打顶和植物生理调节剂对烟草主要化学品质的调控机理

摘要

烟草(Nicotiana tabacum L.)行业的税收在我国经济中占有重要地位,但烟叶质量低已成为制约我国烟草市场竞争力和影响烟草制品安全性的重要因素。利用植物生理调节剂来改善烟草内在化学成分及组分间的协调性,这是一种改善烟叶品质的有效途径。
　　 本文采用盆栽、微区和田间试验相结合的方法,研究了打顶及植物生理调节剂对烟草内在化学成分,及组分之间协调性的影响,并通过实时荧光定量PCR技术,检测了打顶和植物生理调节剂对烟草钾离子通道基因和烟碱合成关键酶基因表达的影响,初步探讨了烟草钾素营养和烟碱合成的调控机理。主要研究结果如下:
　　 (1)烟株顶端的存在影响同化产物在烟草各器官中的分配,打顶及植物生理调节剂的施用有助于同化产物在烟株中的累积。
　　 打顶显著降低烟草叶和根中钾素含量,以及按成熟度分次采收烘烟草叶中的钾素含量,并且随着采收部位升高,叶中钾素含量的降幅增大(13.22％-39.53％)。
　　 打顶后施用含有不同IAA浓度(15mg/kg-60mg/kg)的植物生理调节剂,可抑制由打顶引起的烟株钾素含量的降低幅度,也可显著提高分次采收烘烟草叶中的钾含量,且对中、上部叶的增钾幅度大于下部叶,以IAA浓度为30mg/kg的效果最明显。
　　 打顶后同时施用抑芽剂和植物生理调节剂能显著提高中、下部叶中钾素含量,以1d后涂抹植物生理调节剂的效果最佳。笔涂法的增钾效果大于杯淋法。抑芽剂和植物生理调节剂对烟草两个品种的增钾效果相似。
　　 (2)打顶刺激烟碱合成,显著增加烟草各器官的烟碱含量,其中烟叶的烟碱含量增加较多,上、中部叶增加效果更明显。
　　 打顶后施用植物生理调节剂可降低打顶引起的烟碱含量的增加,并且随着生育进程的推移,降烟碱作用更加明显,尤其是对叶的降低效果显著。烟草各器官中烟碱含量随着植物生理调节剂中IAA浓度(15mg/kg-60mg/kg)的增加而降低。但植物生理调节剂并不能完全代替植物顶端的作用,尤其是中、上部叶烟碱含量仍然分别是不打顶处理的2.0倍和4.3倍。
　　 抑芽剂和植物生理调节剂配合施用显著降低烟草烟叶的烟碱含量,但随着植物生理调节剂施用时间的延长降烟碱效果逐渐减弱。不同时间涂抹植物生理调节剂对两个烟草品种的降烟碱效果相似,但不同的抑芽剂施用方法对两个烟草品种的降烟碱效果不同。
　　 两个烟草品种烟叶的烟碱和钾素含量均呈显著或极显著负相关。
　　 (3)打顶对烟草叶中全氮含量无显著影响,但打顶后烟叶中的含氮化合物(如蛋白质)含量有下降趋势,还原糖含量增加。打顶后施用植物生理调节剂可提高中、下部叶全氮和蛋白质含量,且对打顶引起的叶中还原糖含量的增加起促进作用,尤其是中上部叶还原糖含量增加较多。
　　 打顶后烟草各部位叶中糖碱比、氮碱比值降低,而糖蛋比值增加。植物生理调节剂的施用有助于烟草中上叶的糖碱比、氮碱比和糖蛋比趋于协调。
　　 植物激素IAA对烟草烟碱的合成起抑制作用,这是施用植物生理调节剂后糖碱比和氮碱比较打顶措施增加的主要原因。
　　 (4)打顶抑制内流型、外流型和弱内流型钾离子通道基因在烟草叶中的表达,诱导其在根中表达。打顶后涂抹植物生理调节剂可抑制由打顶引起的钾离子通道基因在烟草叶和根中的表达变化。
　　 NKT1、NTORK1和NKT2基因叶中表达量高于根,而NtKC1根中表达量高于叶。
　　 打顶后烟株内源激素IAA水平发生改变:叶中IAA含量降低,根中IAA含量增加,14d时根中的IAA含量比不打顶增加了140.7％。
　　 环境条件的变化可能调控烟草植株中钾离子通道基因的表达。
　　 (5)打顶诱导烟草PMT和ODC基因在根中表达,诱导作用主要在打顶后5h出现,其中24h时PMT和ODC基因在根中表达量分别是不打顶的5.0倍和3.1倍。而植物生理调节剂的施用可抑制由打顶引起的根中PMT和ODC表达量的增加。
　　 PMT和ODC基因在烟草叶中的表达规律不明显,且两者在根中的表达量均高于叶,进一步验证了合成烟碱的部位主要是根。
　　 打顶后烟株内源激素水平的变化是调控钾离子通道及烟碱合成基因表达的主要原因,因此,烟草打顶后涂抹相应的植物生理调节剂可以有效调控烟草烟叶钾素及烟碱含量。