外源物質(zhì)降低白肋煙TSNAs含量及其機(jī)制的研究.pdf

1、白肋煙(Burley Tobacco)是混合型卷煙的重要原料之一，其品質(zhì)以及有害物質(zhì)的多少將會很大程度地影響煙制品的安全性。煙草特有亞硝胺(Tobacco-specifici nitrosamines，TSNAs)是煙草中致癌性很強(qiáng)的一類有害物質(zhì)，降低TSNAs是目前國內(nèi)外科學(xué)家非常關(guān)注的熱點(diǎn)。當(dāng)前工業(yè)上有些措施能夠有效的降低TSNAs的累積量，但在農(nóng)業(yè)上還沒有一種能夠推廣的有效技術(shù)措施。近些年湖北煙草科研所通過多年的大田試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)白肋

2、煙打頂后施用一系列的外源物質(zhì)能夠有效降低白肋煙TSNAs以及煙堿累積量，而且在農(nóng)業(yè)上有大規(guī)模推廣施用的前景。本研究以此為基礎(chǔ)，從TSNAs合成前體物質(zhì)及其關(guān)鍵基因表達(dá)和相關(guān)酶活性入手，試圖從分子、生理和生化3個(gè)層面上揭示施用外源物質(zhì)降低白肋煙TSNAs的機(jī)制。課題研究采用盆栽試驗(yàn)，研究白肋煙打頂后施用不同外源物質(zhì)及其組合對TSNAs累積的影響及其可能機(jī)制。獲得的主要結(jié)果如下:
　　 1.打頂后施用外源物質(zhì)，能夠顯著降低白肋煙中、

3、上部葉片中TSNAs的含量，尤其是NNN和NNK的含量。中部葉片中TSNAs降幅為9.21％-39.33％，NNN+NNK降幅為5.58％-41.69％;上部葉片中TSNAs降幅為14.47％-29.43％，NNN+NNK降幅為11.18％-28.22％。其中YCL4(IAA)處理對中部葉片的降幅最大為39.33％，YCL5(NAA)對上部葉片的降幅最大為29.43％。綜合考慮中部葉片和上部葉片中TSNAs的降幅，處理YCL6(IAA+

4、NAA)的效果是最好的。總氮、總糖、鉀和氯作為煙草品質(zhì)的幾個(gè)重要指標(biāo)，施用外源物質(zhì)后對于它們的影響不明顯。
　　 2.施用外源物質(zhì)降低白肋煙中TSNAs含量歸因于兩個(gè)前體物質(zhì)含量的降低。亞硝酸鹽和煙堿是TSNAs生物合成的兩個(gè)前體物質(zhì)，施用外源物質(zhì)后葉片中亞硝酸鹽含量的降幅為12.76％-38.33％，中、上部葉片中煙堿含量降低的幅度分別為為18.30％-34.65％，19.55％-30.45％。另外，由于煙堿是NNN和NNK最

5、直接的前體物質(zhì)，所以施用外源物質(zhì)對NNN和NNK降幅要大于對TSNAs降幅。
　　 3.施用外源物質(zhì)后葉片中亞硝酸鹽含量下降的原因是施用外源物質(zhì)顯著抑制葉片中硝酸還原酶的活性，提高了葉片中硝酸鹽的累積量。施用外源物質(zhì)后硝酸還原酶的活性下降45.53％-66.24％，硝酸鹽含量提高3.21％-71.35％。同時(shí)，硝酸還原酶活性下降是因?yàn)槭┯猛庠次镔|(zhì)之后能夠有效的降低葉片中硝酸還原酶基因的表達(dá)，降低倍數(shù)為7.45-212.51。

6、r>　　 4.施用外源物質(zhì)后葉片中煙堿含量下降的原因施用外源物質(zhì)顯著抑制白肋煙根系中煙堿合成過程中幾個(gè)關(guān)鍵酶的活性。施用外源物質(zhì)后，對精氨酸脫羧酶ADC影響不明顯，但能夠顯著地抑制鳥氨酸脫羧酶(ODC)和喹啉酸磷酸核糖基轉(zhuǎn)移酶(QPRT)的活性，其中ODC酶活性下降31.92％-91.54％，QPRT活性下降25.85％-46.71％。進(jìn)一步分析表明:QPRT酶的活性和煙堿的含量呈顯著正相關(guān)，與上、中部葉片中煙堿含量相關(guān)系數(shù)分別為0.

7、824、0.897，故推測施用外源物質(zhì)抑制QPRT酶活性是其能夠有效降低煙堿含量最直接的原因。
　　 5.熒光定量PCR實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，白肋煙根系中煙堿合成過程中幾個(gè)關(guān)鍵酶活性下降是因?yàn)槭┯猛庠次镔|(zhì)能夠降低這幾個(gè)關(guān)鍵酶相應(yīng)基因的表達(dá)。具體來說，施用外源物質(zhì)使得ODC基因的表達(dá)下調(diào)2.25-49.80倍，PMT基因的表達(dá)下調(diào)0.46-6.48倍，QPRT基因的表達(dá)下調(diào)0.96-3.10倍。
　　 6.三種外源物質(zhì)在調(diào)節(jié)煙堿合

8、成存在不同的機(jī)制。對于IAA而言，打頂后施用IAA，它會作為一個(gè)負(fù)信號傳導(dǎo)給煙草，從而使煙草根系中煙堿合成過程中ODC，PMT以及QPRT幾個(gè)關(guān)鍵酶的基因下調(diào)表達(dá)，導(dǎo)致其活性相應(yīng)的降低，抑制煙堿的合成。對于NAA，其作用可能和IAA類似，都起到負(fù)信號的作用，打頂后施用外源物質(zhì)NAA，也能夠使ODC，PMT以及QPRT幾個(gè)關(guān)鍵酶的基因下調(diào)表達(dá)，導(dǎo)致其活性相應(yīng)的降低，從而抑制煙堿的合成。但是對于SA的作用則和IAA、NAA不同。根據(jù)本研究結(jié)