不同氮素來源對烤煙上部葉碳氮代謝及其基因表達(dá)的影響

　　摘要：[目的]研究不同氮素來源（有機(jī)氮肥和無機(jī)氮肥）對烤煙上部煙葉碳氮代謝及關(guān)鍵基因表達(dá)的影響，為進(jìn)一步調(diào)控肥料施用、提高煙葉品質(zhì)提供理論依據(jù)。[方法]在保證用氮量一致的基礎(chǔ)上，設(shè)無機(jī)氮肥和有機(jī)氮肥兩個(gè)處理，煙苗移栽后60、70、80～190 d各采樣1次，觀察不同處理的細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)，測定煙葉的總糖、總氮和煙堿含量，并對比分析影響碳氮代謝的關(guān)鍵基因表達(dá)。[結(jié)果]隨著移栽時(shí)間的延長，有機(jī)氮肥處理上部煙葉細(xì)胞中的淀粉顆粒增多，嗜鋨顆粒含量增加且體積增大。兩種氮肥處理成熟期上部煙葉總糖含量均呈先降低再升高的變化趨勢，其中有機(jī)氮肥處理上部煙葉的總糖含量相對較高；兩處理上部煙葉總氮含量隨著生育期的延長呈下降趨勢，有機(jī)氮肥處理在成熟前期顯著低于無機(jī)氮肥處理（P<0.05，下同），但移栽后90 d二者趨于一致；兩處理上部煙葉煙堿含量在成熟期呈上升趨勢，有機(jī)氮肥處理的煙堿含量除移栽后80 d顯著較低外，其他取樣時(shí)期均高于無機(jī)氮肥處理。碳代謝途徑關(guān)鍵基因表達(dá)分析結(jié)果顯示，蔗糖合成酶基因（SuSI）、淀粉合成酶基因（SSI）、顆粒結(jié)合型淀粉合成酶基因（GBSSI）、支鏈淀粉合成酶基因（SBEI）和α-淀粉酶基因（AMML）在成熟后期（移栽后90 d）高表達(dá)是導(dǎo)致上部煙葉總糖積累較多的主要原因。氮代謝途徑關(guān)鍵基因表達(dá)分析結(jié)果顯示，硝酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因（NRTI）和鳥氨酸脫羧酶基因（ODC）在有機(jī)氮源條件下高表達(dá)是導(dǎo)致上部煙葉煙堿含量顯著升高的主要原因。[結(jié)論]施用有機(jī)氮肥有利于成熟期上部煙葉碳氮代謝途徑關(guān)鍵基因的表達(dá)，從而促進(jìn)上部煙葉總糖和煙堿含量增加，同時(shí)降低總氮含量。
　　關(guān)鍵詞：烤煙；有機(jī)氮肥；無機(jī)氮肥；上部葉；碳氮代謝；基因表達(dá)
　　中圖分類號：S572 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-1191（2018）03-0462-07
　　0引言
　　[研究意義]碳氮代謝是煙草的最基本代謝之一（黃樹永和陳良存，2005）。碳氮代謝易受土壤、肥料等因素影響（劉衛(wèi)群等，1998；母少東等，2014），尤其受植煙土壤中的氮素影響顯著（李春儉等，2007）。植煙土壤中的氮素主要以無機(jī)硝態(tài)和銨態(tài)氮被植物根系細(xì)胞膜上的氮轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白利用，即不同氮素來源與烤煙碳氮代謝的協(xié)調(diào)程度關(guān)系密切（張新要等，2005），而碳氮代謝協(xié)調(diào)程度及動(dòng)態(tài)變化又決定著煙葉化學(xué)成分比例，與煙葉品質(zhì)關(guān)系緊密。烤煙上部煙葉是產(chǎn)量核心，但在大田生長過程中存在含氮化合物含量偏高、含碳化合物含量偏低等問題，造成煙葉內(nèi)部化學(xué)成分不協(xié)調(diào)，進(jìn)而導(dǎo)致上部煙葉品質(zhì)降低（劉芳等，2005；許自成等，2005）。因此，研究不同氮素來源對烤煙上部葉碳氮代謝及其基因表達(dá)的影響，對提高上部煙葉品質(zhì)具有重要意義。[前人研究進(jìn)展]優(yōu)質(zhì)煙葉的生產(chǎn)受煙葉碳氮代謝動(dòng)態(tài)平衡的影響，不同肥料的施用對煙葉碳氮代謝動(dòng)態(tài)平衡影響明顯。樊武廣等（2012）研究表明，硝酸銨和芝麻餅肥配施作為氮源，煙株的淀粉酶活性及硝酸還原酶等活性較協(xié)調(diào)，有利于優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)。劉維智等（2014）分析了氮素及其形態(tài)對煙草碳代謝的影響，結(jié)果表明煙草對氮素的吸收能影響其自身的糖代謝過程。王晶等（2016）研究表明，增施生物炭會(huì)對煙株的化學(xué)成分和香氣物質(zhì)產(chǎn)生影響，撫州煙區(qū)以300 kg/ha施炭量處理煙株的化學(xué)成分更協(xié)調(diào)。楊勝男等（2016）提出施用復(fù)合有機(jī)肥可改變煙葉直鏈和支鏈淀粉的比例，促進(jìn)淀粉積累。張弘等（2016）研究表明，有機(jī)物料的施用能改善植煙土壤養(yǎng)分，添加生物炭可顯著增加土壤碳氮代謝相關(guān)酶活性，進(jìn)而提高煙株的碳氮代謝，改善煙葉品質(zhì)。張嘉煒等（2016）研究發(fā)現(xiàn)，添加生物炭對烤煙碳氮代謝平衡影響明顯，進(jìn)而影響烤煙總糖、總氮等碳氮化合物含量。牛德新等（2017）提出，烤煙成熟期中部煙葉碳氮代謝關(guān)鍵基因表達(dá)量受氮肥施用量影響明顯，進(jìn)而影響烤煙的碳氮代謝平衡。[本研究切入點(diǎn)]目前，關(guān)于不同氮素來源尤其是酒糟有機(jī)肥對成熟期烤煙上部葉碳氮代謝及基因表達(dá)影響的研究鮮有報(bào)道。[擬解決的關(guān)鍵問題]通過對煙株施用不同肥料（無機(jī)氮肥和有機(jī)氮肥），從烤煙上部葉細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)、總糖、總氮、煙堿及相關(guān)基因表達(dá)分析等方面人手，系統(tǒng)研究不同氮素來源對烤煙上部葉碳氮代謝及基因表達(dá)的影響，為進(jìn)一步調(diào)控肥料施用、提高上部煙葉品質(zhì)提供理論依據(jù)。
　　1材料與方法
　　1.1試驗(yàn)材料
　　供試烤煙品種為云煙87。
　　供試肥料中有機(jī)氮肥為金沙酒糟有機(jī)肥，購自貴州市金沙縣加孟農(nóng)業(yè)專業(yè)合作社，總養(yǎng)分6.98%，水含量29.00%，有機(jī)質(zhì)含量74.80%，含氮量3.50%；無機(jī)氮肥購自貴州畢節(jié)靈豐復(fù)肥有限公司，其養(yǎng)分配比為N：P：K=10：10：25。
　　1.2試驗(yàn)方法
　　在貴州省畢節(jié)市金沙縣開化科技園（東經(jīng)106。11’33.26”、北緯27。29’56.56”）進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)田土地開闊、平坦、向陽，土壤類型一致，土壤理化性狀：堿解氮159.27 mg/kg、速效磷25.36 mg/kg、速效鉀308.22 mg/kg、有機(jī)質(zhì)23.7 g/kg，土壤pH 6.36。
　　試驗(yàn)設(shè)有機(jī)氮肥和無機(jī)氮肥2個(gè)處理，其中無機(jī)氮肥處理按照當(dāng)?shù)刈罴咽┓史绞竭M(jìn)行，施用復(fù)合肥（N：P：K=10：10：25）1050kg/ha；有機(jī)氮肥處理參照當(dāng)?shù)赜袡C(jī)煙施肥方式，施用有機(jī)肥3000 kg/ha（含N 3.5%），另施用硫酸鉀鎂和鈣鎂磷肥各225 kg/ha，以保證與無機(jī)施肥處理的鉀、磷用量一致。無機(jī)氮肥和有機(jī)氮肥處理均施用一次基肥，不再進(jìn)行追肥。
　　試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每小區(qū)面積約330m²，3次重復(fù)，共6個(gè)小區(qū)。采用漂浮育苗方法育苗，成熟期取樣4次，即煙苗移栽后60、70、80和90 d各取一次樣。取樣時(shí)隨機(jī)選5株長勢基本相同的煙株，混合選取上部葉片，田間操作時(shí)樣品快速放人液氮，并在超低溫冰箱中保存。每處理3次重復(fù)�？竞鬅熑~樣品選取等級為B3F的煙葉。

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