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8306中賴百當生物合成途徑的關(guān)鍵酶基因NtCPS2進行敲除,獲得了gRNA區(qū)發(fā)生單堿基插入突變導致翻譯提前終止的純合突變體8306-1。與8306相比,該突變株系生長發(fā)育正常,腺毛類型和腺毛密度無顯著變化;利用GC-MS技術(shù)對葉面化學成分進行檢測,在8306-1中并未發(fā)現(xiàn)8306中所含有的順冷杉醇和賴百當二醇等賴百當類化合物,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照相比并無明顯變化;RT-PCR檢測分析顯示,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)錄水平上的表達均無明顯差異。該研究結(jié)果表明,NtCPS2基因敲除能有效降低煙草賴百當類二萜化合物的含量,而對葉面其他化學成分及類萜途徑基因表達無明顯影響。因此,NtCPS2基因是進行煙草葉面化學成分定向改良的理想靶點,對烤煙高香氣育... 

【文章來源】：中國煙草學報. 2020,26(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

煙草二萜合成途徑

對葉齡為60天的中部葉片進行葉面化學成分萃取和GC/MS檢測分析,結(jié)果如圖5所示。從質(zhì)譜圖可以看出,NtCPS2基因突變對葉面化學組成成分產(chǎn)生了明顯影響:8306的主要葉面化學成分為α,β-西柏三烯一醇、α,β-西柏三烯二醇、順冷杉醇、賴百當二醇和蔗糖酯,而8306-1主要化學成分為α,β-西柏三烯一醇、α,β-西柏三烯二醇和糖酯,保留時間為42.89 min 的順冷杉醇峰和保留時間為54.23 min的賴百當二醇峰明顯缺失,說明其不含賴百當類二萜。從含量上看,8306-1和8306相比,西柏烷類二萜、蔗糖酯及葉面化學成分總含量均沒有顯著差異,而賴白當類二萜則呈極顯著差異,可見,NtCPS2基因突變可以有效抑制賴百當類二萜的生物合成,對其它葉面化學成分無明顯影響。2.5 NtCPS2基因突變對煙草二萜代謝相關(guān)基因表達的影響

3 結(jié)論與討論煙草二萜化合物在煙草長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化合物,但在豫煙11中檢測到了順冷杉醇和賴百當二醇的存在,推測這是導致該品種具有“特香型風味”的主要原因[7]。由于豫煙11是由8306和K326雜交而成,而K326本身不含有賴百當二萜,因此對8306葉面化學的改良是恢復豫煙11典型烤煙風格的關(guān)鍵。同時,作為重要的高香氣育種材料,8306葉面化學成分的定向改良對高香氣烤煙育種也具有重要意義。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]NtCycB2基因表達對煙草腺毛發(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.  中國煙草學報. 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.  中國煙草學報. 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.  中國煙草學報. 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.  中國煙草學報. 2013(03)
[5]烤煙葉面分泌物的初步研究[J]. 韓錦峰,王廣山,遠彤,劉衛(wèi)群,王彥亭,張秀英.  中國煙草. 1995(02)

碩士論文
[1]豫煙11號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 2016



本文編號：3243247