鉀對煙堿類物質(zhì)的積累和它們生物合成相關(guān)基因表達的影響.pdf

1、鉀是植物生長所必需的大量元素，對煙草的生長發(fā)育、生物堿合成和品質(zhì)形成有重要作用，被稱為“品質(zhì)元素”。本試驗以烤煙K326為材料，應用砂培培養(yǎng)，通過設置不同濃度的鉀離子營養(yǎng)液、低鉀脅迫后的鉀營養(yǎng)恢復處理，以及添加外源腐胺（Put）和亞精胺（Spd）生物合成抑制劑-環(huán)已胺（CHA），研究了鉀元素對煙草煙堿、降煙堿積累，以及煙堿類物質(zhì)生物合成相關(guān)基因─腐胺N-甲基轉(zhuǎn)移酶(PMT)、喹啉酸磷酸核糖基轉(zhuǎn)移酶(QPT)和煙堿去甲基酶(NND)表達的

2、影響，實驗結(jié)果表明：
　?。?）煙株的營養(yǎng)生長受供鉀水平的顯著影響。低濃度的鉀元素脅迫可顯著抑制煙株地上部分和地下部分根系的生長，而導致煙株營養(yǎng)生長的減弱。5倍高濃度的鉀素亦表現(xiàn)出對煙草營養(yǎng)生長的抑制作用。而低鉀脅迫后恢復鉀供應，可以部分消除低鉀抑制煙株營養(yǎng)生長的現(xiàn)象。
　?。?）隨著煙株的生長，煙堿含量逐漸增加；降低培養(yǎng)液中鉀離子的供應，也會顯著增加煙堿的含量；有趣的是，增高鉀離子供應水平（5K），對煙堿積累有明顯的抑制作

3、用；在低鉀（K/50）處理10 d后恢復鉀離子供應，則可顯著降低低鉀對煙堿積累的促進作用；而在完全營養(yǎng)液中添加外源腐胺，煙堿的含量顯著增加，添加亞精胺合成抑制劑-環(huán)已胺（CHA），有與腐胺處理相似的作用。
　　與煙堿積累變化不同，在8葉1心的生長早期，降煙堿含量較低，但隨著煙株的生長，降煙堿含量也逐漸增加。低鉀脅迫（K/10和K/50)處理10 d，對降煙堿含量影響不大，其仍維持較低的水平，而提高鉀離子水平（5K)，對降煙堿含量影

4、響也較?。坏外?K/50)處理20 d，就可明顯促進降煙堿的積累，低鉀的這種促進作用，又可被鉀供應水平的恢復所減緩。在完全營養(yǎng)液中添加外源腐胺，亞精胺合成抑制劑-環(huán)已胺（CHA），也可顯著促進降煙堿在葉片中的積累。
　?。?）在處理前期，煙草植株就有較高水平 PMT基因的表達，且隨著煙株的生長，表達量逐漸增強；PMT表達量受低鉀脅迫的促進，但受5倍高鉀離子濃度的抑制；低鉀(K/50)脅迫后恢復鉀供應，則可顯著降低低鉀對PMT基因

5、表達的促進作用；添加外源腐胺和亞精胺合成抑制劑CHA，則也可顯著增加PMT基因的表達。與PMT基因不同，在處理前期，葉片的NND基因表達較弱，低鉀和高鉀離子脅迫處理，對NND基因表達的影響不顯著；隨著煙株的生長，NND基因表達量逐漸增強，并受低鉀處理（(K/50)的顯著促進；低鉀處理后恢復鉀離子供應，則可顯著降低低鉀對NND基因表達的促進作用。外源腐胺和亞精胺合成抑制劑CHA處理，同樣也可顯著促進NND基因的表達量。
　　與PMT

6、基因表達相比，QPT基因表達量較小，并隨煙草植株的生長，表達量呈下降趨勢。降低鉀離子供應水平和5倍高鉀處理，似乎都可降低QPT基因的表達量，而外源腐胺、亞精胺合成抑制劑CHA處理，對其表達量也表現(xiàn)出一定的抑制性質(zhì)。
　　本研究佐證了鉀素的供應水平與煙草體內(nèi)的煙堿、降煙堿積累有關(guān)，低鉀會促進煙草煙堿和脅迫后期降煙堿的積累，高鉀離子濃度，會降低煙堿積累。鉀素可能通過改變煙草體內(nèi)煙堿類物質(zhì)生物合成所需Put的供應水平，而影響煙葉煙堿和降