关键途径。机械化、信息化和绿色生产是现代烟草农业发展的特点和趋势,随着我国现代烟草农业的发展,烟草行业对现代烟草农业专业方面的管理与技术复合性人才需求日益增加。本文论述了现代烟草农业专业实习基地的实践教学目的,分析了现代烟草农业专业的内涵,构建了多维的“一园区五基地”教学实习平台体系,并总结实践教学效果以及保障措施,有利于促进我国现代烟草农业对创新和应用型的专业人才培养。

以科技竞赛为载体的大学生科技创新培养研究——以河南农业大学烟草学院TIA计划为例

以河南农业大学烟草学院学生参加科技竞赛TIA计划的状况以及在此过程中所出现的问题为切入点,分析探索科技竞赛对提高学生综合素质的作用,并提出加强大学生课外科技创新的培养的措施。

以职业发展为导向的特色涉农专业青年教师导师制改革探索——以河南农业大学烟草学院为例

特色涉农专业的开设高校较少、专业性较强,其青年教师在职业发展初期往往面临专业积淀不足、教学困倦无助、身心疲惫失衡等诸多困境。河南农业大学烟草学院以职业发展为导向,对青年教师导师制进行改革探索,将“导师”的内涵拓展为院内导师、行业导师、党团导师、生活导师,并从职业技能维度、职业平衡维度、职业信念维度帮助青年教师实现职业成长和发展,为特色涉农专业的青年教师培养提供了借鉴。

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。

基于SWOT分析的烟草行业成果转化现状及对策分析

当前,农业科技正助力我国农业生产效率和效益持续提升,已经成为我国农业发展的重要战略性支撑。科技成果转化是实现科技创新发展的重要路径,科技成果转化服务是否高效影响着科技成果转化效率。科技成果转化活动对打通科技项目研究到实际应用的障碍具备重要意义,如何有效开展是成果转化的重点。本研究系统开展了烟草商业企业的调研,分析了制约成果转化的瓶颈问题,并提出了相关对策和创新激励配套制度,为更好地开展科技成果转化提供理论参考。

根结线虫病对烟草植株根际土壤微生物群落及其功能的影响

为明确烟草植株根际土壤微生物对烟株根结线虫病的响应特征,采用Illumina MiSeq高通量测序技术测定健康烟株(FH-H)、发病烟株(FH-D)根际土壤细菌16S rDNA和真菌内转录间隔区(ITS)序列,测定其根际土壤理化性质和酶活性,并借助PICRUSt2软件和FUNGuild数据库进行分析。结果表明,与健康烟株相比,发病烟株根际土壤pH、硝态氮含量、碱解氮含量、过氧化氢酶活性和微生物群落α多样性显著降低;发病烟株根际土壤微生物种类和相对丰度发生改变,细菌群落中放线菌门、厚壁菌门、芽孢杆菌属和Unclassified_Ktedonobacteraceae属相对丰度均显著升高,真菌群落中子囊菌门、担子菌门、青霉属、粗糙孔菌属相对丰度均显著升高。发病烟株根际土壤细菌群落在碳水化合物代谢、氨基酸代谢、辅助因子和维生素代谢等功能丰度上显著高于健康烟株根际土壤,功能真菌类型的相对丰度明显区别于健康烟株根际土壤,其中腐生营养型功能真菌相对丰度显著高于健康烟株根际土壤。方差分解分析结果表明,土壤有效磷含量对烟株根际土壤细菌相对丰度影响最大,烟株根际土壤真菌相对丰度主要与土壤脲酶活性、土壤硝态氮含量和土壤酸碱度有显著相关性。本研究结果为根结线虫病的绿色防控和土壤保育提供了理论依据。

烟草高亲和硝酸盐转运蛋白基因NtNRT2.5的克隆及表达模式分析

【背景和目的】高亲和硝酸盐转运蛋白NRT2家族基因在植物硝酸盐吸收转运和再利用过程中发挥重要作用,为探索烟草NRT2家族基因NtNRT2.5对烟草氮素调控的作用。【方法】从烟草烤烟品种K326中克隆得到高亲和硝酸盐转运蛋白基因NtNRT2.5,进行生物信息和表达模式分析,创制NtNRT2.5启动子融合GUS报告基因的K326转基因烟草材料,进行GUS组织化学染色。【结果】NtNRT2.5基因的全长ORF为1509 bp,编码502个氨基酸,属于稳定性疏水蛋白,其蛋白跨膜结构域具有NRT2家族结构特征;烟草NtNRT2.5蛋白与拟南芥AtNRT2.5蛋白亲缘关系最近,功能相似;该基因启动子包含多种激素和胁迫响应元件;NtNRT2.5蛋白定位于细胞质膜;NtNRT2.5基因在烟草各组织都有表达,在下部叶中表达最强,且受低氮诱导表达增强,GUS组织染色结果表明,正常供氮和低氮条件下,在转基因烟草的根(中轴)和下部叶片(叶脉)中都检测到了GUS报告基因,均能显蓝色,且低氮条件下表达更加强烈,蓝色更深。【结论】烟草NtNRT2.5是高亲和硝酸盐转运蛋白的编码基因,该基因受低氮诱导表达增强,可能参与烟草硝酸盐的转运及再利用过程。

植保无人机烟草大田施药作业参数优选

为探究当前主流植保无人机作业参数对烟草大田不同时期雾滴沉积分布规律的影响,获得雾滴最佳分布效果,以电动多旋翼植保无人机为对象,采用三因素三水平的正交试验对植保无人机飞行高度、飞行速度、施药量3个作业参数优化组合,同时对植保无人机的田间有效喷幅进行检验。结果表明:(1)在烟草伸根期最佳作业参数为飞行高度3 m、飞行速度4 m/s、施药量15 L/hm^(2);(2)在烟草旺长期最佳作业参数为飞行高度3 m、飞行速度5 m/s、施药量15 L/hm^(2);(3)在烟草成熟期最佳作业参数为飞行高度5 m、飞行速度4 m/s、施药量30 L/hm^(2);(4)植保无人机在烟草上的作业喷幅宜设为3~4 m。该试验结果可为后续植保无人机在烟草不同生长期的病虫害防治提供理论基础。

不同植物生长调节剂对烟草生育期和烟叶品质的影响

豫西烟区烟叶种植历史悠久,是多家工业主要原料来源地区,但近年来受干旱影响,出现烟叶晚熟、品质降低等问题。为探究不同植物生长调节剂对烟草大田生育期和烟叶品质的影响,以云烟87为试验材料,对其打顶后叶面喷施脱落酸(200μmol/L)、茉莉酸(100μmol/L)、乙烯利(1 000 mg/L)处理后的大田生育期、常规化学成分、质体色素和碳氮代谢相关特性等方面进行了对比研究。结果显示:喷施脱落酸、茉莉酸、乙烯利处理的生育期相比对照分别提前了14、15、21 d;3种植物生长调节剂处理后均使烤后烟叶中的还原糖、总糖、钾含量提高,烟碱、总氮、氯含量降低,钾氯比、糖碱比提高,其中乙烯利处理的化学成分更协调;3个处理与对照的叶绿素和类胡萝卜素含量关系均表现为清水处理>脱落酸处理>茉莉酸处理>乙烯利处理;喷施脱落酸、茉莉酸、乙烯利处理后烟叶的碳氮代谢关键酶活性和相关基因(NtNR、NtGS、NtSPS、NtSS)相对表达量均显著降低。云烟87打顶后喷施3种植物生长调节剂均能缩短生育期,提高烟叶品质,且乙烯利处理的综合效果最优,该研究结果可以为豫西旱地栽培提供现实参考。

秸秆还田对土壤养分和烟草生长发育的影响

[目的]研究大麦、玉米秸秆还田对植烟土壤养分、常发性病害发生流行、烟草农艺性状、烟叶经济和化学性状的影响。[方法]采用田间随机区组试验,设置不还田+常规烟草复合肥(CK)、常规烟草复合肥+6000 kg/hm^(2)大麦秸秆还田(T_(1))、常规烟草复合肥+6000 kg/hm^(2)玉米秸秆还田(T_(2)),测定烟株移栽后土壤化学性质、农艺性状、烟叶产量产值和化学性状并调查病害发生情况。[结果]T_(2)处理后土壤pH、有机质、碱解氮和速效钾含量较CK分别增加了10.31%、44.19%、26.09%和130.35%,T_(1)、T_(2)处理促进了烟草农艺性状;田间气候斑点病、普通花叶病的发病率和病情指数均表现为CK>T_(1)>T_(2),黑胫病发病率和病情指数表现为CK>T_(2)>T_(1);T_(1)、T_(2)处理提高了烟草产量、产值和上等烟比例;C3F烟叶化学成分协调性表现为T_(2)>T_(1)>CK。[结论]大麦、玉米秸秆还田可提高土壤肥力,促进烟草农艺性状和烟叶化学性状,降低病害发生流行,有利于优质清香型烤烟形成。

烟草转录因子NtWRKY11基因克隆、亚细胞定位及表达模式分析

WRKY转录因子家族在调控非生物胁迫中具有重要的作用。为系统地分析烟草NtWRKY11基因的序列特征、表达模式,探究该基因在低温和干旱等非生物胁迫下的反应机制,以普通烟草cDNA为模板进行PCR扩增,克隆NtWRKY11基因的全长cDNA序列,利用生物信息学软件分析NtWRKY11蛋白的基本性质,构建植物表达载体研究其亚细胞定位,利用qRT-PCR技术检测烟草盛花期不同组织以及不同胁迫下NtWRKY11基因的表达情况。结果表明,烟草NtWRKY11基因cDNA全长999 bp,编码332个氨基酸,与苎麻BnWRKY11的相似性达54.23%。其启动子含有1个MBS、1个MYB和3个ARBE顺式作用元件,这3种元件可能共同发挥作用,使植物的抗旱性增强;还含有3个水杨酸响应的顺式作用元件TCA-element,能够提高植物的耐低温性。亚细胞定位结果表明,NtWRKY11蛋白定位在细胞核上。盛花期不同组织的表达分析表明,NtWRKY11在老叶中高表达,极显著高于根中的表达量,而花中的表达量极显著低于根中,茎和新叶中的表达量均与根中差异不显著。非生物胁迫下的表达分析表明,该基因在低温、干旱胁迫下的相对表达量极显著高于正常(CK),在高盐胁迫处理下的相对表达量与CK无显著差异,而在高温胁迫下的相对表达量极显著低于CK。综上所述,NtWRKY11在老叶中高表达,在干旱胁迫、低温胁迫下表达量增加,表明该基因作为正向转录因子调控了干旱和低温胁迫。

烟草NPR1基因家族鉴定及其在南方根结线虫胁迫下的表达分析

本研究旨在挖掘烟草抗南方根结线虫病程相关基因非表达子NPR1(non-expressor of PR genes)家族成员,并明确其功能。基于拟南芥AtNPR1家族成员蛋白序列,利用生物信息学方法鉴定分析烟草NtNPR1基因家族成员及其特征。通过qRT-PCR检测南方根结线虫侵染后抗病(NC95)、感病(长脖黄)烟草品种Nt-NPR1家族重要候选抗性基因的相对表达量,采用LC-MS/MS方法对2个品种烟草根系内源水杨酸含量进行检测。结果表明,从普通烟草基因组中共鉴定到12个NtNPR1基因,这些基因被分为3个亚组,同一亚组中NtNPR1家族成员蛋白结构、保守基序的长度和位置都极为相似。编码氨基酸长度范围为462~588,均为亲水性蛋白,均位于细胞核。南方根结线虫侵染抗、感烟草品种后,根系中水杨酸含量、NtNPR1基因家族成员表达量在抗病品种中均升高,在感病品种中则降低,其中NtNPR6的变化最为明显。综上,NPR1基因与烟草南方根结线虫抗性密切相关,NtNPR6基因可作为烟草响应南方根结线虫胁迫的重要基因。

钼缓解烟草镉毒害的生理效应及其机制

为探究施钼对镉胁迫下烟草幼苗生理特征的缓解效果,本研究以烟草品种K326为供试作物,采集镉污染农田土壤开展盆栽实验,设置0、0.25、0.5 mg·kg^(-1)和1 mg·kg^(-1)四种钼梯度,研究钼对镉毒害下烟草幼苗外观表征、酶活性、镉积累、光合作用和抗氧化能力等生理特征的影响。结果表明,施钼改善了镉毒害下烟苗长势矮小、叶片失绿的情况,并促进了根系的生长,其中以0.5 mg·kg^(-1)的浓度处理效果最好。相较于未施钼处理,施用0.5 mg·kg^(-1)的钼促进了土壤酶的活性,分别降低了烟苗叶片和根系中17.39%和40.00%的镉含量,促进了钼的吸收;0.5 mg·kg^(-1)的钼能显著减少烟叶中活性氧等物质的积累并提高烟株的防御酶活性和抗逆激素的含量,0.25、0.5、1 mg·kg^(-1)钼处理的总抗氧化能力分别为未施钼处理的1.17、1.20倍和1.09倍。此外,施钼增强了镉胁迫下烟草的光合作用和钼酶活性,对镉胁迫下烟草的生理代谢发挥了重要的调节作用。研究表明,施用0.5 mg·kg^(-1)的钼对镉胁迫下烟草幼苗的生理特征有更好的缓解效果。

褪黑素对镉胁迫下烟草幼苗生长和生理特性的影响

土壤镉污染严重威胁植物生长和人体健康,烟草是全球广泛种植的经济作物,也是镉的积累者。为探究褪黑素对镉胁迫下烟草幼苗生长和生理特性的影响,以烤烟品种K326为试验材料,采用水培试验,通过叶面喷施200μmol/L褪黑素处理,探究10μmol/L镉胁迫下褪黑素对烟草幼苗生长指标和生理特性的影响。结果表明,10μmol/L镉胁迫下烟草幼苗的生长发育受到抑制,褪黑素能有效缓解镉胁迫。与对照相比,镉处理组的烟苗根长、最大叶面积以及根、茎、叶的生物量均显著下降(P<0.05);褪黑素的施用改善了镉的抑制,与镉处理相比,镉+褪黑素处理的根长、最大叶面积以及根、叶的生物量分别显著增加了91.0%、12.3%、33.3%、13.8%。烟草幼苗的光合特性受到镉的胁迫,褪黑素的施用降低了镉对净光合速率、气孔导度和蒸腾速率的胁迫,同时也改善了镉对烟草幼苗叶绿素、类胡萝卜素的合成及叶绿素荧光的抑制,增加了烟苗体内抗氧化酶活性、渗透调节物质含量,降低了丙二醛含量,并且提高了生长素、赤霉素、1-氨基环丙烷羧酸含量,降低脱落酸含量。综上所述,外源喷施褪黑素可以有效缓解Cd胁迫,促进根系生长,增强光合作用,调节生理代谢过程,提高烟草对镉的耐受能力,为缓解镉对烟草幼苗的胁迫提供栽培技术及理论基础。

不同氮水平下外源褪黑素对镉胁迫烟草幼苗生长及镉积累的影响

为明确不同氮水平下叶面喷施褪黑素(MT)对烟草幼苗镉(Cd)积累及抗胁迫应答能力的影响,本试验采用水培方式,研究不同NaNO3水平(0.1、5 mmol/L和10 mmol/L)下叶面喷施MT(100μmol/L)对Cd胁迫(20μmol/L)下烟草幼苗生物量、生理特性、Cd积累转运的影响,并检测分析Cd转运相关基因(NtIRT1、NtNRAMP1、NtNRAMP3、NtHMA2、NtHMA3)的表达差异。结果表明,不同氮水平下喷施MT对Cd胁迫的缓解能力存在显著差异。与正常供氮(5 mmol/L)水平相比,高氮处理(10 mmol/L)可促进烟苗生长,高氮下喷施MT能有效增加烟草幼苗生物量,提高其超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性和抗坏血酸(AsA)、还原型谷胱甘肽(GSH)含量,降低丙二醛(MDA)含量;低氮处理(0.1 mmol/L)下喷施MT可显著降低SOD、POD、APX活性和AsA、GSH含量,显著增加MDA含量。高氮水平下烟苗的Cd吸收能力最强,外施MT可降低烟苗根部NtIRT1、NtNRAMP1、NtHMA2、NtHMA3的表达量且NtNRAMP1、NtHMA2的降幅达到显著水平,抑制Cd的吸收;低氮水平下Cd吸收能力最弱,外施MT后烟苗Cd毒害缓解能力较弱,上调NtIRT1、NtNRAMP1、NtHMA3的表达量,且NtNRAMP1、NtHMA3的增幅达到显著水平,提高Cd的转运能力。综上,硝态氮在促进外源MT缓解Cd胁迫下烟苗生长发育及镉积累方面具有显著作用;随着氮用量的增加,外施MT可显著改变烟草的生理特性,减少其对Cd的吸收与积累,提高烟苗对Cd胁迫的耐受性。

烟草磷转运蛋白基因NtPHT2;1克隆和表达分析

【目的】植物对磷酸盐的吸收与利用主要依靠磷转运蛋白,其中PHT2家族编码的低亲和磷转运蛋白主要负责植物在正常供磷条件下磷酸盐的吸收、转运与再利用,为了探究低亲和磷转运蛋白基因NtPHT2;1在烟草转运磷酸盐中的作用和表达模式,通过NtPHT2;1培育烟草磷素高效利用新品种。【方法】以普通烟草K326的cDNA为模板,克隆得到NtPHT2;1,对该基因进行生物信息学分析和蛋白质的亚细胞定位,并通过荧光定量PCR技术对该基因在低磷等非生物胁迫下的基因表达模式进行分析。【结果】(1)NtPHT2;1基因全长1764 bp,编码587个氨基酸;(2)亚细胞定位结果显示,NtPHT2;1蛋白定位于叶绿体上;(3)同源性比对发现,NtPHT2;1蛋白与辣椒CaPHT2;1蛋白的同源性最高达到91.00%;(4)NtPHT2;1启动子含有参与调控植物衰老、逆境胁迫相关的顺式作用元件;(5)NtPHT2;1在叶片表达量最高,新叶中的表达量比老叶中高;在低磷诱导条件下,该基因表达量与正常条件相比差异不显著;(6)非生物胁迫下的表达模式分析显示,NtPHT2;1基因表达量在盐胁迫和干旱胁迫下显著降低。【结论】NtPHT2;1基因主要是负责烟株正常生长发育条件下磷酸盐的转运与利用。

低钾胁迫下过表达NtCaM10对烟草生长及钾素吸收的影响

为探究低钾胁迫下过表达NtCaM10基因对烟草生长及钾素吸收的生理与分子调控机制,以野生型烟草K326(WT)及过表达NtCaM10转基因K326为试验材料,设置两个钾水平,5 mmol/L(常钾)、0.15 mmol/L(低钾),分析低钾胁迫下NtCaM10基因的表达模式及启动子活性,测定相关生理生化指标、钾离子吸收相关基因的相对表达量及各部位钾含量。结果表明,低钾胁迫后NtCaM10基因的相对表达量显著上升、启动子活性被激活。与常钾水平相比,低钾水平下WT和转基因株系的鲜质量及根系长度均显著降低。在低钾水平下,WT生长受抑制的效果更加明显,NtCaM10过表达3个转基因株系的平均鲜质量相比WT显著提高了57.44%,平均根系长度显著提高了35.77%,转基因系中丙二醛的积累显著低于WT,SOD、POD、CAT的活性均显著高于WT,NtCaM10过表达烟草中的NtHAK1、NtHAK5、NtKC1、NtNKT2的平均相对表达量显著上调,增幅分别为56.60%、81.84%、98.08%、638.89%,过表达NtCaM10烟草根部和地上部的平均钾素积累与WT相比显著提高了21.59%和32.36%。NtCaM10基因参与烟株对低钾胁迫的响应,过表达NtCaM10可以通过调节烟草的抗氧化酶活性和钾离子吸收与转运相关基因的表达来正向调节烟草对低钾胁迫的耐受性。

基于代谢组学的烟草逆境胁迫及烟叶品质研究进展

代谢组学是一门研究生物体在环境变化后产生的小分子代谢物质变化规律的学科,作为一项新兴组学技术,在基因组学、蛋白质组学和转录组学之后逐渐发展起来。随着近年来极端天气频发,多种逆境胁迫对烟草的生长发育和品质产生严重影响,包括烟草质量下降、口感及香气特性发生变化等。本文总结了近年来烟草在响应逆境胁迫方面的代谢组学研究,涵盖生物胁迫和非生物胁迫两个方面,发现在逆境胁迫条件下,烟草中氨基酸、类黄酮以及糖类等与渗透调节和抗氧化相关的物质含量明显增加。同时,对代谢组学在鲜烟叶及烤后烟叶品质形成过程中的应用研究进行归纳,发现鲜烟叶受地域和成熟度影响较大,而烤后烟代谢物在不同品种间差异较大,高品质烟叶均表现出致香物质、类胡萝卜素降解产物和类西伯烷类物质等次生代谢物增多,这些物质能够赋予烟草独特的香气和风味,对品质提升具有重要意义。最后,对应用代谢组学研究烟草逆境生物学和品质的应用前景进行展望,以期为烟草逆境胁迫和品质提升方面的研究提供新思路。

RNA干扰防控烟草黄瓜花叶病毒的效果

烟草黄瓜花叶病毒病是危害烟草的重要病害之一,严重影响烟株田间生长发育。为防控烟草黄瓜花叶病毒病,根据已经构建的靶向沉默黄瓜花叶病毒(cucumber mosaic virus,CMV)相关基因的VIGS载体,使用单个载体和混合载体沉默与CMV有关的CMV-1a、CMV-2a、CMV-MP和CMV-CP这4个病毒编码蛋白基因,测定基因沉默后CMV-1a、CMV-2a、CMV-MP、CMV-CP相对表达量及CMV浓度,并评价VIGS对烟草黄瓜花叶病毒病的防治效果。结果表明:单独接种和混合接种4种载体烟株均能有效沉默相应靶基因的表达,单独接种时,对CMV-1a、CMV-2a、CMV-MP、CMV-CP的沉默效率分别为10.78%、60.36%、32.92%、58.95%,pTRV2-CMV-2a载体单独接种对CMV-2a基因的沉默效率最高;混合接种对CMV-1a、CMV-2a、CMV-MP、CMV-CP基因的沉默效率分别为18.78%、44.18%、28.33%、35.64%,混合接种也是对CMV-2a基因的沉默效率最高。接种VIGS-TRV载体的烟株在接种病毒后21 d内,单独接种和混合接种载体均有效下调CMV浓度,且混合接种的效果大于单一载体,有效地抑制烟株内CMV的传播,减轻烟草黄瓜花叶病毒病的发病率和病情指数,接种混合载体的效果最佳,为有效防控烟草黄瓜花叶病毒提供了新的方法。

基于文献计量学的烟草香气成分及研究文献分析

介绍了烟草中酸性、中性、碱性3类致香物质与烟草香气的关系,对国内外烟草香气成分分析研究现状进行总结。采用文献计量学方法,以CNKI和Web of Science核心合集为数据源,使用可视化软件CiteSpace 6.1.6对1997—2021年烟草香气相关文献进行分析,包括发表年份、国家/机构、关键词,探索该领域的研究现状、热点和前沿,为烟草香气相关研究提供参考和新思路。