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烟草（Nicotiana tabacum）是我国重要的经济作物之一。烟草育苗是烟草大田生产的基础和保障,烟苗的素质直接决定了烟草大田生长发育和成熟采烤后的烟叶质量。由于育苗多是在早春季节,我国大部分南方烟区恰逢寒冷多雨的气候,低温寡照的气象条件对培育适龄的健壮烟苗造成了不利的影响,制约了烟苗栽后早生快发和正常的生长发育,对稳定烟农经济效益和烟叶产业可持续发展产生了较为严重的影响。本文通过室内模拟和大田验证相结合的手段,研究5-氨基乙酰丙酸（ALA）在烟草育苗上应用的可行性。通过对一系列形态特征、生理指标、光合参数的分析,确定ALA在烟草育苗上的应用效果,明确适宜的施用浓度,同时利用转录组测序分析,探讨ALA提高烟草幼苗抗逆性的作用机理,为ALA应用到烟草生产实际、解决低温寡照天气对烟草育苗的制约难题提供新的可靠的思路和方法。主要研究结果如下:1.弱光胁迫下ALA对烟苗抗性及光合生理的影响模拟弱光天气,在光照12 h/25℃、暗12 h/15℃,光照强度100μmol·m-2·s-1的条件下,以不同浓度的ALA处理5叶龄烟苗,研究各处理的农艺性状、叶绿素含量、渗透调节物和叶绿素荧光参数等指标的变化。结果表明,与对照相比,弱光胁迫会对烟草幼苗的形态建成、生物量积累、渗透调节物质合成、光合色素含量和叶绿素荧光产生有害影响,烟草幼苗的生长受到抑制;而施用外源ALA可有效缓解弱光胁迫对烟苗的不利影响,植株生长加快、物质积累增加,抗氧化能力与光合性状得到改善。弱光还明显抑制了植株根系的生长,而适当浓度的ALA处理则缓解了弱光对根系的抑制效应,有的处理其根系指标甚至超过了常光对照。另外,ALA具有生长调节剂的浓度效应,ALA浓度过高（40 mg/L-80 mg/L）会对烟苗的生长发育产生抑制作用,而较低浓度的ALA（5 mg/L）则效果欠佳,综合农艺性状、抗逆性和光合能力等指标,在模拟弱光条件下的ALA浓度以20 mg/L为佳。2.低温胁迫下ALA对烟苗抗性及光合生理的影响模拟低温天气,在光照12 h/15℃、暗12 h/10℃,光照强度200μmol·m-2·s-1的条件下,以20 mg/L的ALA处理5叶龄烟苗,研究各处理的农艺性状、光合色素含量、渗透调节物质、抗氧化酶活性和叶绿素荧光参数等指标的变化。结果表明,低温对烟苗形态建成产生了较为严重的影响,但烟苗在低温条件下根冠比大幅提升;低温促进了膜脂过氧化作用,同时其渗透调节物质脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白的含量也增加;低温还提高了几种抗氧化酶的活性。低温下施用ALA,降低了叶片中的膜脂过氧化产物丙二醛（MDA）含量,并进一步提高了脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白等渗透调节物质的含量。ALA处理还进一步显著增强了几种抗氧化酶的活性,显著提高了内源生长素（IAA）的含量;ALA还提高了植株叶绿素含量,改善了植株的光合性能,提高了叶片光合速率,显著提升了最大荧光、光适应态的最大荧光产额、光诱导的非光化学猝灭的量子产量、非光化学猝灭、非光化学猝灭系数、光化学猝灭系数、PSⅡ实际光化学量子产量和相对电子传递速率等叶绿素荧光参数指标,但对非调节性热耗散及荧光发射量子产量没有显著影响。3.低温弱光胁迫下ALA对烟苗抗性及光合生理的影响模拟低温弱光双重胁迫,在光照12 h/15℃、暗12 h/10℃,光照强度100μmol·m-2·s-1的条件下,以20 mg/L的ALA处理5叶龄烟苗,研究各处理的农艺性状、光合色素含量、渗透调节物质、抗氧化酶活性和叶绿素荧光参数等指标的变化。结果表明,在低温弱光双重胁迫的条件下,植株的生长与生理代谢受到严重抑制;如果同时用ALA处理则能够缓解逆境的伤害,显著提升烟草幼苗的脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白等渗透调节物质的含量,显著降低MDA的含量,显著提升超氧化物歧化酶、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶等抗氧化酶活性,提高烟草幼苗体内脱落酸（ABA）和IAA的含量。ALA还提高了植株叶绿素含量,改善了植株的光合性能,提高了叶片光合速率,显著改善了叶绿素荧光参数指标,进而提高了烟草幼苗在低温弱光双重胁迫下的抗性,产生有利的生理变化,更好地保证了烟草幼苗在逆境下的生存和形态建成。4.低温弱光胁迫下ALA处理烟苗的转录组测序及分析在低温弱光胁迫条件下,通过差异表达分析、GO功能分析、差异基因KEGG富集分析,解析ALA在转录组水平上提高烟苗抗逆性的作用机理,结果表明:以常温常光为对照,低温胁迫下有1071个基因发生了显著差异表达,其中564个基因表达下调,507个基因表达上调。低温严重影响了烟草的正常新陈代谢活动,很多重要相关基因的表达都显著下调,包括物质代谢、能量代谢、光合作用及次生代谢等。若低温常光+ALA处理,有187个基因发生了显著差异表达,其中91个基因表达上调,包括光合天线蛋白通路、叶绿素合成的重要基因-原叶绿素酸酯还原酶基因、叶绿体放氧增强蛋白、捕光色素蛋白的叶绿素a/b结合蛋白基因等,可能因此维持了低温胁迫条件下光合作用的正常进行。而谷胱甘肽代谢通路基因以及抗氧化酶POD表达显著上调,则可能维持了植物体内的活性氧产生与清除的平衡。不饱和脂肪酸合成代谢中的重要酶基因表达的上调,有利于不饱和脂肪酸含量的提高,对植物响应多种非生物胁迫具有重要调节功能。此外,LRR型类受体蛋白激酶基因与ABA合成途径酶相关基因的显著上调,有利于植物抗逆性的信号转导及合成更多的ABA,从而诱导抗性基因的表达,可能使植物产生一系列生理生化响应,提高烟草的抗性。研究发现以常温常光为对照,低温弱光胁迫下有1174个基因发生了显著差异表达,其中562个基因表达下调,612个基因表达上调。这些显著下调基因不仅影响了植株重要的代谢过程,还影响了细胞的形态发生以及发育,在富集的代谢通路中包括了细胞发育过程、细胞形态发生,细胞组分形态发生。而在低温弱光胁迫下喷施ALA,植株过氧化物酶基因、谷胱甘肽转移酶与谷胱甘肽特异谷胺酰转移酶等的表达上调,对提高烟草抗氧化与清除自由基的能力,维护植物在胁迫下的正常代谢非常重要。研究还发现植物磺肽素的基因及ABA信号转导代谢通路中的基因植物磷酸酶2C、SnRK2等的表达显著上调。推断ALA可能通过上调植物激素相关基因的表达,进而调控信号途径下游大量与抗逆相关的基因表达,使植物产生一系列生理生化变化来适应低温弱光胁迫,进而维持正常的生长发育。5.大田条件下ALA处理烟苗对烟草生长及生理特性的影响在大田条件下,利用烟区实际生产中使用的育苗大棚,以未受到低温弱光胁迫的封闭式育苗为对照,在育苗季节常规的低温弱光天气条件下,分析烟草苗期的形态建成、光合生理、栽后的早生快发情况以及后期采烤后的经济性状等指标,验证ALA在烟草育苗上的应用效果。结果表明,低温弱光下用ALA处理烟苗后,植株苗期的形态建成得到明显提升,农艺性状指标均优于未施ALA的处理,缓解了低温弱光对烟苗的伤害,与常温常光条件下培育的烟苗指标相当。烟苗的光合特性、SPAD值、根系活力、根系发育等也得到明显改善;移栽到大田后10 d的光合效率以及移栽后10 d、20 d的干物质积累量均显著优于未施ALA的处理;大田后期收获的烟叶产量和质量与常温常光条件下的对照基本相当,也显著优于未施ALA的处理。该研究表明ALA在烟草育苗环节能较好的增强烟苗对抗低温弱光的能力,提升烟苗素质,并持续改善烟株后期的生长,是具备有应用价值和潜力的调节剂,其20 mg/L的施用浓度也被证明是适宜的。