8306是重要的高香氣烤煙育種材料,因其腺毛分泌物中含有賴百當(dāng)化合物而使其雜交后代具有晾曬煙香氣特征。為此,本研究利用CRISPR/Cas9技術(shù),對(duì)8306中賴百當(dāng)生物合成途徑的關(guān)鍵酶基因NtCPS2進(jìn)行敲除,獲得了gRNA區(qū)發(fā)生單堿基插入突變導(dǎo)致翻譯提前終止的純合突變體8306-1。與8306相比,該突變株系生長(zhǎng)發(fā)育正常,腺毛類型和腺毛密度無(wú)顯著變化;利用GC-MS技術(shù)對(duì)葉面化學(xué)成分進(jìn)行檢測(cè),在8306-1中并未發(fā)現(xiàn)8306中所含有的順冷杉醇和賴百當(dāng)二醇等賴百當(dāng)類化合物,而腺毛分泌物的其他主要成分,如西柏三烯一醇、西柏三烯二醇及蔗糖酯的含量與對(duì)照相比并無(wú)明顯變化;RT-PCR檢測(cè)分析顯示,8306-1與8306中MEP途徑及二萜生物合成途徑的關(guān)鍵基因,如NtDXS、NtDXR、NtCMS、NtGPPS、NtGGPPS、NtCYC、NtCYP71D16等在轉(zhuǎn)錄水平上的表達(dá)均無(wú)明顯差異。該研究結(jié)果表明,NtCPS2基因敲除能有效降低煙草賴百當(dāng)類二萜化合物的含量,而對(duì)葉面其他化學(xué)成分及類萜途徑基因表達(dá)無(wú)明顯影響。因此,NtCPS2基因是進(jìn)行煙草葉面化學(xué)成分定向改良的理想靶點(diǎn),對(duì)烤煙高香氣育... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)煙草學(xué)報(bào). 2020,26(06)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

煙草二萜合成途徑

對(duì)葉齡為60天的中部葉片進(jìn)行葉面化學(xué)成分萃取和GC/MS檢測(cè)分析,結(jié)果如圖5所示。從質(zhì)譜圖可以看出,NtCPS2基因突變對(duì)葉面化學(xué)組成成分產(chǎn)生了明顯影響:8306的主要葉面化學(xué)成分為α,β-西柏三烯一醇、α,β-西柏三烯二醇、順冷杉醇、賴百當(dāng)二醇和蔗糖酯,而8306-1主要化學(xué)成分為α,β-西柏三烯一醇、α,β-西柏三烯二醇和糖酯,保留時(shí)間為42.89 min 的順冷杉醇峰和保留時(shí)間為54.23 min的賴百當(dāng)二醇峰明顯缺失,說(shuō)明其不含賴百當(dāng)類二萜。從含量上看,8306-1和8306相比,西柏烷類二萜、蔗糖酯及葉面化學(xué)成分總含量均沒(méi)有顯著差異,而賴白當(dāng)類二萜則呈極顯著差異,可見(jiàn),NtCPS2基因突變可以有效抑制賴百當(dāng)類二萜的生物合成,對(duì)其它葉面化學(xué)成分無(wú)明顯影響。2.5 NtCPS2基因突變對(duì)煙草二萜代謝相關(guān)基因表達(dá)的影響

3 結(jié)論與討論煙草二萜化合物在煙草長(zhǎng)柄腺毛中特異合成并向葉表面分泌,構(gòu)成了煙草葉面化學(xué)的主要成分。目前已知的煙草二萜化合物主要包括西柏烷和賴百當(dāng)兩大類,二者在不同類型煙草間的分布不同[15],是其煙葉香氣風(fēng)格特征形成的原因之一�？緹熤卸苹衔镆晕靼赝轭悶橹�,大多數(shù)主栽品種中不含賴百當(dāng)化合物,但在豫煙11中檢測(cè)到了順冷杉醇和賴百當(dāng)二醇的存在,推測(cè)這是導(dǎo)致該品種具有“特香型風(fēng)味”的主要原因[7]。由于豫煙11是由8306和K326雜交而成,而K326本身不含有賴百當(dāng)二萜,因此對(duì)8306葉面化學(xué)的改良是恢復(fù)豫煙11典型烤煙風(fēng)格的關(guān)鍵。同時(shí),作為重要的高香氣育種材料,8306葉面化學(xué)成分的定向改良對(duì)高香氣烤煙育種也具有重要意義。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]NtCycB2基因表達(dá)對(duì)煙草腺毛發(fā)生的影響[J]. 孟盈,閆筱筱,王召軍,張洪映,楊欣玲,楊永鋒,崔紅.  中國(guó)煙草學(xué)報(bào). 2019(02)
[2]典型烤煙品種腺毛形態(tài)及分泌特性比較分析[J]. 李艷華,張洪映,魏躍偉,崔紅.  中國(guó)煙草學(xué)報(bào). 2017(02)
[3]不同品種(系)烤煙西柏三烯二醇代謝差異研究[J]. 王冬,孫九哲,彭玉富,張小全,李麗華,宋洋洋,楊鐵釗.  中國(guó)煙草學(xué)報(bào). 2014(06)
[4]中間香型烤煙葉面腺毛形態(tài)及分泌特性研究[J]. 王霄龍,楊永霞,張松濤,馮琦,王晶,武東玲,崔紅.  中國(guó)煙草學(xué)報(bào). 2013(03)
[5]烤煙葉面分泌物的初步研究[J]. 韓錦峰,王廣山,遠(yuǎn)彤,劉衛(wèi)群,王彥亭,張秀英.  中國(guó)煙草. 1995(02)

碩士論文
[1]豫煙11號(hào)高香氣特性分析與彰顯技術(shù)研究[D]. 張景華.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3243247