延长光照时间对烟草叶片生长发育及光合特性的影响

以烤烟品种‘云烟87’为材料,采用夜间人工补光的方式,以自然光照时间为对照,设置增加1h、2h和3h光照3个处理,研究延长光照时间对烟草生长发育、叶绿素含量及光合作用、叶绿素荧光参数和光响应曲线的影响。结果表明:(1)与对照相比,延长光照时间2h处理下烟株叶长、叶宽、株高显著增加,1h、3h处理影响不显著。(2)延长光照处理显著降低比叶面积,提高叶片叶绿素a、b、叶绿素a+b、类胡萝卜素含量,但1h、3h处理的变化幅度小于2h处理。(3)延长光照时间1h和2h处理下叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)显著升高,3h处理影响不大;延长光照处理显著提高了PSⅡ最大光化学量子效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学量子效率(ΦPSⅡ)、光化学淬灭系数(qP),降低了非光化学淬灭系数(NPQ),其中2h处理影响幅度最大,但对初始荧光强度F0影响不显著;延长光照处理下烟草叶片的最大净光合速率(Pmax)和光饱和点(Isat)均升高,但光补偿点(Ic)没有明显的变化。研究表明,适当延长光照时间有利于叶片生长发育和干物质积累,提高叶绿素含量,促进光合作用,缓解光抑制现象,充分利用光能,提高叶片光合同化效率。     

不同光质对烟草叶片组织结构及Rubisco羧化酶活性和rbc、rca基因表达的影响

通过对烟草植株覆盖白、红、黄、蓝、紫色滤膜获得不同光质,研究了烟草叶片在7～70d的生长发育期内,不同光质处理对烟叶组织结构特征、核酮糖1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）羧化酶活性、Rubisco基因（rbc）表达及其活化酶（Rca）基因（rca）表达的影响。结果表明,与黄膜处理下生长的烟叶相比,红、蓝、紫膜处理下生长的烟叶有较高的叶片厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、栅栏细胞密度和较小的组织空隙率。此外,红、蓝、紫膜处理的叶片有较高的Rubis-co羧化酶活性和净光合速率及较强的rbc和rca基因表达。实验结果表明不同光质对烟草叶片的组织结构特征有显著影响,光质可能通过影响Rubisco羧化酶活性进而影响叶片光合效率,而光质、叶片组织结构和光合效率之间存在某种程度的相互联系。     

云南省烟植地青枯菌RS-22的分离及其拮抗菌的筛选和鉴定

【背景】由青枯劳尔氏菌(Ralstonia solanacearum)引起的烟草青枯病是一种重要土传病害,在我国南方烟区普遍发生。生物防控是针对烟草青枯病的一种有效防治措施,但是相关的研究报道还较少。【目的】分离云南省烟植地的青枯病原菌,筛选其拮抗菌并对其抑菌效果进行鉴定。【方法】采用平板稀释法从云南感病烟草中分离获得青枯菌,采用平板对峙法筛选青枯菌拮抗菌,筛选得到的拮抗菌通过16SrRNA基因测序比对确定菌种类型,并在实验室和大田鉴定其对青枯病的防治效果。【结果】从感病烟草茎中分离出一株强致病性青枯菌小种RS-22,该菌能侵染烟草和番茄并最终使植物死亡;筛选出12株RS-22拮抗菌,其中拮抗作用最强的是Y4;Y4被鉴定为一株解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens),其菌体和分泌物都能抑制RS-22生长;Y4根部灌根处理能显著提高烟草和番茄对青枯菌RS-22的抗性,Y4处理能使感病烟草部分恢复正常,在云南文山州烟草种植大田施加Y4菌剂和菌剂有机肥混合物也能显著降低烟草青枯病的感病率。【结论】青枯菌RS-22具有广谱的致病性,筛选的拮抗菌Y4能显著抑制青枯菌生长,而且对青枯菌侵染植物有很好的防治效果。研究结果为进一步研究烟草青枯病的生物防控提供了新的理论依据。     

一氧化氮对盐胁迫下烟草细胞渗透调节能力的影响

一氧化氮(NO)作为信号分子广泛参与植物的生长发育、逆境胁迫响应过程。为了明确NO对细胞渗透调节作用,该研究以NaCl为盐胁迫因子,以烟草悬浮细胞为材料,研究了NO对盐胁迫下细胞渗透调节能力的影响。结果显示:(1)NaCl胁迫能诱发烟草细胞内源NO的生成,且100mmol·L-1 NaCl诱发了细胞内源NO的快速产生,在1h达到峰值,NO产生量约为对照的2倍,之后NO产生量快速下降,直至3h才逐渐回升,并在48h内维持在较高水平。(2)外源NO显著增强了烟草细胞的抗渗透胁迫能力,且150μmol·L-1 NO供体硝普钠(SNP)处理显著提高了NaCl胁迫下细胞的活力和再生能力(提高幅度分别为78.6%和63.2%),降低了细胞死亡率(降幅约为48.5%);SNP处理下的NaCl胁迫细胞能更大程度降低渗透势,延缓水势的降低,维持细胞压力势。(3)外源NO显著促进了NaCl胁迫细胞中脯氨酸的合成和积累,且150μmol·L-1 SNP处理将NaCl胁迫细胞中的脯氨酸含量提高25.9%;SNP处理也影响了脯氨酸代谢关键酶的活性和基因表达水平,即提高了谷氨酸脱氢酶(GDH)、精氨酸酶和鸟氨酸转氨酶(OAT)的活性,降低了脯氨酸脱氢酶(PDH)的活性,同时使GDH、OAT和PDH基因的表达表现出与酶活性相似的变化趋势。研究表明,NO参与了盐胁迫下烟草细胞的渗透调节,通过调控脯氨酸代谢可能是NO参与渗透调节的重要机制。     

抗氧化系统参与循环干旱锻炼提高烟草植株抗旱性的形成

对漂浮育苗的烟草幼苗进行控水-半萎焉-复水-恢复的循环干旱锻炼。结果表明,这种干旱锻炼能显著提高烟草叶片抗氧化剂谷胱甘肽（GSH）、抗坏血酸（AsA）的含量、还原型抗氧化剂在总抗氧化剂中的比例和抗氧化酶包括超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、过氧化氢酶（CAT）、愈创木酚过氧化物酶（GPX）、谷胱甘肽还原酶（GR）的活性,降低丙二醛（MDA）的含量。当烟草植株遭受后续的干旱胁迫时,与未锻炼的对照相比,干旱锻炼过的烟草植株能保持较高的GSH和AsA含量、还原型抗氧化剂在总抗氧化剂中的比例和抗氧化酶（SOD、APx、CAT、GPX和GR）活性,以及较低的MDA含量,表明这种循环干旱锻炼提高了细胞抗氧化能力,有助于缓解烟草植株由干旱引起的氧化胁迫及其所导致的伤害,最终提高其抗旱性。这些结果表明。抗氧化系统参与了循环干旱锻炼提高烟草植株抗旱性的形成过程。     

云南省烤烟需水量及灌溉需求指数的时空特征

基于云南省124个农业气象站点1977—2010年逐日气象数据,采用FAO推荐的Penman Monteith公式,计算不同时空条件下云南省烤烟生育期的需水量和灌溉需求指数,分析云南省烤烟需水量和灌溉需求指数的时空特征和变化规律.结果表明： 研究期间,云南省烤烟伸根期、旺长期、成熟期和大田生育期需水量分别为76.73～174.73、247.50～386.64、180.28～258.14和528.18～764.08 mm,以旺长期需水量最高;平均灌溉需求指数分别为-0.02、0.38、0.17和0.26,伸根期有效降雨量可以满足烤烟需求.云南省烤烟需水量呈逐年减少趋势,各生育期需水量气候变化趋势分别为-12.42、-21.46、-7.17和-47.15 mm·(10 a)^-1.各生育期及大田生育期灌溉需求指数最小的地区为德宏,最大的为迪庆;大田生育期灌溉需求指数是负值的3个地区为德宏、西双版纳和普洱.参考作物蒸散量、需水量和有效降水量随纬度的升高而减少,而灌溉需水量和灌溉需求指数却随纬度的升高而加强;有效降水量随海拔的升高而减少,灌溉需水量和灌溉需求指数随海拔的升高而增加.     

不同光质对烟草叶片生长及光合作用的影响

通过对烟草植株覆盖白、红、黄、蓝、紫色滤膜获得不同光质,研究了光质对烟叶生长及光合作用的影响。结果表明,与白膜处理相比,红膜与蓝膜处理下的烟草叶片较厚,比叶面积较小,叶绿素a/b比值、净光合速率、可变荧光强度（Fv）和最大荧光强度（Fm）的比值Fv/Fm（PSⅡ最大光化学量子效率）、PSⅡ实际光化学量子效率（ΦPSⅡ）、光饱和点和CO2饱和点均较高。黄膜处理下的叶片较白膜处理的更薄,净光合速率、Fv/Fm、ΦPSⅡ、光饱和点、CO2饱和点均较低。紫膜处理的叶片比叶面积比白膜处理的小,净光合速率和Fv/Fm比白膜的大。实验结果表明红光、蓝光和紫光促进了烟叶的生长,这种促进作用是与其高光合效率紧密相连的;而黄光对烟叶的生长有一定程度的抑制作用。     

烟草叶片衰老期过程中的蛋白质组学分析

大田烟叶生产过程中因打顶打叉的处理,改变了烟叶正常的衰老模式。为研究这一特殊的衰老机制,我们自旺长期开始,对‘云烟87’不同发育阶段烟株的中部叶片,进行形态观测、生理生化分析及蛋白质组学检测。结果显示：随着烟叶的逐渐成熟和衰老,烟草的叶色逐渐变黄,叶片逐渐变短、变窄,厚度减少;解剖结构清晰看到栅栏组织和海绵组织从最初的整齐排列到逐渐排列紊乱,组织细胞间轮廓不明显,细胞间隙明显增大;亚显微观测表明,淀粉粒在叶绿体中逐渐积累,类囊体片层结构被挤散,叶绿体膜被撑破。生理与生化分析表明衰老过程伴随着光合作用速率下降,光合色素降解加速,呼吸代谢的增加,这可能与衰老叶片中叶绿体逐渐崩塌和细胞膜透性增加相一致。iTRAQ标记方法共检测到不同发育阶段432个差异表达蛋白质,其中注释到308个与多种生命过程相关。蛋白差异富集分析表明,烟草叶片衰老过程中与光合作用等合成代谢相关蛋白多下调表达,而逆境反应及呼吸作用等分解代谢相关蛋白多上调表达。     

光质对烟草叶片生长发育过程中抗氧化系统的影响

以云烟87植株为材料,通过覆盖白、红、黄、蓝、紫色滤膜获得不同光质,于大田条件下研究了光质对烟草叶片生长发育过程中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)、谷胱甘肽还原酶(GR)等抗氧化酶活性,抗氧化剂谷胱甘肽(GSH)和抗坏血酸(AsA)以及丙二醛(MDA)含量的影响.结果表明,在烟草植株第11片叶生长发育的7~70 d内,其抗氧化酶活性和抗氧化物质含量呈现先升高后下降的变化趋势.与白光(对照)相比,黄光诱导烟草叶片SOD、CAT、APX和GR活性升高,以及AsA和GSH含量增加;而红光诱导APX和GR活性上升,以及GSH和AsA含量升高;但紫光却使SOD、CAT、POD、GR和GPX活性下降,GSH和AsA含量降低,而蓝光则使所有抗氧化酶活性和抗氧化物质含量降低.紫光和蓝光处理的烟草叶片中MDA含量较高,而黄光和红光处理的则较低.总体而言,在大田条件下,相对红光和黄光而言,蓝光和紫光处理下的烟草叶片更容易发生光氧化胁迫.     

渗透调节参与循环干旱锻炼提高烟草植株抗旱性的形成

对漂浮育苗的烟草幼苗进行控水一半萎焉．复水一恢复的循环干旱锻炼。结果表明,这种干旱锻炼能显著提高烟草幼苗根、茎、叶中的渗透调节物质可溶性糖和脯氨酸的含量,降低细胞渗透势。当干旱锻炼过的烟草植株遭受后续的干旱胁迫时,与未锻炼的对照相比,其根、茎、叶能积累更多的可溶性糖和脯氨酸,从而降低了细胞渗透势,使叶片能维持较高的膨压。这些结果表明渗透调节参与了循环干旱锻炼提高的烟草植株抗旱性的形成过程。此外,干旱锻炼提高了烟草幼苗的根／冠比。循环干旱锻炼过程中烟草植株一方面使其各部位通过渗透调节来对干旱环境进行生理适应,另一方面通过调节光合产物在地上部和地下部的分配以影响根／冠比来对干旱环境进行形态适应,以最终提高其抗旱性。