煙草干旱脅迫研究進(jìn)展

王亞虹，許自成，高 森，陳 征，牛桂言，趙攀攀

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，鄭州 450002；2.浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，杭州 310008)

水分對于作物的生理代謝過程和生長發(fā)育狀況極為重要，只有水分適宜農(nóng)作物才會高產(chǎn)[1]。煙草是以品質(zhì)為主的作物，水分的缺失會直接影響煙葉的化學(xué)品質(zhì)和香氣質(zhì)量。此外，優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)煙葉大多生長于土壤質(zhì)地偏重的丘陵地區(qū)[2]，這些地區(qū)常受降水不足等不利條件的影響，出現(xiàn)土壤水分虧缺的現(xiàn)象。干旱成了限制煙葉優(yōu)質(zhì)穩(wěn)產(chǎn)的重要因素，嚴(yán)重影響煙葉的產(chǎn)量和質(zhì)量[3]。

在種子萌發(fā)和苗期，干旱脅迫會嚴(yán)重影響種子的發(fā)芽率、種子活力、幼苗全長、干鮮重，幼苗體內(nèi)抗氧化酶活性普遍提高[4]。在大田期，土壤缺水使細(xì)胞分裂受阻，進(jìn)而減緩了煙株的生長。此外，干旱脅迫下，煙草根的吸水能力下降，營養(yǎng)元素?zé)o法高效地被吸收利用，代謝減弱；煙葉組織細(xì)胞中葉綠素的含量減少，相關(guān)酶的活性降低，進(jìn)而導(dǎo)致光合速率下降，光合強(qiáng)度減弱；煙葉細(xì)胞膜機(jī)構(gòu)會受到活性氧自由基的攻擊進(jìn)而遭到破壞；煙株干物質(zhì)的積累受限制，造成葉數(shù)、單葉重減少，葉面積也不同程度減小。一系列的生理變化會最終導(dǎo)致煙草的產(chǎn)量減少，品質(zhì)降低[5,6]。為了獲得優(yōu)質(zhì)煙葉，廣大煙草研究者對干旱脅迫進(jìn)行深入的研究，并取得了相應(yīng)成果。本文對煙草干旱脅迫研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，并對緩解干旱脅迫、提高煙草抗旱性方面進(jìn)行了展望。

1 煙草干旱脅迫處理方法

為了更好地探明在干旱脅迫條件下，煙草一系列的生理變化特點(diǎn)，首先需要正確有效的處理方法對干旱進(jìn)行模擬。煙草一般在苗期和大田前期較其他生育期對干旱脅迫更為敏感，更容易造成早花而影響產(chǎn)量質(zhì)量。因此，現(xiàn)階段對干旱進(jìn)行模擬主要放在苗期和大田前期進(jìn)行[7-9]。

1.1 室內(nèi)干旱脅迫模擬

在煙草種子萌發(fā)和苗期，現(xiàn)階段多采用一些化學(xué)試劑處理來模擬干旱脅迫，例如高滲溶液聚乙二醇(PEG)。陳恒旺等[9]利用不同濃度的PEG溶液進(jìn)行干旱模擬，研究結(jié)果表明，12%～16%為最適宜的濃度來模擬干旱條件。劉玲玲[10]等利用15% PEG-6000溶液浸種模擬干旱環(huán)境，同正常供水對比，對煙草的種子發(fā)芽特性和幼苗生長發(fā)育情況進(jìn)行研究分析，從而評價(jià)4個(gè)烤煙品種的抗旱性。此外，對于漂浮育苗可以利用稱重法控制土壤水分含量進(jìn)行干旱脅迫的模擬。在煙草幼苗生長期，盛業(yè)龍等[11]控制培養(yǎng)基中的水分從而在漂浮育苗過程中為幼苗提供干旱脅迫條件。

1.2 大田干旱脅迫模擬

一般認(rèn)為，對干旱的模擬集中在煙草的移栽期和對水分最敏感的旺長期。在煙苗移栽后，現(xiàn)階段多采用人工旱作棚來模擬干旱脅迫。在煙苗長出3、4片葉子的時(shí)候，盛業(yè)龍等[12]對煙苗進(jìn)行移栽，利用活動式防雨棚，避免煙草受自然降水的影響，從而使土壤含水量降低來對干旱進(jìn)行模擬。為避免澆水滲透的影響，采用防水材料將對照和干旱脅迫不同處理隔開。刁朝強(qiáng)等[13]在煙草對水分最敏感的旺長期利用塑料大棚來控制水分含量，人工模擬干旱環(huán)境，并通過盆栽試驗(yàn)研究干旱脅迫下不同煙草品種的生理變化特點(diǎn)以及生長發(fā)育狀況。

2 干旱脅迫對煙草的影響

2.1 干旱脅迫對煙草生長發(fā)育的影響

2.1.1 種子萌發(fā)、幼苗生長對干旱脅迫的響應(yīng)

干旱一般是指自然降水不足或者土壤水分欠缺，而后者是限制煙草種子萌發(fā)及幼苗生長最直接的因素。在土壤水分欠缺的時(shí)候，煙草種子吸水能力下降，同時(shí)物質(zhì)代謝能力減緩、酶活性降低，這一系列變化導(dǎo)致種子發(fā)芽時(shí)間延長。研究表明[14]，烤煙種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)以及活力指數(shù)在水分不足的情況下都會受到不利影響，各項(xiàng)指標(biāo)均呈現(xiàn)出顯著降低的趨勢。同時(shí)，干旱脅迫下煙草幼苗的苗長、根長、干鮮重等一系列生長指標(biāo)也明顯低于水分充足狀態(tài)下發(fā)育的幼苗。

2.1.2 煙草主要器官對干旱脅迫的響應(yīng)

有研究表明，不僅是氣孔開張度，根系也同樣影響水分進(jìn)入植物體的過程。干旱條件會導(dǎo)致煙草根數(shù)量、體積以及根活力發(fā)生變化，從而阻礙或促進(jìn)整個(gè)煙株的生長。在伸根期，輕度干旱條件下根系體積增長迅速，干鮮重增加，根系活力強(qiáng)，干物質(zhì)積累量大。在旺長期，輕度干旱條件下根系相關(guān)指標(biāo)則出現(xiàn)了明顯下降的趨勢，干物質(zhì)積累也相應(yīng)地減緩。而在成熟期，輕度干旱對根的體積、活力、干鮮重等影響甚微。研究認(rèn)為，旺長期氣候干旱、水分不足是阻礙根系發(fā)育最關(guān)鍵的時(shí)期。不同生育階段嚴(yán)重缺水都會造成根系發(fā)育不良，其體積、干鮮重等指標(biāo)都顯著下降，干物質(zhì)更大程度上從地上部分向根中分配導(dǎo)致根冠比呈現(xiàn)增加的趨勢[15-18]。

當(dāng)遭受干旱脅迫的時(shí)候，煙葉細(xì)胞伸長受到的影響先于細(xì)胞分裂，而且影響更為顯著。因此即使土壤水分不足，煙葉細(xì)胞仍會低速分裂，但不會伸長[19]。此外，干旱脅迫會導(dǎo)致葉數(shù)減少，下部葉早衰、底烘，上部葉葉片小而厚，葉組織粗糙。蔡寒玉等[20]研究表明土壤水分含量與烤煙葉數(shù)、葉面積成正比。對于煙草的莖，土壤水分不足會使莖圍變小，莖干重增長量減小，干物質(zhì)積累量顯著下降。

2.2 干旱脅迫對煙草生理生化的影響

2.2.1 干旱脅迫對煙葉水分代謝影響

干旱不利于煙葉的水分代謝，主要表現(xiàn)為煙葉的相對含水量、水勢、氣孔導(dǎo)度、蒸騰強(qiáng)度等發(fā)生一系列的變化。研究表明，干旱脅迫下煙葉的水勢不同程度的降低，相對含水量也呈現(xiàn)出下降的趨勢，而自由水和束縛水含量的變化則不同，表現(xiàn)為前者降低而后者升高。同時(shí)煙葉中自由水含量和束縛水含量的比值呈現(xiàn)出下降趨勢，這樣的變化可以使得煙株體內(nèi)的活性物質(zhì)處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，進(jìn)而幫助煙株抵抗逆境。此外，隨著干旱脅迫強(qiáng)度的進(jìn)一步增加，煙葉氣孔導(dǎo)度和蒸騰強(qiáng)度逐漸下降，水分的散失相應(yīng)減少[21]。

2.2.2 干旱脅迫對煙葉葉綠素和光合作用的影響

當(dāng)煙草遭受到干旱脅迫的時(shí)候，煙葉出現(xiàn)明顯的退黃發(fā)綠現(xiàn)象。并且隨著干旱加劇，煙葉中的葉綠素會發(fā)生不同程度的降解，導(dǎo)致煙葉表面出現(xiàn)紅色或者是褐色的斑點(diǎn)或斑紋。周冀衡等[22]研究顯示，煙葉中葉綠素含量會受干旱脅迫的影響而呈現(xiàn)出不同程度的降低趨勢。在干旱程度較輕的時(shí)候，煙葉中葉綠素a含量變化比較大而葉綠素b含量變化比較小。在干旱程度較嚴(yán)重的后期，煙葉中的葉綠素總的含量會顯著降低，這一系列的變化最終影響光合作用。

輕度脅迫的時(shí)候，煙草的光合速率下降幅度比較小，但是隨著干旱程度逐漸增加，光合速率會呈現(xiàn)出大幅下降的趨勢。如果脅迫達(dá)到一定程度，煙草的光合作用就會減弱甚至受到明顯的抑制。毛衛(wèi)佳[23]等人的研究表明，煙草在移栽期如果受到了干旱脅迫，其幼苗的凈光合速率會發(fā)生變化，表現(xiàn)為顯著降低。在干旱脅迫的作用下，煙草的光合強(qiáng)度呈現(xiàn)出降低的趨勢存在兩方面的原因：氣孔限制和非氣孔限制。當(dāng)干旱程度較輕時(shí)，光合速率下降主要受氣孔限制，煙葉細(xì)胞的氣孔在干旱脅迫條件下會因水分的缺乏而關(guān)閉，進(jìn)而使得CO2吸收受到阻礙，光合作用因原料不足而導(dǎo)致速率下降、強(qiáng)度減小。當(dāng)煙株長期處于中度或者重度干旱情況下，光合速率將受到嚴(yán)重抑制，其強(qiáng)度的下降同時(shí)受到兩種因素的雙重限制。煙草遭遇干旱脅迫后，光合作用強(qiáng)度降低的限制因素會從前者轉(zhuǎn)為后者，轉(zhuǎn)變的時(shí)間會受干旱程度、干旱時(shí)間以及煙草品種等條件的影響[24]。

2.2.3 干旱脅迫對煙草體內(nèi)活性氧化代謝主要酶的影響

在煙草受到干旱等逆境脅迫時(shí)，體內(nèi)的活性氧代謝平衡會遭到破壞，具體表現(xiàn)為細(xì)胞膜透性升高以及流動性下降、DNA突變與損傷和蛋白質(zhì)功能喪失，進(jìn)而造成相當(dāng)含量的異常蛋白形成最終導(dǎo)致細(xì)胞的死亡，并且這種傷害對于煙草細(xì)胞來說是無法逆轉(zhuǎn)的。對于清除活性氧的整個(gè)過程來說，起到最主要作用的無疑是以下3種酶：超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)以及過氧化氫酶(CAT)。SOD作為活性氧解毒過程中最重要的酶，可以直接有效地催化超氧陰離子的歧化反應(yīng)，使其生成 O2和H2O2。之后在CAT和POD這兩者的催化作用下，H2O2可以進(jìn)一步被轉(zhuǎn)化為水從而徹底地清除活性氧，使得細(xì)胞免受傷害[25-27]。袁有波等人[28]研究指出，不同類型的干旱對SOD、POD、CAT這三類葉片酶活性的影響是存在差異的。當(dāng)煙株遭遇干旱時(shí)，葉片中SOD的活性首先增加，然后隨著脅迫時(shí)間的延長和強(qiáng)度的增加進(jìn)而降低；春旱以及持續(xù)干旱的情況下，葉片中POD和CAT活性呈現(xiàn)出“先增加然后降低最后再增加”的變化趨勢，而伏旱條件下這兩類酶的活性則表現(xiàn)為先不同程度的增加然后迅速降低。

2.2.4 干旱脅迫對煙草葉片質(zhì)膜透性和丙二醛含量的影響

煙草的類型、品種不同以及干旱脅迫的程度、時(shí)間不同都會使得細(xì)胞膜受刺激和傷害的程度存在差異。前人的研究指出，煙草受到干旱時(shí)細(xì)胞的膜系統(tǒng)中首先受傷害的是原生質(zhì)膜。煙草在干旱等逆境條件下，其細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)會因?yàn)槟ぶ^氧化作用而產(chǎn)生一系列的變化，例如細(xì)胞膜的通透性明顯增強(qiáng)，膜脂呈現(xiàn)出不對稱的特點(diǎn)，膜體進(jìn)一步斷裂最終導(dǎo)致內(nèi)溶物外滲使得電導(dǎo)率上升[29]。李繼新等人[30]指出，受干旱脅迫后，煙草葉片的質(zhì)膜透性增加，同時(shí)膜脂過氧化作用的產(chǎn)物丙二醛(MDA)含量也呈現(xiàn)出明顯增加的趨勢，并且其增加幅度因煙草生育期的不同而存在差異，具體表現(xiàn)為伸根期的增加幅度小于旺長期和成熟期。此外，煙葉的質(zhì)膜透性和MDA的含量與煙草受干旱的程度呈現(xiàn)正相關(guān)。

2.2.5 干旱脅迫對煙草內(nèi)源激素的影響

作為生命活動的代謝產(chǎn)物，內(nèi)源激素從產(chǎn)生部位運(yùn)輸?shù)阶饔貌课?，能夠進(jìn)行煙草細(xì)胞間的通訊來加強(qiáng)各器官之間的聯(lián)系。當(dāng)煙草內(nèi)源激素濃度較低的時(shí)候，煙株的生長發(fā)育和物質(zhì)代謝將受到顯著的不利影響。因此對于煙草全生育期來說，煙株體內(nèi)的激素都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。水分作為激素合成與運(yùn)輸最主要的介質(zhì)，其含量的缺失將直接影響著煙草內(nèi)源激素的正常生理代謝[31-33]。

在煙草受到干旱脅迫的時(shí)候，煙株體內(nèi)脫落酸(ABA)的含量首先會呈現(xiàn)上升的趨勢，復(fù)水后則又出現(xiàn)了迅速下降的現(xiàn)象[34]。ABA是感受干旱脅迫刺激的根源信號，其產(chǎn)生部位是煙株根部。煙草根系富含合成ABA的前體物質(zhì)和有關(guān)酶，并且對水分變化表現(xiàn)敏感，通過木質(zhì)部導(dǎo)管和韌皮部篩管將其運(yùn)輸?shù)綗熤旮鞑课?，因降低了煙葉的氣孔導(dǎo)度、有效減緩了蒸騰作用從而提高了煙株的抗旱性[35]。生長素(IAA)是一類促進(jìn)煙草生長的激素，它可以形成煙株頂端優(yōu)勢而且也可以促進(jìn)細(xì)胞伸長、延遲煙葉脫落。在干旱脅迫下，IAA含量減少，植株生長減緩，以此來減少水分的消耗或者通過調(diào)節(jié)生長來獲取更多水分[36]。煙草在受到干旱脅迫的初始階段，煙株體內(nèi)IAA含量首先呈降低趨勢，之后隨著干旱強(qiáng)度的增加以及持續(xù)時(shí)間的延長，IAA含量上升，達(dá)到一定值后又下降，說明煙草體內(nèi)IAA對干旱脅迫的應(yīng)激反應(yīng)較其他作物滯后。當(dāng)煙株遭受干旱脅迫時(shí)，超量合成IAA的轉(zhuǎn)基因煙草的IAA含量顯著高于野生型煙草，同時(shí)其保水抗旱能力也表現(xiàn)出更為明顯的優(yōu)勢。宮長榮[37]研究發(fā)現(xiàn)，茉莉酸(JA)作為一種重要的干旱信號物質(zhì)，其合成是一個(gè)極為復(fù)雜的信息傳遞過程。通過對其他作物的研究，不難看出茉莉酸對緩解煙草干旱脅迫有一定作用[38-39]。細(xì)胞分裂素(CTK)是一類促進(jìn)植物生長的激素，其調(diào)控根系的生長是器官自發(fā)性的，大量研究表明，在干旱脅迫條件下CKT呈現(xiàn)下降趨勢。同時(shí)，CTK和ABA具有協(xié)同作用，在干旱脅迫下可以通過關(guān)閉氣孔來減少蒸騰，從而提高植物抗旱能力[40-41]。赤霉素(GAs)也是一類對煙株生長發(fā)育有明顯促進(jìn)作用的內(nèi)源激素，其效果與IAA類似。在干旱脅迫初期，煙草赤霉素含量下降，隨著干旱時(shí)間延長赤霉素含量上升，當(dāng)干旱脅迫嚴(yán)重到一定程度時(shí)赤霉素含量則又下降。在干旱脅迫下，乙烯(ETH)作為對煙草發(fā)育起抑制作用的激素，其含量隨時(shí)間的延長呈現(xiàn)出“先增加然后降低，最后再增加”的變化趨勢。研究發(fā)現(xiàn)，生長素的信號表達(dá)受到乙烯的調(diào)節(jié)，煙草體內(nèi)乙烯含量在干旱脅迫下的變化規(guī)律與生長素相反。

2.3 干旱脅迫對煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

2.3.1 干旱脅迫對煙葉產(chǎn)量的影響

在土壤含水量適宜條件下生長的煙株單株產(chǎn)量、畝產(chǎn)量都顯著高于在干旱脅迫條件下生長的煙株。孫志英[42]等研究了干旱脅迫對不同部位的煙葉產(chǎn)量的影響，其結(jié)果顯示，煙株上層煙葉和下層煙葉的質(zhì)量顯著輕于正常供水條件下的煙株，而且兩者的比值也明顯下降。也有學(xué)者指出[43]，干旱脅迫對煙葉產(chǎn)量的影響因煙草生育期的不同而存在差異，其中對煙草移栽20 d時(shí)產(chǎn)量的影響較為明顯。此外，董順德[44]等人研究表明，旺長期的干旱脅迫較煙草生長其他生育期產(chǎn)量下降最為顯著。

2.3.2 干旱脅迫對煙葉品質(zhì)的影響

干旱脅迫對煙葉品質(zhì)的影響主要表現(xiàn)為煙葉經(jīng)調(diào)制過后化學(xué)成分的變化和一些香氣物質(zhì)含量的降低。有學(xué)者指出，烤后煙葉還原糖含量會隨著干旱程度的加深而呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢，而總氮含量的變化恰恰與還原糖含量的變化相反。輕度脅迫下煙堿含量最高，隨著脅迫加深煙堿含量下降，但仍比水分充足時(shí)含量高。這表明，水分的缺乏會直接影響煙草的碳氮代謝過程，具體表現(xiàn)為總糖、還原糖等糖類物質(zhì)含量下降，而總氮、煙堿等含氮物質(zhì)含量上升。程度較輕微的干旱脅迫對煙葉品質(zhì)的提高有利，但任何生育期高強(qiáng)度的干旱脅迫都會對煙葉最終品質(zhì)的形成產(chǎn)生顯著的不利影響。鄧桂秀等[45]研究表明，當(dāng)煙株在成熟期遭受干旱脅迫會使煙葉中的各種化學(xué)成分協(xié)調(diào)性被徹底打破，具體表現(xiàn)為糖堿比、氮堿比、鉀氯比等指標(biāo)均呈現(xiàn)出降低的趨勢，進(jìn)而嚴(yán)重影響了烤后煙葉的品質(zhì)。

在任何時(shí)期的嚴(yán)重干旱都會對煙葉香氣物質(zhì)產(chǎn)生不良影響，主要香氣物質(zhì)減少，香氣質(zhì)量變差。任何生育期的長時(shí)間或者重度干旱都會使煙葉中香氣物質(zhì)的含量呈降低趨勢，但是程度較輕微的干旱反而對這些物質(zhì)的合成和轉(zhuǎn)化產(chǎn)生有利的影響。另外，前人研究表明，煙草的腺毛分泌物可以對增加煙葉表面致香成分起到顯著促進(jìn)作用?？緹煶墒炱谳p度干旱有利于煙草腺毛分泌物的增加，高級脂肪烴、西柏三烯二醇和茄酮等含量較高，烤煙香吃味較好。當(dāng)干旱脅迫嚴(yán)重時(shí)，煙葉腺毛密度較大、脫落較少，但葉面分泌物較少，對香吃味產(chǎn)生不利影響[46-47]。

3 煙草干旱脅迫調(diào)控技術(shù)

3.1 農(nóng)業(yè)栽培技術(shù)

在解決干旱脅迫問題時(shí)，現(xiàn)階段最主要的方式集中在肥料的施用、耕地栽培技術(shù)、田間覆蓋技術(shù)、適宜的移栽期和種植方式幾個(gè)方面[48]。在肥料利用方面，生產(chǎn)中降低無機(jī)肥的用量，增加有機(jī)肥的用量，底肥為主，秋季施肥，盡量選用優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥。同時(shí)，保水型肥料可以有效減緩干旱對煙草生長的不利影響[49-50]。另外，應(yīng)用水肥耦合技術(shù)可以顯著增加水、養(yǎng)分的耦合利用率[51]。在耕地栽培技術(shù)方面，可以通過深耕來促進(jìn)煙草對水分的吸收以及對養(yǎng)分的利用。此外，在干旱脅迫比較嚴(yán)重的煙區(qū)，煙農(nóng)們大多采用早中耕、細(xì)中耕、高培土等方式來緩解水分欠缺對煙株的不利影響。在田間覆蓋技術(shù)方面，有研究指出，通過地膜覆蓋、秸稈雙層覆蓋可以有效地減少水分散失進(jìn)而使水分利用率顯著提高。一般需要根據(jù)降水特點(diǎn)來確定適宜的移栽期，從而滿足煙株生長的需要和充分利用降水[52]。此外，通過合理的種植方式也對調(diào)節(jié)干旱脅迫有重要意義。

3.2 化學(xué)調(diào)控技術(shù)

現(xiàn)階段采用化學(xué)物質(zhì)來調(diào)控干旱脅迫已有多項(xiàng)研究。植物生長調(diào)節(jié)劑在生產(chǎn)中運(yùn)用廣泛，由于可以降低煙株的蒸騰作用，增強(qiáng)煙株根吸收水分的能力，所以對于調(diào)控干旱脅迫有很大意義。例如多效唑可以降低煙株內(nèi)源激素的合成，對煙葉氣孔阻抗的提高、蒸騰強(qiáng)度的降低以及根系的生長發(fā)育有顯著促進(jìn)作用。馬文廣[53]等人用不同濃度的藥劑處理煙草種子，結(jié)果表明，80 mg/L的水楊酸可以有效增強(qiáng)煙草種子與幼苗的抗旱能力。馬新蕾[54]等人指出，煙葉表面噴施甜菜堿的方式可以顯著有效地提高煙草的抗干旱能力。一些無機(jī)化合物類也可以有效地對煙草干旱脅迫進(jìn)行調(diào)控。大量研究表明[55-56]，可以通過增施鉀肥的方式來提高煙葉對鉀素的吸收，從而使煙葉含鉀量提高，提高煙草的抗旱能力。黃腐酸(FA)作為一種效果顯著的抗旱劑，可以減小煙葉的氣孔開度、減緩蒸騰作用以及增強(qiáng)光合作用從而使煙草的抗旱能力得到有效提高。此外，也可以通過增施保水劑、復(fù)合包衣劑、多功能抑蒸抗旱劑等化學(xué)試劑來緩解干旱脅迫對煙株生長的不利影響。

3.3 分子生物學(xué)技術(shù)

目前，增強(qiáng)植物的耐旱性主要是通過轉(zhuǎn)滲透調(diào)節(jié)和抗過氧化這2類基因進(jìn)行調(diào)控[57]。隨著抗旱分子生物技術(shù)的迅速發(fā)展，研究人員已經(jīng)對與抗旱有關(guān)的基因進(jìn)行了定位，并且研制出了一系列的轉(zhuǎn)基因抗旱煙草[58]。有研究指出[59]，利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法將lea(lateembryogenesis abundant)基因、bZIP(basic leucinezipper)基因?qū)氲綗煵莼蚪M中，通過野生型和轉(zhuǎn)基因煙草的抗旱脅迫試驗(yàn)，人們發(fā)現(xiàn)雙價(jià)基因的表達(dá)對提高煙草的抗旱能力效果顯著。劉美英等人[60]的研究指出，與對照組野生型煙草相比，轉(zhuǎn)TaNAC基因的煙草在抗旱方面表現(xiàn)出更顯著的優(yōu)勢。還有研究[61]指出，一種新的玉米黃質(zhì)環(huán)氧酶基因(MsZEP)可能參與苜蓿對不同非生物逆境脅迫，并且可以提高轉(zhuǎn)基因煙草抗旱異源表達(dá)。王媛花等人[62]以轉(zhuǎn)基因煙草為材料，對干旱應(yīng)答基因和根系形態(tài)建成調(diào)節(jié)基因這兩類基因的抗旱能力進(jìn)行了分析比較，研究結(jié)果表明，雖然干旱應(yīng)答基因轉(zhuǎn)化煙草在實(shí)驗(yàn)室可控條件下可以表現(xiàn)出很好的抗旱性，但是在田間這些轉(zhuǎn)基因煙株表現(xiàn)對干旱脅迫很敏感，而根系形態(tài)建成調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)化煙株雖在室內(nèi)沒有表現(xiàn)出抗旱性，但在田間表現(xiàn)出很好的抗旱性，證明轉(zhuǎn)基因煙草的抗旱性會隨條件的變化而變化，操縱根系生長的基因在田間對提高煙草的抗旱性更重要。

3.4 循環(huán)干旱鍛煉技術(shù)

除了農(nóng)業(yè)栽培措施、施加化學(xué)試劑、轉(zhuǎn)基因技術(shù)之外，循環(huán)干旱技術(shù)也可以有效地提高煙草的抗旱能力。在漂浮育苗過程中，黃國賓等人[63]通過控水-半萎蔫-復(fù)水-恢復(fù)的循環(huán)方式處理幼苗，結(jié)果顯示，循環(huán)干旱鍛煉可以有效提高煙苗的可溶性糖和脯氨酸含量，同時(shí)降低細(xì)胞的滲透勢。經(jīng)過干旱鍛煉的煙株一方面通過滲透調(diào)節(jié)對干旱脅迫進(jìn)行生理適應(yīng)，另一方面通過改變根冠比對干旱脅迫進(jìn)行形態(tài)適應(yīng)。當(dāng)煙株再次遇到干旱脅迫后可以表現(xiàn)出顯著優(yōu)于對照組的抗旱性。榮智媛等[64]研究結(jié)果表明，干旱循環(huán)鍛煉可以提高煙草細(xì)胞的抗氧化能力，緩解氧化脅迫所導(dǎo)致的傷害，從而提高煙株的抗旱性。

4 展 望

煙草對水分的缺乏表現(xiàn)極為敏感，干旱脅迫通過影響煙株的生長發(fā)育、生理代謝而最終導(dǎo)致煙草的品質(zhì)下降、產(chǎn)量降低。近年來，關(guān)于緩解干旱脅迫、提高煙草抗旱性方面的研究已有不少，綜述前人的研究成果，現(xiàn)做出以下展望：

(1)根據(jù)不同地區(qū)的降水特點(diǎn)合理安排煙草種植區(qū)域，結(jié)合當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)特點(diǎn)制定合適的移栽期，充分利用降水資源。

(2)緩解煙草干旱脅迫措施的重點(diǎn)依舊集中在農(nóng)業(yè)方面，除了傳統(tǒng)的地膜覆蓋、秸稈覆蓋、增施有機(jī)肥、深耕等技術(shù)，還應(yīng)加強(qiáng)栽培和耕作技術(shù)的革新。此外，合理灌溉也是緩解煙草干旱脅迫行之有效的措施?，F(xiàn)階段水肥一體化是研究者研究的熱點(diǎn)，這對今后解決干旱問題必將提供新的思路。

(3)提高煙草品種的抗旱性是現(xiàn)階段解決干旱脅迫問題的關(guān)鍵。除了傳統(tǒng)的育種部門要加強(qiáng)抗旱品種的選育，也應(yīng)加強(qiáng)在分子水平提高煙草的抗旱性的研究?，F(xiàn)階段對煙草抗旱基因的研究已有相應(yīng)成果，但轉(zhuǎn)基因煙草的安全性尚未有明確結(jié)論。研究者應(yīng)繼續(xù)創(chuàng)新提高煙草抗旱性技術(shù)，例如可以采取分子輔助育種，果斷利用分子生物學(xué)技術(shù)來提高煙草抗旱性，為緩解干旱脅迫提供理論創(chuàng)新依據(jù)。

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