烟草碳氮代谢

1、姓名： 张 森 学号：15218007烟草品质生态方向目录目录一、研究背景与意义一、研究背景与意义二、主要内容二、主要内容1.碳氮代谢的相互关系及关键酶活性动态2.碳氮代谢的影响因素3.碳氮代谢调节途径三、个人心得与体会三、个人心得与体会1.研究过程存在的问题2.展望一、研究背景与意义一、研究背景与意义 近年来，我国烟叶生产水平大幅提升，烟叶生长的整齐度和烤后烟叶质量的均衡性大大提高，但与国外优质烤烟相比，香气质差、香气量不足、化学成分不够协调仍是影响我国烟叶质量提高的制约性因素。 烟草是一种需肥量较大、大田生育期长的C3作物，碳氮代谢强度及其在烟叶生长和成熟过程中的动态变化模式，不仅影响其生

2、长发育进程，而且直接关系到烟草品质的优劣，因此，合理调控碳氮营养，对烟草适产优质至关重要。-碳氮代谢的特性及相互关系碳氮代谢的特性及相互关系 烟叶碳代谢是烟叶生长和产质形成过程中最基本的代谢过程，酸性转化酶（INV）和淀粉酶(AM)活性是代谢强度重要指标。成熟的叶片碳水化合物含量最高，以后随叶片的进一步衰老，碳水化合物含量又下降，烟叶生长期间制造的碳水化合物在调制后的叶片中占干物质重量的 25% 50%（韩锦峰，（韩锦峰， 烟草烟草栽培生理，栽培生理，1996）。碳代谢：碳代谢：蔗糖在细胞质中的合成蔗糖在细胞质中的合成（司丽珍等，（司丽珍等，2003）淀粉的合成淀粉的合成（罗玉，（罗玉，200

3、4）氮代谢：氮代谢： 烟草品质随施氮量和氮素形态而变化，烟叶内的烟碱、醚提物和蛋白质含量与施氮量及施用肥料种类也密切相关。烟草可直接吸收利用的无机氮素主要为硝态氮和铵态氮，它们具有完全不同的离子性质，并且不同氮素形态在烟株根际的迁移、吸收方式及在烟株体内的合成机理也不相同。硝态氮能促进烟株对钾、钙、镁等阳离子的吸收，并能抑制对硫、氯元素的吸收利用。 一般认为，植物氮同化的途径主要是：NO3-NO2-NH4+硝酸还原酶(NR)，亚硝酸还原酶(NiR)（植物生理学通讯）（植物生理学通讯） 而NH4+同化需要经过一系列酶促反应的复杂过程,Lam等，总结了氨同化及其循环的生化反应过程: Lam HM,

4、Coschigano KT,Oliveira IC,et al.1996.碳氮代谢动态变化：碳氮代谢动态变化： 在叶片生长和成熟过程中，与烟叶碳的固定和转化代谢密切相关的转化酶活性在叶片功能盛期以后逐渐降低，表明烟叶碳的固定和转化代谢在叶片功能盛期以后逐渐减弱，与其相反，淀粉酶活性在叶片定长前活性低，随着叶片的定长和进入功能盛期，显著升高，淀粉在叶片生长过程中逐渐积累，含量增加，还原糖、总碳含量也表现增加趋势，表明碳的积累代谢在叶片功能盛期以后逐渐增强。 氮代谢的关键酶 NR 活性随着生长发育进程的推进而降低， 在正常情况下，移栽后 60 d 左右快速下降并降至稳定状态。在烟叶生长发育和成熟过

5、程中，烟叶总氮和蛋白质含量呈逐渐下降趋势，表明氮代谢在烟叶生长和成熟过程中逐渐减弱。-烤烟烤烟碳氮代谢关键酶活性动态变化碳氮代谢关键酶活性动态变化引自：烤烟碳氮代谢关键酶活性动态及其与类胡萝卜素关系研究，引自：烤烟碳氮代谢关键酶活性动态及其与类胡萝卜素关系研究，杨志晓等，杨志晓等，2014。 碳氮代谢的调节：碳氮代谢的调节：（史宏志，（史宏志，1998）2.1品种品种对对烟叶烟叶碳氮代谢的碳氮代谢的重要作用重要作用 品种是烤烟品种形成的最根本因素。不同基因型烤烟的光合特性有着显著差异,进而使不同品种烤烟的代谢强度有差异。 张生杰等研究发现，不同基因型烤烟叶片中的转化酶活性、硝酸还原酶活性、色素

6、含量、总糖含量、总氮含量和糖氮比有极显著差异。 拓阳阳等研究发现不同品种烤烟不同生长阶段的碳氮代谢强度也有着显著性差异。张生杰等，不同基因型烤烟烟叶碳氮代谢差异研究张生杰等，不同基因型烤烟烟叶碳氮代谢差异研究.华北农学报华北农学报,2010。 拓阳阳等，不同烤烟品种叶片碳氮代谢及相关产物差异性拓阳阳等，不同烤烟品种叶片碳氮代谢及相关产物差异性.华北农学报华北农学报,2001。2.2生态因子对生态因子对烟叶烟叶碳氮代谢的影响碳氮代谢的影响 Solomonson认为在影响NR活性的环境因素中，氮素的可获性与光照是最重要的。 不少研究都表明，在光下NR活性较强，而断光后NR活性迅速下降。 许多研究者

7、发现，在黑暗中的高等植物也可诱导出NR活性，但若随后用白光处理可显著提高NR活性，且NR活性大小与白光强度成正相关关系。2.2.1光对碳氮代谢的影响：光对碳氮代谢的影响：（云菲，（云菲，2010）2.2.2温度对烟叶碳氮代谢品质相关酶活性的温度对烟叶碳氮代谢品质相关酶活性的影响：影响： 温度常常影响烟草的光合作用、呼吸作用、酶的活性等，对烟草的生长发育有着很重要的影响。温度在 1035范围内，烤烟都能生长，但最适宜温度是 2528。在大田生长中，日平均温度过高或过低对烟叶品质都不利。 在成熟期温度过高，会破坏叶绿素，影响光合作用，呼吸作用增强，消耗过多的干物质，降低烟叶品质。 温度过低会抑制光

8、合作用，降低光能利用率，持续低温会导致烤烟“早花”，降低烟叶品质。 程仙林程仙林.渭北旱作区干旱对烤烟产量和品质的影响及覆盖抗旱栽培技术渭北旱作区干旱对烤烟产量和品质的影响及覆盖抗旱栽培技术J.中国农中国农业气象业气象,1996Hodgson R A L,Ort C R, Raison J K. Inhibition of photosynthesis by chilling in lightJ. Plant sci lett,19872.2.3不同植烟区土壤对烟叶碳氮代谢品质相不同植烟区土壤对烟叶碳氮代谢品质相关酶活性的影响：关酶活性的影响： 烤烟中上部叶硝酸还原酶(NR)活性随移栽后天数的

9、增加均呈下降趋势。 在移栽后65d，天柱土和威宁土中上部烟叶硝酸还原酶活性较高，移栽80d 后，龙岗土中上部叶硝酸还原酶活性较高。（母少东，2014） 蔗糖转化酶(INV)活性对不同植烟区土壤的响应规律与硝酸还原酶活性相似，随移栽后天数的增加均呈下降趋势。土壤质地的不同则是产生上述结果的主要原因。2.2.4海拔对烟叶碳氮代谢相关酶活性的影响：海拔对烟叶碳氮代谢相关酶活性的影响：（牛路路，牛路路，2013）2.3农艺措施对烟叶碳氮代谢相关酶活性的影响农艺措施对烟叶碳氮代谢相关酶活性的影响 随着叶片的生长和成熟，INV活性均表出先增强后减弱的趋势, 表明增施氮肥并不能增强代谢旺盛时期转化酶的活性。

10、 在烟叶发育过程中，不同处理的GS活性的变化规律表现不一致。适宜的氮水平能促进烟株的氮代谢，有利于氮代谢向碳代谢转化。2.3.1氮磷钾肥配施氮磷钾肥配施对烟叶碳氮代谢相关酶活性的影响：对烟叶碳氮代谢相关酶活性的影响：（郭濛濛，（郭濛濛，2015）2.3.2低钾胁迫对烟草幼苗碳氮代谢基因表达谱的影响低钾胁迫对烟草幼苗碳氮代谢基因表达谱的影响 低钾胁迫导致了烟草编码硝酸还原酶、谷氨酸合成酶与谷氨酰胺合成酶等基因的表达均发生了明显变化。 低钾环境中，拟南芥根中碳氮代谢酶基因的表达发生了明显的改变，丙酮酸、苹果酸及硝酸盐等的含量也明显下降。供钾恢复正常时，其含量又回归正常。 （鲁黎明，（鲁黎明，201

11、5）2.3.3赤霉素和萘乙酸互作对烤烟碳氮代谢相关酶活性赤霉素和萘乙酸互作对烤烟碳氮代谢相关酶活性的影响：的影响：（李健忠，（李健忠，2015） 打顶后喷施GA3和NAA, NR活性呈现出先升高后降低的变化趋势, AM活性表现为先降低后略有升高，各时期对NR、AM活性的影响最显著, 说明打顶后喷施GA3 和NAA在一定程度上可以使烟株的碳氮代谢发生改变, 使原本以碳代谢为主的代谢过程转变为以氮代谢为主，从而增强了烟株的碳氮代谢。-碳氮代谢碳氮代谢调节途径调节途径（1）生物调节 采取遗传育种和生物工程手段（2）营养调节 有机肥的施用应考虑气候和土壤条件（3）化学调节 用化学方法有针对性地对酶的活性进行促进或抑制（4）农艺调节 采取耕作和栽培手段改变烟株生长的环境 直接对烟株进行调控（5）生态调节 调节烟株的密度、行株距配置、株型等 改善田间的光照条件-目前存在的问题：目前存在的问题：1)烟草对不同氮源吸收机制及其环境调节2)氮代谢过程中关键酶在细胞内的定位、区域化及其作用，例如定位在不同细胞器中的酶的结构差异性如何，所起作用有何