烤煙紅花大金元紅大和紅大煙苗的生理特性研究

烤煙紅花大金元紅大和紅大煙苗的生理特性研究

紅花大金和k326是我國作物育種的主要品種，也是卷煙工業(yè)的主要原材料。紅花大金元品質好,清香型風格突出,但其抗病性差,在苗期和大田前期易感黑脛病、黑腐病和TMV,對煙農種植的積極性有所影響。目前種植面積有限,僅占全國烤煙種植面積1.22%。而K326是美國諾斯樸·金種子公司(NorthupKingSeedCompany)選育而成,1985年從美國引進云南省,也是南方煙區(qū)的主栽品種之一,種植面積占全國烤煙種植面積的28.9%。K326能抗黑脛病,中抗青枯病、南方根結線蟲病和北方根結線蟲病等,是煙草品種中抗性較好的一個品種。兩個品種為什么在苗期和大田前期的長勢長相及抗病能力存在差異,這種差異與其體內生理代謝間有何關系,目前尚不清楚。有研究表明,植物體內一些酶的活性以及酚類和蛋白質等物質的含量與寄主抗病能力有關?？緹煵煌贩N間是否也是這樣,而酚類和抗性酶的活性是否存在著差異,很值得深入研究。為此,本試驗以紅花大金元和K326這兩個不同抗性品種為材料,分析其苗期內部分生理生化指標的差異,為栽培和育種提供依據。1材料和方法1.1材料表面供試品種為紅花大金元(下簡稱紅大,HD)和K326,均在玉溪煙草科學研究所培育,純度大于99%。1.2農藝性狀、根系活力、脯氨酸含量測定本試驗在云南農業(yè)大學后山進行,土壤為紅壤土,pH值6.9,在大棚中進行盆栽試驗,每盆裝土20kg。試驗共設置2個處理紅大和K326,12個重復,隨機排列,每盆均施純氮1g(N∶P2O5∶K2O=1∶1∶1.5),硝酸鉀3.7g(產地為云天化股份有限公司,含N>13.5%),碳酸氫氨2.92g(產地為云南曲靖化學工業(yè)有限總公司,含N>17.1%),普鈣6.25g(產地為尋甸化肥產,含P>16%),于7d后水溶澆施,水分充足,光照良好,按照烤煙正常生長進行盆栽管理。移栽前對成苗的農藝性狀、根系活力、脯氨酸的含量進行測定;于30d后分別測定兩個品種煙苗體內的過氧化物酶、過氧化氫酶、多酚氧化酶的活性以及蛋白質含量等生理生化指標。1.3根系活力、多酚氧化酶活性的測定對煙苗農藝性狀(莖高、總鮮重、總干重、地上部分鮮、干重)以及生理指標(過氧化物酶、過氧化氫酶、多酚氧化酶的活性以及蛋白質含量)進行測定。取樣:取相同苗齡、同葉位葉片,水洗凈,用濾紙吸干葉面。根系活力的測定采用甲烯藍吸附法;植物體內游離脯氨酸含量的測定采用磺基水楊酸提取比色法;過氧化物酶(POD)活性的測定采用愈創(chuàng)木酚法;過氧化氫酶(CAT)活性的測定采用高錳酸鉀標定法。以上均參照葉尚紅主編的《植物生理生化實驗教程》的方法。多酚氧化酶活性的測定(PPO)采用鄰苯二酚法,以每分鐘內A525nm變化0.01定義為一個酶活性單位。蛋白質含量的測定采用考馬斯藍G-250法測定。1.4數據篩選操作方法結果采用生物統(tǒng)計軟件SPSS進行統(tǒng)計分析。2結果與分析2.1不同遺傳基因型煙酒植物的生長特性煙株干重是衡量煙株長勢長相及其干物質積累量的重要標準,也是作物產量和品質的基礎,因此干物質積累與烤煙品種的關系是研究確定煙草品質好壞的主要依據。從表1可以看出K326的總干重高于紅大52.5%,總鮮重高于紅大28.2%,株高高于紅大16.7%,說明在相同管理條件下,不同遺傳基因型的烤煙品種,在植物學性狀上是存在差異的,且K326的干物質累積量高于紅大。植物地上部分和地下部分具有相關性,一般地說,根系生長良好,其地上部分也較茂盛;同樣,地上部分生長良好,也會促進根系的生長。從表1看出K326的地上、地下部分的鮮、干重以及莖高、根冠比均高于紅大,說明K326長勢長相良好。2.2生長期不同煙苗的力學性能植物根系是活躍的吸收器官,根的生長情況和活力水平直接影響地上部分的生長和營養(yǎng)狀況及產量水平。故可以把根系活力作為衡量煙株合成代謝強弱的重要指標之一。從表2可看出盆栽生長初期紅大和K326煙苗的活力存在一定的差異。紅大煙苗根系的總吸收面積、活躍吸收面積和比表面積均極顯著小于K326,表明這是兩個品種煙苗移栽后抗性能力差異的原因之一。植物體內游離脯氨酸含量在一定程度上也反映了植物的抗逆性。因為脯氨酸能夠保護酶的空間結構、穩(wěn)定膜系統(tǒng),參與葉綠素合成,消除NH3的毒害,因而提高植物的抗性。從表2可以看出紅大和K326的脯氨酸含量差異極顯著,由上可見,由于K326抗逆性好,因而致使煙苗的長勢長相較好。K326的脯氨酸含量高于紅大,說明在K326的抗性比紅大好。2.3抗氧化酶系統(tǒng)多酚氧化酶(PPO)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶等是植物體內影響其抗性強弱的主要酶類之一,而蛋白質含量高低也可以直接影響到病原物在植物體內的侵染情況。過氧化氫酶能將H2O2分解為H2O和O2,從而減少植物體內單線態(tài)和某些自由基的產生,避免對膜結構和DNA與蛋白質等生物大分子的損傷,從而保護植物,延緩其衰老。多酚氧化酶能使酚氧化成為醌,或形成預苯酸(木質素合成的前體),使木質素大量生成并沉積在細胞壁周圍,將病原菌限制在一定的細胞范圍之內,來修復傷口,抑制病原菌的繁殖。過氧化物酶的活性高能提高細胞的防御和抵抗能力,在植物生命活動中起重要作用,它不僅是一種重要的內源活性氧清除劑,而且參與木質素的聚合過程,與植保素的合成及酚類物質的氧化有關,在抗病中起了重要作用。以往的研究表明,植物體內的過氧化氫酶(CAT)具有保護植物,延緩衰老的作用,而多酚氧化酶(PPO)能抑制病原菌的繁殖,過氧化物酶(POD)的活性高則能提高細胞的防御和抵抗能力;體內蛋白質含量高,則容易為病原菌創(chuàng)造豐富的營養(yǎng),而導致煙株體內酚類化合物合成減弱,導致植株抗性減弱。從表3可以看出:K326多酚氧化酶(PPO)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)的活性均極顯著高于紅花大金元;而蛋白質含量則相反。這也是兩個品種在移栽后的早期階段抗病能力差異導致長勢長相差異的重要原因之一。3遺傳基因型對煙敏穩(wěn)定性的影響試驗結果可以看出,K326的根系活力、總吸收面積、游離脯氨酸含量以及PPO,POD,CAT的活性均顯著比紅花大金元高,而蛋白質含量則相反。因此,植株總鮮樣K326比紅大高28.2%,總干重高52.5%,株高高16.7%,表明具有不同遺傳基因型的烤煙品種,在生理生化和植物學性狀的表現差異,是客觀存在的;抗逆能力是有所差異的,可以作為烤煙育種栽培的參考。本研究結果還指出了K326之所以分布面積廣,受歡迎