检索结果-内蒙古大学图书馆

中国烟草学报 2019年第1期25卷 51-57页

作者：李亚飞常栋冯雨晴杨惠娟王景王俊史宏志河南农业大学/国家烟草栽培生理生化研究基地/烟草行业烟草栽培重点实验室 450002 河南省烟草公司平顶山市公司河南省平顶山市467002

为明确白肋烟烟叶硝酸盐积累的主要原因,以烤烟为对照,研究白肋烟硝酸盐同化作用及其对硝酸盐积累的影响。结果表明:增施5倍氮素后,白肋烟较烤烟干物质积累量与烤烟相近;在相同供氮条件下,白肋烟烟叶硝酸盐含量较烤烟高103.36%,但氮素... 详细信息

为明确白肋烟烟叶硝酸盐积累的主要原因,以烤烟为对照,研究白肋烟硝酸盐同化作用及其对硝酸盐积累的影响。结果表明:增施5倍氮素后,白肋烟较烤烟干物质积累量与烤烟相近;在相同供氮条件下,白肋烟烟叶硝酸盐含量较烤烟高103.36%,但氮素积累量,硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性,色素和总糖及还原糖含量,NH_4-N和可溶性蛋白质含量,基因GDHA_1、GS1、NIA1和NIA2表达水平均较烤烟低,氮还原同化能力弱。由相关性分析得出,烟叶硝酸盐含量与氮还原同化酶活性和两糖含量均呈现负相关,相关系数达极显著水平;可溶性蛋白质含量与氮还原同化酶活性和两糖含量均呈现正相关,相关系数达极显著水平。氮还原同化能力弱和能量物质供应不足是引起白肋烟硝酸盐积累的主要原因。

关键词：白肋烟色素氮素同化作用谷氨酰胺合成酶硝酸盐积累

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白肋烟烟叶硝酸盐积累和调控对TSNA形成的影响

白肋烟烟叶硝酸盐积累和调控对TSNA形成的影响

引用

作者：李亚飞河南农业大学

学位级别：博士

烟草特有亚硝胺（TSNAs）是一类对人体有害的致癌物,硝酸盐是其形成的重要前体物。白肋烟烟叶硝酸盐明显较烤烟高,对降低TSNAs含量和提高烟叶安全性不利。本文以烤烟为对照,通过设置大田或室内试验,采用转录组RNA-Seq技术和生理生化相... 详细信息

烟草特有亚硝胺（TSNAs）是一类对人体有害的致癌物,硝酸盐是其形成的重要前体物。白肋烟烟叶硝酸盐明显较烤烟高,对降低TSNAs含量和提高烟叶安全性不利。本文以烤烟为对照,通过设置大田或室内试验,采用转录组RNA-Seq技术和生理生化相关指标的分析,对比了白肋烟和烤烟烟草类型根系对NO3-吸收能力的差异及其与烟叶硝酸盐积累的关系,明确了烟叶硝酸盐积累差异、规律,以及对TSNA形成的影响,揭示了白肋烟叶硝酸盐积累的原因和机理,形成了控制烟叶硝酸盐积累的技术和方法,旨在为降低白肋烟烟叶硝酸盐和TSNAs含量提供理论支持。主要结论如下:1)在相同氮素供应条件下,以白肋烟和烤烟为材料,研究类型间烟苗根系形态、根系对NO3-N吸收动力学的特点,分析与烟叶硝酸盐积累的关系。结果显示:在相同氮素供应条件下,白肋烟总根长、根系表面积、根系体积和根尖数均较烤烟大,但根系NO3-N最大吸收速度和最大吸收量较烤烟低,同时烟叶总氮和硝酸盐含量明显较烤烟高,且NO3-N占总氮的比例较烤烟高,烟叶氮素积累量明显较烤烟低,差异达到显著或极显著性水平,说明白肋烟根系形态发育良好,但吸收能力并不突出,其烟叶硝酸盐大量积累与根系吸收相关性较小。2)设置盆栽和大田试验,以白肋烟和烤烟类型各2个品种为材料,分别在两类型正常需氮条件下,研究烟叶发育过程中氮代谢活动和硝酸盐积累的差异和动态规律,分析调制后烟叶硝酸盐、亚硝酸盐和生物碱与TSNAs形成的关系。结果显示:在田间发育过程中,白肋烟叶色素含量、NR活性/施氮量、谷氨酰胺合成酶活性（GSA）和可溶性蛋白质含量较烤烟低,但硝酸盐含量、调制后烟叶总氮和TSNAs含量均明显较烤烟高,差异达到显著或极显著性水平。根据相关性分析可知,烟叶TSNAs各组分及其总量与总氮和硝酸盐含量均呈现出正相关,且相关系数达到极显著性水平,说明烟叶TSNAs形成与硝酸盐含量密切相关。在田间发育过程中,烟叶硝酸盐含量呈现出先升高后下降的趋势,即在团棵后进入旺长期迅速升高,旺长中期达到最大值,随后又出现下降趋势,成熟期的变化趋势变缓。由此可知,旺长期是烟株烟叶硝酸盐大量积累的关键时期,成熟期是烟叶硝酸盐含量下降的重要时期,且类型间差异在苗期已存在。调制后烟叶NO3-N含量与旺长期和成熟期烟叶GSA的相关性较强,说明白肋烟烟叶硝酸盐积累与氮素还原同化作用密切相关。白肋烟烟叶氮素还原同化作用较弱是其硝酸盐积累的主要原因,而硝酸盐大量积累是其TSNAs含量偏高的重要原因。结合白肋烟叶硝酸盐积累规律及其与影响因素间的关系可知,在旺长期,提高氮素同化能力是避免白肋烟叶硝酸盐积累的关键。3)以白肋烟和烤烟为材料,在相同施氮水平和相同叶片生物量积累条件下,采用转录组技术,分析类型间烟叶差异基因表达情况,同时结合两类型间烟苗在碳氮代谢活动和其产物的差异,研究白肋烟烟叶硝酸盐积累的原因;在前期研究基础上,对烟叶氮代谢酶活性进行直接调控或添加外源碳源,研究对烟叶硝酸盐积累的调控作用。结果显示:在相同供氮水平和相同叶片生物量积累条件下,对白肋烟和烤烟间烟叶RNA-Seq进行趋势分析,获得目标差异基因后,经GO和KEGG分析发现,差异表达基因主要定位在光系统Ⅰ和光系统Ⅱ上,说明类型间在光合作用方面的差异较为突出;进一步筛查发现,类型间差异基因功能主要富集在碳固定、蔗糖和淀粉合成途径、硝酸盐响应、转运和同化等方面,尤其是白肋烟烟叶蔗糖和淀粉合成（AGPS1、SPS2、SUS2、DPE2、TPS11）、调控硝酸盐代谢途径的转录因子NLP7以及氮素转运和同化相关基因（NPF3.1、NPF7.3、NRT2.1、NRT2.5、NIA1、NIA2、GS1、GDHA）表达水平稳定下调,且不受氮素水平影响,与烟株物质积累和烟叶碳氮化合物含量表现较为一致,是影响烟叶碳水化合物形成和硝酸盐代谢的关键。在相同施氮水平下,白肋烟两品种烟叶色素含量、光合作用和还原糖含量的平均值分别较烤烟低41.72%、33.44%和42.89%,NRA、GSA和整株氮素积累量分别较烤烟低28.48%、38.55%和43.33%,但烟叶总氮和硝酸盐含量分别较烤烟高32.51%和103.36%。由相关性分析可知,在相同施氮条件下,烟叶NO3-N含量与烟叶NRA、GSA、色素含量和净光合速率均呈现出负相关,相关系数均达到极显著性水平,说明烟叶硝酸盐含量与氮还原同化酶活性和光合作用均有密切关系。对白肋烟喷施氮代谢促进剂钼酸钠后,烟叶氮同化作用增强,硝酸盐含量明显下降;在施用外源碳源丙三醇后,烟叶碳水化合物含量增加,氮同化利用能力增强,硝酸盐含量明显下降。综上所述,白肋烟烟叶氮同化能力弱是其硝酸盐积累的重要原因,烟叶碳固定和糖类物质合成能力弱,氮代谢活动所需能量和还原力不足,可能是其硝酸盐积累的主要原因。4)在前期研究基

关键词：白肋烟硝酸盐积累根系吸收氮素同化作用钼酸钠色素光合作用碳水化合物合成能力能量供应丙三醇

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