烟草腺毛发育过程中叶绿体形态学研究

应用荧光显微技术和电镜技术,对不同发育时期烟草叶面腺毛的叶绿素荧光和叶绿体结构进行了比较研究.结果发现,在腺毛发育初期,腺头细胞叶绿素荧光明显,叶绿体类囊体结构清晰;随着腺头细胞的分裂和生长,叶绿素荧光逐渐增强,叶绿体数目逐渐增多,类囊体发达,嗜锇颗粒产生;在腺毛发育成熟以后,叶绿素荧光减弱,类囊体膜降解,嗜锇颗粒增多;随着腺毛的分泌活动增强,叶绿体完全降解,磷脂双层膜消失,嗜锇颗粒扩散到细胞质中,并最终聚集在细胞质膜附近.     

光对商陆发状根生长和PAP基因表达的影响

利用发根农杆菌菌株Ar1334与美洲商陆(Phytolacca americana)叶片外植体共培养转化体系,共获得58个发状根无性系(SL-1~58).以发根农杆菌Ri质粒TL-DNA上的rol C基因设计特异引物,对发状根进行PCR检测,得到了预期的560 bp目的片段,表明Ri质粒T-DNA整合到发状根基因组中.将筛选出的株系SL-7接种在MS培养基上分别置于光、暗条件下进行培养.结果发现:SL-7在暗培养条件下呈乳白色,具有多分枝、多根毛、无向地性等典型的发状根特性;在光培养条件下,发根呈粉红色,少分支且生长缓慢;以商陆抗病毒蛋白(pokeweed antiviral protein,PAP)cDNA片段为探针,分别对光、暗条件下的发状根进行Northern blot检测,发现光对PAP基因的转录具有一定抑制作用;将发状根粗蛋白提取液与TMV病毒液混合后,摩擦接种于心叶烟(Nicotiana glutinosa)离体叶片,发现暗培养的发状根粗蛋白提取液对TMV抗性明显提高.表明商陆发状根的生长及PAP基因的表达都受到光的负向调控.该结果为商陆发状根的规模化培养和PAP蛋白的离体合成优化体系的建立奠定了基础.     

不同生态区烟草叶片蛋白质组学的比较

为探讨不同生态区烟叶香气风格形成的机理,应用蛋白质双向电泳联用质谱技术,对河南平顶山（浓香型烟叶的典型生态区）和福建龙岩（清香型烟叶的典型生态区）的烟草（Nicotina tobaccum L．cv．K326）叶片蛋白质组成进行了比较研究。结果发现,51个蛋白质在两个生态区发生了差异表达,其中在河南表达量上升的有15个,在福建表达量上升的有25个。另外,还分别有2个和9个蛋白点为在河南和在福建样品中特异表达。采用MALDI-TOF/MS进行肽质量指纹图谱分析,经MSDB、NCBInr和SwissPort数据库查询,共鉴定出25种蛋白质,其中参与叶绿体发育、色素代谢、光合作用相关的蛋白在福建烟区高表达,与糖酵解途径相关的蛋白质在河南烟区中高表达。另外,在两生态区烟叶中都发现有相当数量的特异表达的抗逆和防御蛋白。首次在蛋白质组学水平对不同香气风格烟叶的形成机理进行了探讨。     

施肥对烟草腺毛叶绿体形态结构的影响

以烤烟K326为材料,在盆栽条件下分别施用纯有机肥和无机肥,在烟株旺长期和成熟期对叶面腺毛进行显微和超微结构观察,以明确肥料对烟草叶面腺毛生长发育的影响,结果显示:移栽后50 d,荧光下观察有机肥处理下腺头细胞叶绿素荧光强度较无机肥强烈,腺头细胞内叶绿体结构完整,类囊体基粒片层发达,嗜锇颗粒大而多;无机肥处理的细胞内叶绿体少,嗜锇颗粒较小,数量也较少.移栽后70 d,有机肥处理腺毛头细胞叶绿体双层膜结构依然完整,但类囊体基粒片层结构已经解体,其中积累大量黑色嗜锇颗粒;此时无机肥处理腺毛头细胞叶绿体结构完整,仍可清晰看到类囊体基粒片层仅含少量嗜锇颗粒.推测有机肥处理在初期促进了烟草腺毛细胞叶绿体的发育和叶绿素的合成、积累,在后期,促进叶绿素及内膜系统的降解,并有利于亲脂类物质的合成和积累,从而对腺毛分泌物积累和烟叶香气品质形成具有积极影响.     

不同生态区烟草的叶面腺毛基因表达

利用cDNA芯片技术,对同一烟草品种（Nicotina tabacum L cv. K326）、不同生态区(典型的浓香型烟区-河南平顶山和典型的清香型烟区-云南玉溪)、同一叶位(中部叶)、相同叶龄（60天）的叶片腺毛基因表达谱进行了比较研究,共发现有效差异表达基因445个。其中,与光合色素代谢、光合作用以及类萜生物合成相关基因在河南烟叶腺毛中高表达,与碳水化合物、蛋白质分解代谢过程相关的基因在云南烟叶腺毛中高表达;防御过程相关基因在两生态区均有高表达。该结果表明, 烟草叶面腺毛的基因表达水平受到生态因素的调控,生态因素有可能通过影响腺毛的物质代谢和分泌,从而对烟叶风格形成产生一定的影响。