【摘 要】
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硃砂烟是田间种植过程中由普通栽培烟草自然突变而来,其烟叶烤后呈硃砂斑纹且风味独特。然而,人们对硃砂烟的生理特征和形成原因的认识还不清楚。本研究以硃砂烟CR60和普通烤烟Y87为材料,研究了CR60生理特征及其对缺铁胁迫应答的生理与分子机理。具体研究结果如下:1.在温室中比较了CR60和Y87生理特征的差异。研究发现,CR60的株高和叶片数量均高于Y87,且开花时间也较Y87早15天。然而,其叶片厚
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硃砂烟是田间种植过程中由普通栽培烟草自然突变而来,其烟叶烤后呈硃砂斑纹且风味独特。然而,人们对硃砂烟的生理特征和形成原因的认识还不清楚。本研究以硃砂烟CR60和普通烤烟Y87为材料,研究了CR60生理特征及其对缺铁胁迫应答的生理与分子机理。具体研究结果如下:1.在温室中比较了CR60和Y87生理特征的差异。研究发现,CR60的株高和叶片数量均高于Y87,且开花时间也较Y87早15天。然而,其叶片厚度和SPAD值均无显著差异。2.在田间栽培条件下比较了CR60和Y87在营养元素含量、糖类、总氮和烟碱方面的差异。研究结果表明,CR60中的总糖、还原糖、烟碱和淀粉含量均低于Y87,然而CR60中的铁、铜、锰、钠、钙和氯含量均高于Y87,且铁含量差异最为显著。3.在水培条件下研究了铁对CR60和Y87生长的影响及其应答缺铁胁迫的生理和分子机理。研究结果表明,Y87和CR60相比,在正常铁浓度（40μM）和高铁浓度（160和320μM）下生长无显著性差异。然而,与Y87相比,CR60表现了对缺铁胁迫较强的抗性,具体表现为:缺铁处理21天后CR60叶片还未黄化,且CR60叶片的叶绿素a和总叶绿素含量比Y87分别高41.67%和43.75%。为了进一步揭示硃砂烟应答缺铁胁迫的机理,本研究使用RNA-seq技术分析了缺铁条件下CR60和Y87叶片差异表达基因。研究结果发现缺铁时硃砂烟CR60的镁卟啉合成通路激活以及叶绿素b还原酶表达量升高,导致总叶绿素含量和叶绿素a含量增加;缺铁时CR60中激活光系统和铁氧还蛋白相关基因的表达,增加了已有铁离子的再利用率;缺铁时CR60中血红素A合成酶基因和细胞色素相关基因下调,减少了对铁离子的需求;缺铁时CR60中AP2/ERF类转录因子表达上调,促进胁迫响应基因的表达。这些改变共同增加了硃砂烟CR60对缺铁胁迫的抗性。相关基因的q RT-PCR分析,表明转录组中涉及的关键基因表达和q RT-PCR结果一致。此外,缺铁时硃砂烟CR60的铁离子转运载体（IRT1）在根中的表达明显高于Y87,CR60根中的铁螯合还原酶2（FRO2）的表达明显低于Y87。综上所述,本研究发现硃砂烟CR60和普通烤烟Y87在生理特征和缺铁胁迫应答方面的差异及其调控机理,这为理解CR60成因及其规模化种植提供了理论支持。
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