不同氮素水平下烤烟苗期生理特性及差异蛋白组学研究

论文摘要

烟草对肥料相当敏感,施肥是烟草栽培中的重要环节之一,不同的烤烟品种对氮素营养需求表现不同。本研究以烤烟品种K326、翠碧1号（CB-1）和红花大金元（以下简称红大）为试验材料,采用水培方法,研究了3个不同氮水平（低氮: 1.0 mmol/L;中氮:4.0 mmol/L;高氮:8.0 mmol/L）处理对不同烤烟品种苗期生理特性的影响,同时利用双向电泳技术分析K326苗期叶片蛋白质差异表达的影响。其结果如下:1、对3个氮素水平处理的不同烤烟品种苗期光合特性的研究表明:随氮素水平的提高,烤烟叶片中叶绿素含量增加,烟株叶片的光合速率（Pn）加快。氮素浓度从1.0mmol/L到4.0 mmol/L时,有利于提高叶片中碳代谢相关酶的活性和增加光合作用相关产物的累积;氮素浓度进一步增加到8 mmol/L时,碳代谢相关酶的活性和光合作用相关产物的累积量有所下降。品种间比较得出,K326和CB-1的Pn对高氮水平比较敏感;3个烤烟品种的碳代谢相关酶活性均是中氮水平处理下最高,但品种间蔗糖合成酶（SS）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性差异不显著;而K326的酸性转化酶（AI）活性最大,与CB-1和红大比,差异达显著水平;CB-1在低氮和中氮水平光合产物累积量最高,其次是红大,K326最低,高氮时红大最大,这表明品种间碳代谢能力存在差异。2、增加氮素水平提高了叶片中全氮、全钾、镁、硝态氮、游离氨基酸的含量以及谷氨酰胺合成酶（GS）的活性,但对叶片中全磷和烟碱含量影响不明显。硝酸还原酶（NR）活性在中氮水平时最高,氮素过多过少均会影响NR活性。品种间比较,K326叶片中全氮、全磷和全钾的含量比CB-1和红大相比均较高,,但全氮、全磷含量差异不显著,且在高氮条件叶片中GS活性和NR活性较高;CB-1在高氮水平下,叶片中全氮、全磷、全钾、镁的含量及NR的活性最低。3、提高氮素水平,增加了烤烟苗期叶片中过氧化氢酶（CAT）的活性,降低了丙二醛（MDA）和过氧化氢（H2O2）的含量,减轻了烟株膜脂氧化程度。低氮和高氮水平处理均可增加叶片超氧化物歧化酶（SOD）活性。延缓了叶片的衰老,利于烤烟苗期的生长。品种间比较,SOD活性:K326>CB-1>红大;MDA在K326中最低,其余两品种无显著差异,CAT与H2O2在红大中分别最低与最高,其余两品种无显著差异,说明品种间在响应氮素胁迫机制上存在的差异。4、3个氮素水平处理下,K326苗期叶片蛋白差异表达的分析发现,有18种蛋白质对氮素响应发生差异表达,这些蛋白与光合作用和碳同化、逆境胁迫、物质和能量代谢以及功能蛋白相关。光合作用的蛋白随着氮素水平的提高出现上调表达,可见氮素可以提高光合速率;逆境胁迫相关蛋白在高氮和低氮下出现上调表达,说明缺氮和氮过剩都会诱导植株逆境蛋白的表达;与能量代谢相关的蛋白在高氮水平下上调表达,说明高氮处理烤烟苗期氮代谢旺盛。总而言之,烤烟对氮素的响应是由外界信号诱导的。在烤烟栽培上可以通过调节烟株的氮素营养供给调控烤烟的碳氮代谢,有利于提高烤烟的适产和优质。品种之间比较,K326具有较高的磷含量,较低的蔗糖含量和可溶性糖含量,在高氮水平下,根系硝酸盐含量较高,这可能与其具有较强的耐高氮能力和“浓香型”烟叶风格的形成有关;CB-1在不同氮素水平下叶绿素含量最高,且在低氮和中氮水平下,蔗糖明显高于K326和红大,这可能有利于“清香型”烟叶风格的形成;红大在不同氮素浓度水平下,CAT活性较低,H2O2含量较高,且在高氮水平下Pn,全钾含量也较低,这可能与红大抗病性比较弱有关。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1. 前言
• 1.1 烤烟的氮素营养研究现状
• 1.2 氮素水平烟草生理代谢的研究现状
• 1.2.1 氮素对烟草碳代谢的影响
• 1.2.2 氮素对烟草氮代谢的影响
• 1.2.3 氮素对烟草品质与产量的影响
• 2 蛋白组学研究进展
• 2.1 蛋白组学研究背景
• 2.1.2 丙烯酰胺双向电泳技术
• 2.1.3 质谱技术
• 2.2 烟草蛋白质组学的研究现状
• 3 本研究的内容、目的和意义
• 参考文献
• 第二章 不同品种烤烟苗期对氮素响应的生理特性研究
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验设计
• 1.3 取样时期及方法
• 1.4 生理指标测定方法
• 1.4.1 光合特性相关指标测定
• 1.4.2 营养代谢相关指标测定
• 1.4.3 抗氧化相关指标测定
• 1.4.4 数据分析
• 2 结果与分析
• 2.1 不同氮素水平处理对烤烟干物质积累量的影响
• 2.2 不同氮素水平处理对烤烟光合特性的影响
• 2.2.1 不同氮素水平处理对烤烟叶片光合素的影响
• 2.2.2 不同氮素水平处理对烤烟光合作用的影响
• 2.2.3 不同氮素水平处理对烤烟叶片 AI、SS 和 SPS 的影响
• 2.2.4 不同氮素水平处理对烤烟叶片蔗糖含量的影响
• 2.2.5 不同氮素水平处理对烤烟叶片中可溶性糖含量的影响
• 2.3 不同氮素水平处理对烤烟植株营养代谢的影响
• 2.3.1 不同氮素水平处理对烤烟根系中硝态氮含量的影响
• 2.3.2 不同氮素水平处理对烤烟叶片中全氮、磷、钾、镁含量的影响
• 2.3.3 不同氮素水平处理对烤烟叶片中烟碱含量的影响
• 2.3.4 不同氮素水平处理对烤烟叶片中游离氨基酸含量的影响
• 2.3.5 不同氮素水平处理对烤烟叶片中 NR 和 GS 活性的影响
• 2.4 不同氮素水平处理对烤烟叶片抗氧化系统的影响
• 2.4.1 不同氮素水平处理对烤烟叶片 SOD 活性的影响
• 2.4.2 不同氮素水平处理对烤烟叶片 MDA 含量的影响
• 2.4.3 不同氮素水平处理对烤烟叶片 CAT 活性和 H2O2含量的影响
• 3 讨论
• 3.1 不同氮素水平处理对烤烟光合特性的影响
• 3.2 不同氮素水平处理对烤烟植株营养代谢的影响
• 3.3 不同氮素水平处理对烤烟抗氧化系统的影响
• 3.4 烤烟对氮素水平响应的基因型差异
• 参考文献
• 第三章 烤烟K326 功能叶片对氮素响应的差异蛋白质组学分析
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 实验设计
• 1.3 蛋白质的提取
• 1.4 蛋白质的双向电泳
• 1.5 蛋白质检测
• 1.6 统计分析与双向图谱的软件分析
• 1.7 蛋白质点质谱分析及数据检索
• 2 结果与分析
• 2.1 不同氮水平处理烤烟烟叶蛋白电泳图谱分析
• 2.2 差异表达蛋白质的鉴定
• 2.3 差异蛋白的功能分析
• 2.3.1 与光合作用和碳同化有关的蛋白
• 2.3.2 与能量代谢相关的蛋白
• 2.3.3 蛋白代谢相关的蛋白
• 2.3.4 与逆境胁迫相关蛋白
• 3 讨论
• 参考文献
• 第四章 总结与展望
• 致谢