煙草響應(yīng)干旱脅迫與抗旱遺傳育種研究進(jìn)展

李佳 劉濤 馬菊蓮 吳加香 陶怡帆 陳碧環(huán) 字淑慧

摘要：煙草是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，在煙草生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，干旱脅迫是導(dǎo)致其產(chǎn)量減少和品質(zhì)降低的主要非生物脅迫。為了提高干旱脅迫下煙草的產(chǎn)量和品質(zhì)，本研究將煙草對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)，包括煙草外部形態(tài)特征（葉片、株高、根系）、生理生化特性（體內(nèi)水分代謝、主要酶活性、內(nèi)源激素、無(wú)機(jī)離子、蛋白表達(dá)與調(diào)控、光合作用）；干旱脅迫對(duì)煙草產(chǎn)量和品質(zhì)的影響；煙草抗旱性的遺傳研究（煙草抗旱性遺傳研究現(xiàn)狀、抗旱相關(guān)基因在煙草中的應(yīng)用研究、煙草抗旱基因的克隆）；煙草抗干旱脅迫種質(zhì)資源研究（煙草種質(zhì)資源的收集和保存、煙草抗旱性種質(zhì)資源、煙草抗旱性種質(zhì)資源品種選育）；煙草抗干旱脅迫的育種研究（煙草抗干旱脅迫遺傳育種策略、分子生物技術(shù)在煙草抗旱遺傳改良中的運(yùn)用、煙草抗干旱脅迫品種選育的研究）等方面進(jìn)行綜述，以期為今后在干旱脅迫下培育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)煙草提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：煙草；干旱脅迫；產(chǎn)量；品質(zhì)；影響；抗旱育種；種質(zhì)資源

中圖分類號(hào)：S572.01 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2023）08-0034-09

基金項(xiàng)目：云南省科技廳重大科技專項(xiàng)（編號(hào)：2018BB015、2018ZF011、202102AA310045）。

作者簡(jiǎn)介：李 佳（1996—），女，四川什邡人，碩士研究生，從事煙草抗病機(jī)理方面的研究。E-mail：1247698693@qq.com。

通信作者：字淑慧，博士，副教授，從事作物栽培與生理生化的研究。E-mail：zsh7525@163.com。

近年來(lái)，全球變暖已經(jīng)成為人們熱議的話題，而由全球變暖引起的季節(jié)性干旱已經(jīng)影響到各種農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，其中煙葉受到的影響最為顯著，人工灌溉成本較高，大部分煙區(qū)由于地形、水資源等原因無(wú)法實(shí)施人工灌溉，我國(guó)許多地區(qū)經(jīng)常發(fā)生季節(jié)性干旱，影響煙草生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致其品質(zhì)和產(chǎn)量下降，這嚴(yán)重制約了煙草行業(yè)的發(fā)展，因此提高煙草抗旱性研究已受到各界日益重視［1-2］。

煙草（Nicotiana tabacum L.）是以葉片為主要收獲對(duì)象的重要經(jīng)濟(jì)作物，葉片厚而肥大，因此是煙草植株含水量最高的部位，一旦土壤含水量減少大約7%，葉片就會(huì)發(fā)生萎蔫［3］。水分是植物體內(nèi)重要的緩沖劑，在煙草生長(zhǎng)發(fā)育和生理生化代謝過(guò)程中都起著極其重要的作用，適宜的水分是保證煙草優(yōu)良品質(zhì)和較高產(chǎn)量的重要因素［4］。干旱脅迫不僅會(huì)影響煙草生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的各個(gè)階段，包括種子萌發(fā)、營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)、開(kāi)花結(jié)實(shí)，而且也會(huì)影響生理生化代謝過(guò)程，如呼吸作用、光合作用、各種酶的活性和有機(jī)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化、運(yùn)輸、積累以及水分和營(yíng)養(yǎng)元素的吸收運(yùn)轉(zhuǎn)等，因此煙草抗干旱脅迫的研究對(duì)于煙草的生長(zhǎng)發(fā)育和生理生化代謝過(guò)程都至關(guān)重要［5］。

目前，為得到產(chǎn)量高、品質(zhì)好的煙葉，國(guó)內(nèi)外很多研究者針對(duì)干旱脅迫對(duì)于煙草產(chǎn)量減少和品質(zhì)降低的影響進(jìn)行了深入的研究，并取得相應(yīng)的成果［6］。本研究將干旱脅迫對(duì)煙草形態(tài)特征、生長(zhǎng)發(fā)育、生理生化、抗旱品種選育等多個(gè)方面產(chǎn)生的影響進(jìn)行綜述，以期為緩解干旱對(duì)煙草的不利影響，提高干旱條件下煙草的產(chǎn)量和品質(zhì)，選育抗旱品種提供理論依據(jù)。

1 煙草對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)

1.1 干旱脅迫對(duì)煙草外部形態(tài)特征的影響

干旱脅迫對(duì)煙草生長(zhǎng)、發(fā)育、生理和生化特性都會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，程度嚴(yán)重時(shí)還會(huì)降低烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)。煙草對(duì)于人們而言，具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的部位主要是葉片，然而在干旱脅迫后莖葉中干物質(zhì)的量在各個(gè)生育期都會(huì)顯著減少，從而導(dǎo)致株高逐漸矮化，煙葉質(zhì)量也隨之降低。

1.1.1 干旱脅迫對(duì)煙草葉形態(tài)、面積的影響

煙草植株在干旱脅迫下最直觀的表現(xiàn)是葉片狀態(tài)的改變，不同程度的干旱脅迫施加在植株上，首先表現(xiàn)出的葉片狀態(tài)也不相同。干旱脅迫在煙草生長(zhǎng)過(guò)程中表現(xiàn)出的最關(guān)鍵的生理效應(yīng)是抑制葉片生長(zhǎng)，煙草等植物體內(nèi)存在潛在的干旱適應(yīng)機(jī)制，主要是當(dāng)感受到干旱脅迫的來(lái)臨時(shí)，植物會(huì)通過(guò)調(diào)節(jié)氣孔的開(kāi)放以及改善葉片大小來(lái)適應(yīng)，從而達(dá)到保護(hù)自身免受傷害的目的。氣候、陽(yáng)光、水分、土壤、溫度等植物基本生長(zhǎng)因子都會(huì)影響煙草等植物的生長(zhǎng)特性，其中水分是影響其產(chǎn)量和質(zhì)量的最重要的生長(zhǎng)因子。王婭玲等研究得出，土壤和空氣的干燥會(huì)使植物缺乏營(yíng)養(yǎng)，發(fā)育緩慢，最明顯的問(wèn)題是葉片的生長(zhǎng)速度減緩［7］。刁朝強(qiáng)等的研究結(jié)果表明，在干旱脅迫下，煙草不同部位葉片干質(zhì)量的受影響程度表現(xiàn)為中葉>上葉>下葉，不同部位葉片鮮質(zhì)量的受影響程度表現(xiàn)為中葉>下葉>上葉。在絕大多數(shù)情況下，上部葉片逐漸狹長(zhǎng)、葉肉較薄主要是因?yàn)楦珊得{迫引起的，煙草的葉面積取決于葉片的長(zhǎng)度和寬度，如果葉片的長(zhǎng)度和寬度生長(zhǎng)受到明顯抑制，其葉面積相同也會(huì)受到抑制，干旱脅迫導(dǎo)致的細(xì)胞失水會(huì)抑制葉片細(xì)胞的生長(zhǎng)，葉片面積的延展也會(huì)因此受到抑制［3］。不同煙草品種對(duì)于干旱脅迫的表現(xiàn)也不盡相同，同一干旱程度下，不同品種受到的抑制程度不同，水分利用效率較高的品種其葉片長(zhǎng)、寬以及葉面積的生長(zhǎng)受到的影響較小，抗旱性較強(qiáng)；而水分利用效率低的品種受到干旱脅迫的抑制影響較大，抗旱性較差［3］。因此，煙草葉片的形態(tài)結(jié)構(gòu)會(huì)受到干旱脅迫的抑制，當(dāng)干旱來(lái)臨時(shí)，為了減少蒸騰作用引起的水分散失，采用了提高持水能力和水分利用效率的方法。主要結(jié)構(gòu)變化為葉肉增多、組織增厚，更為發(fā)達(dá)的角質(zhì)層、蠟質(zhì)和皮毛形成，氣孔密度降低，孔徑增大，體積和表面積比相對(duì)減小，柵欄組織增多，海綿組織減少，葉片致密度增加，可以幫助煙草植株適應(yīng)干旱［3］。

1.1.2 干旱脅迫對(duì)煙草株高的影響

刁朝強(qiáng)等在研究干旱脅迫對(duì)煙草莖的影響中發(fā)現(xiàn)，株高受到的影響比莖粗受到的影響表現(xiàn)得更明顯［3］?？赡苁且?yàn)樵跓煵萆L(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，植株頂端優(yōu)勢(shì)會(huì)讓水分和營(yíng)養(yǎng)元素優(yōu)先供應(yīng)給生長(zhǎng)點(diǎn)，所以當(dāng)出現(xiàn)水分缺失時(shí)，煙草體內(nèi)的水分供應(yīng)不足，而植株生長(zhǎng)點(diǎn)消耗的水分依然與干旱前相同，因此對(duì)于水分供不應(yīng)求，植株的株高就會(huì)受到抑制，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使煙草植株枯萎死亡。

1.1.3 干旱脅迫對(duì)煙草根形態(tài)特征的影響

煙草等植物主要靠根系來(lái)吸收水分，根系也參與了土壤-植物-大氣水循環(huán)，并且是該循環(huán)過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)［8］。因?yàn)楦禃?huì)首先從地下汲取水分再傳遞給植株地上部分，當(dāng)煙草等植物受到干旱脅迫時(shí)，根系首先接收到干旱相關(guān)的信號(hào)傳導(dǎo)，隨后會(huì)將信號(hào)傳遞給地上部分的其他器官［9］。當(dāng)煙草根系突破土壤時(shí)，根毛是根毛區(qū)表皮層細(xì)胞向外的突伸物，可以增加根系與土壤的接觸面積，一方面可以更好地固定土壤，另一方面也能幫助煙草生長(zhǎng)［10］。同時(shí)，在根系伸長(zhǎng)期，土壤含水量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致煙草根系發(fā)育不良，在旺長(zhǎng)期，即使土壤輕度干旱，根系生長(zhǎng)也會(huì)受到嚴(yán)重影響。成熟期根系變化趨勢(shì)與旺盛期相同，在伸根期適度干旱可以鍛煉煙草根系，使其發(fā)育良好，旺長(zhǎng)期充足的土壤水分能夠促進(jìn)根系的生長(zhǎng)，這種影響可以持續(xù)到煙草圓頂期。成熟期，隨著土壤含水量的增加，煙株根系的日生長(zhǎng)量增加。如果土壤水分供應(yīng)不足，根系發(fā)育將進(jìn)一步受到影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)萎蔫死亡。

1.2 干旱脅迫對(duì)煙草生理生化特性的影響

將干旱脅迫施加在煙草等植株后，持續(xù)干旱會(huì)改變植物自身的一系列生理生化特性，例如膜脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、光合作用以及不同抗氧化酶的含量都會(huì)發(fā)生改變，這些改變是植物受到干旱脅迫不同程度影響的具體反應(yīng)和表現(xiàn)，最后使外部形態(tài)特征發(fā)生萎蔫、倒伏等一系列的變化。

1.2.1 干旱脅迫對(duì)煙草體內(nèi)水分代謝的影響

煙草等植物都會(huì)通過(guò)體內(nèi)各個(gè)機(jī)制來(lái)適應(yīng)干旱脅迫，其中滲透調(diào)節(jié)是最主要的機(jī)制，其中大多數(shù)滲透調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)的都來(lái)自抗旱能力較強(qiáng)的品種［11］。干旱脅迫會(huì)破壞煙草等植物體內(nèi)的水分平衡，降低細(xì)胞膨壓和水勢(shì)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使葉片和頂端優(yōu)勢(shì)端萎蔫下垂，直至植株萎蔫，如果持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，細(xì)胞就會(huì)嚴(yán)重失水難以恢復(fù)，致使植株死亡，此時(shí)，煙草可以通過(guò)表型可塑性來(lái)適應(yīng)干旱等多種非生物的脅迫，從而達(dá)到保護(hù)自身植株的目的［12-13］。還有某些間歇性干旱發(fā)生的地區(qū)，煙葉產(chǎn)量的形成主要由植株在脅迫停止后的恢復(fù)能力所決定的，“三北”地區(qū)是我國(guó)典型的間歇性干旱區(qū)。盡管間歇性干旱對(duì)煙草植株生理和代謝過(guò)程的影響經(jīng)常被提及，但對(duì)煙草植株復(fù)水反應(yīng)的研究還很有限［14-15］。

煙葉較高的含水量和水勢(shì)是維持光合作用正常進(jìn)行的基礎(chǔ)［16］。干旱脅迫會(huì)降低煙葉水分代謝的速度，降低的重要生理指標(biāo)為水勢(shì)、蒸騰強(qiáng)度、葉片相對(duì)含水量、氣孔導(dǎo)度等［17］。汪耀富等對(duì)煙草體內(nèi)含水量的測(cè)定結(jié)果表明，在煙草植株幼苗生長(zhǎng)期時(shí)，干旱程度越深，葉片游離水含量和相對(duì)含水量會(huì)降低，水勢(shì)降低，束縛水含量增加，補(bǔ)充充足的水分后，葉片游離水含量和相對(duì)含水量會(huì)增加，水勢(shì)升高，束縛水含量降低［18］。干旱脅迫發(fā)生時(shí)，土壤含水量較低，植株的氣孔導(dǎo)度也隨之降低，反之當(dāng)水分充足時(shí)，植株氣孔導(dǎo)度會(huì)隨著土壤含水量的增加而增加；土壤中的含水量與植株的蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，同時(shí)，加深干旱脅迫的程度，會(huì)增加煙草葉片的細(xì)胞間CO2濃度，導(dǎo)致CO2補(bǔ)償點(diǎn)升高，水分利用率降低［19-20］。在干旱條件相同的情況下，抗旱性強(qiáng)的品種比敏感性品種具有較高的水勢(shì)和滲透勢(shì)，不同抗旱性使結(jié)合水和游離水不同程度的增加。王亞虹等在對(duì)煙草干旱脅迫的研究中提到，隨著干旱脅迫強(qiáng)度的增強(qiáng)，煙草葉片蒸騰強(qiáng)度和氣孔導(dǎo)度都會(huì)逐漸降低，會(huì)減少由于蒸騰作用導(dǎo)致的水分散失［21］。煙草等其他植物的內(nèi)部系統(tǒng)對(duì)不良環(huán)境引起的脅迫具有一系列的自我調(diào)節(jié)能力，輕度脅迫下，可以通過(guò)調(diào)節(jié)自身的生理代謝來(lái)緩解不利影響，而重度脅迫下，水分供應(yīng)不足，各個(gè)途徑參與酶活性降低或失活，則會(huì)使植株生理代謝途徑發(fā)生紊亂，內(nèi)在平衡失調(diào)，最終導(dǎo)致植株枯萎死亡。

1.2.2 干旱脅迫對(duì)煙草體內(nèi)主要酶活性的影響

干旱脅迫會(huì)通過(guò)減少煙草根系吸收水分，來(lái)破壞植株體內(nèi)水分平衡，從而以氧化分解為主，水解酶等氧化酶活性增強(qiáng)，還原酶類活性降低。農(nóng)夢(mèng)玲等在研究中發(fā)現(xiàn)，通常情況下，煙草植株產(chǎn)生的活性氧，由于植物具有自我調(diào)節(jié)的抗氧化系統(tǒng)，還不足以對(duì)植物體造成損害［22］。汪耀富等指出，土壤水分不足時(shí)，煙葉中積累的活性氧和脂氧合酶活性在清除活性氧、超氧化物歧化酶和抗壞血酸過(guò)氧化氫酶等抗氧化酶系統(tǒng)中增加，可以完全將O-2·分解為O2和H2O，從而減輕O-2·誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激［18，23］。然而，當(dāng)干旱脅迫程度加劇時(shí)，活性氧會(huì)隨著脅迫的加深而增加，抑制各種還原酶的活性，導(dǎo)致抗氧化系統(tǒng)與活性氧之間的失衡，破壞各生物膜的結(jié)構(gòu)，最終使細(xì)胞因氧化脅迫死亡。

超氧化物歧化酶（SOD）是生物體內(nèi)存在最廣泛的抗氧化劑，主要分布在細(xì)胞質(zhì)和葉綠體中。它最重要的功能是清除活性氧，保護(hù)細(xì)胞免受傷害。主要從歧化催化超氧陰離子自由基、清除超氧陰離子自由基、維持活性氧代謝平衡等方面，通過(guò)保護(hù)各種生物膜的結(jié)構(gòu)保護(hù)植株免受過(guò)度氧化的傷害［24］。

姜麗娜等在植物氮肥調(diào)控中提到在氮代謝途徑中扮演關(guān)鍵酶角色的硝酸還原酶（NR），代謝速率較快，作為催化劑參與硝酸鹽同化途徑的第一步反應(yīng)［25］。鄧世嬡等在研究氮素對(duì)烤煙生長(zhǎng)特性中發(fā)現(xiàn)，硝酸還原酶對(duì)水分變化反應(yīng)敏感，煙葉中硝酸還原酶的活性會(huì)隨著相對(duì)含水量的降低而降低。即使在輕度干旱脅迫下，硝酸還原酶也比其他酶受到更明顯的抑制［26］。以往對(duì)煙草抗旱性的研究表明，干旱脅迫首先暫時(shí)延緩了硝酸還原酶的表達(dá)，然后加速了硝酸還原酶蛋白的代謝，最后促進(jìn)硝酸還原酶mRNA的代謝［27］。

1.2.3 干旱脅迫對(duì)煙草體內(nèi)內(nèi)源激素的影響

激素是大多數(shù)高等植物的不同部位合成，它可以從生產(chǎn)位點(diǎn)轉(zhuǎn)移到作用位點(diǎn)發(fā)揮其特定的作用，是植物體內(nèi)正常的代謝物。當(dāng)某些激素濃度較低時(shí)，可以促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育；而濃度高于一定程度時(shí)，就會(huì)抑制植物的生長(zhǎng)發(fā)育。它們可以與植株各個(gè)部分進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間的通信，在煙草的整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中，各個(gè)激素的含量和種類都影響著煙草的生長(zhǎng)發(fā)育、生理生化代謝、植物細(xì)胞分裂和分化中的形態(tài)建成等活動(dòng)。水分是自然界用途最為廣泛的介質(zhì)，影響著激素的合成和轉(zhuǎn)運(yùn)，缺乏水分會(huì)使植物內(nèi)源激素的生理代謝發(fā)生紊亂。

脫落酸（ABA）是干旱脅迫的根系信號(hào)。洪麗芳等研究人員發(fā)現(xiàn)，干旱發(fā)生時(shí)煙草根系中存在脫落酸，其根系富含脫落酸相關(guān)酶和前體物質(zhì)，這些酶和前體物質(zhì)對(duì)水分含量的變化十分敏感，脫落酸通過(guò)韌皮部篩管和木質(zhì)部導(dǎo)管輸送到植物的其他功能位點(diǎn)，并通過(guò)降低氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率以及減少水分散失，來(lái)提高煙草的抗旱性［28］。生長(zhǎng)素（IAA）是一種促進(jìn)植物生長(zhǎng)的激素，能促進(jìn)細(xì)胞伸長(zhǎng)，延緩葉片脫落，使植物形成頂端優(yōu)勢(shì)。隨著干旱脅迫程度的加深，生長(zhǎng)素含量逐漸降低，煙株生長(zhǎng)速度減慢，通過(guò)調(diào)節(jié)生長(zhǎng)速度，煙草植株可以獲得更多的水分或減少耗水量［29］。

干旱脅迫開(kāi)始時(shí)，煙草植株感知到信號(hào)后，體內(nèi)生長(zhǎng)素含量先降低，隨著持續(xù)時(shí)間的延長(zhǎng)和干旱程度加深，生長(zhǎng)素含量逐漸上升，達(dá)到一定值后降低，報(bào)道表明自然干旱條件下水稻根系中IAA的含量隨著干旱程度的加深呈現(xiàn)先下降后上升再降低的趨勢(shì)［30］，說(shuō)明煙草體內(nèi)生長(zhǎng)素對(duì)干旱脅迫的反應(yīng)比水稻延遲。茉莉酸（JA）是在干旱發(fā)生的過(guò)程中含量會(huì)增加的一種重要的干旱信號(hào)物質(zhì)，茉莉酸含量的增加可以緩解煙草植株遭受干旱脅迫時(shí)受到的傷害［31］。細(xì)胞分裂素（CTK）可以促進(jìn)煙草等植株生長(zhǎng)、發(fā)育，植物感知到干旱脅迫的信號(hào)時(shí)，細(xì)胞分裂素含量會(huì)減少。?？×x等對(duì)植物抗干旱脅迫的激素研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞分裂素和脫落酸在植株感知干旱時(shí)，可以控制氣孔的開(kāi)閉，減少水分流失，提高煙草的抗旱性［32］。游離脯氨酸（Pro）有較好的水和作用，能夠有效提高原生質(zhì)體膠體的穩(wěn)定性［33］。赤霉素（GAs）也是一類植物內(nèi)源激素，可以顯著促進(jìn)煙草生長(zhǎng)發(fā)育，促進(jìn)的作用效果與生長(zhǎng)素相似，隨著干旱脅迫發(fā)生的時(shí)間，煙草等植株體內(nèi)赤霉素的含量會(huì)降低隨后不斷增加，達(dá)到一定程度時(shí)，赤霉素含量又會(huì)逐漸減少。王亞虹等發(fā)現(xiàn)乙烯（ETH）是一種抑制煙草生長(zhǎng)發(fā)育的激素，在干旱脅迫過(guò)程中，乙烯含量呈現(xiàn)先增加，后減少，再增加的趨勢(shì)［21］。

1.2.4 干旱脅迫對(duì)煙草體內(nèi)無(wú)機(jī)離子的影響

農(nóng)夢(mèng)玲等研究了干旱脅迫對(duì)煙草生理生化特性的影響，認(rèn)為干旱脅迫達(dá)到一定程度時(shí)會(huì)減少煙草植株中無(wú)機(jī)離子的含量，無(wú)機(jī)離子含量的減少會(huì)降低煙草自身的抗旱性［22］。研究表明，鉀是煙草等植株體內(nèi)重要的品質(zhì)元素，鉀離子通道蛋白是煙草吸收土壤中鉀離子的重要通道蛋白，對(duì)于提高煙草的品質(zhì)和抗逆性來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。磷的主要性能是提高膠體的水合能力，膠體水合能力與蛋白質(zhì)的合成呈正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)抗性蛋白增多可以增強(qiáng)煙草等植株對(duì)不良環(huán)境的抗性，然而，磷的過(guò)度吸收會(huì)導(dǎo)致其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的不平衡吸收；此外，Ca2+、Mg2+、Cu2+、B3+等離子均可以參與滲透調(diào)節(jié)，提高煙草抗逆性。

1.2.5 干旱脅迫對(duì)煙草體內(nèi)蛋白表達(dá)與調(diào)控的影響

干旱引起的水分缺失能增強(qiáng)水解酶的活性，引起蛋白質(zhì)降解，或者直接影響蛋白質(zhì)的生物合成過(guò)程，從而影響蛋白質(zhì)含量。前人利用微矩陣分析等分子技術(shù)，在水稻和擬南芥等多種植物中發(fā)現(xiàn)了許多響應(yīng)非生物脅迫的基因。脅迫誘導(dǎo)基因主要通過(guò)產(chǎn)生重要的酶和代謝蛋白（功能蛋白）及調(diào)控應(yīng)激反應(yīng)中的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和基因表達(dá)（調(diào)節(jié)蛋白）來(lái)保護(hù)細(xì)胞，使其免受非生物脅迫帶來(lái)的傷害。在干旱脅迫下，原蛋白主要在葉片中積累，而在無(wú)干旱脅迫的葉片中，原蛋白的含量則較低，但有些蛋白質(zhì)是在植物體適應(yīng)不良環(huán)境的過(guò)程中產(chǎn)生的，這些蛋白質(zhì)在逆境中起著保護(hù)植物的作用。煙草晚胚發(fā)生豐富蛋白（LEA蛋白）是一種保護(hù)生物大分子和膜結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，不良環(huán)境脅迫下可以緩解植株受到的傷害，脅迫加深時(shí)，這種保護(hù)作用效果更加明顯。葡萄糖醛酸酶（GUS）在干旱脅迫導(dǎo)致的水分缺失時(shí)，LEA蛋白的DNA 5′端可以調(diào)控GUS基因在組織特異性再生組織和非組織特異性營(yíng)養(yǎng)器官中的表達(dá)，誘導(dǎo)ABA的大量產(chǎn)生，增強(qiáng)轉(zhuǎn)基因植物的抗旱性。水通道蛋白（AQP）是對(duì)汞（Hg）不敏感的蛋白質(zhì)，它存在于所有生物體中，是維持滲透平衡的一類重要蛋白質(zhì)，它通過(guò)一種滲透梯度跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)促進(jìn)水分吸收，其活性受基因表達(dá)和蛋白磷酸化的調(diào)控。然而，目前對(duì)煙草編碼水通道蛋白的基因知之甚少，實(shí)際應(yīng)用還有待考究。

1.2.6 干旱脅迫對(duì)煙草光合作用的影響

重度的干旱脅迫會(huì)直接影響植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)，受影響最嚴(yán)重的2個(gè)部位是根系和葉片［34］。根系是吸收、運(yùn)輸水分的主要部位，而葉片是高等植物光合作用的活動(dòng)中心，植物生長(zhǎng)的基本代謝過(guò)程是葉片的光合作用，這一過(guò)程對(duì)外界自然環(huán)境（如水分、溫度等）的變化非常敏感［35-36］。葉片是用于合成淀粉等多種有機(jī)物的部位，是環(huán)境中暴露最多的植物器官，也是測(cè)定綠葉植物抗旱性的重要指標(biāo)之一，干旱脅迫對(duì)綠色高等植物的光合作用抑制最為明顯［37-38］。干旱脅迫會(huì)損害光合作用器官和組織，改變?nèi)~片結(jié)構(gòu)，關(guān)閉氣孔，降低與光合作用有關(guān)的酶活性，降低光合作用活性和碳氮循環(huán)的代謝率［38-41］。植物正常生長(zhǎng)離不開(kāi)水分，水資源與植物生產(chǎn)力密切相關(guān)，植物生產(chǎn)力離不開(kāi)光合作用合成的干物質(zhì)，干旱脅迫引起的水分缺乏會(huì)嚴(yán)重阻礙植物光合作用進(jìn)程［42-43］。

水分是生物界最為廣泛的介質(zhì)，干旱脅迫使植物細(xì)胞缺乏水分，一方面會(huì)導(dǎo)致氣孔導(dǎo)度降低以及CO2進(jìn)入葉片受阻，從而引起光合作用降低，這是氣孔限制；另一方面，干旱脅迫使植株體內(nèi)溫度升高，使光合器官中光合活性相關(guān)酶活性降低，這是非氣孔限制。因此，氣孔限制和非氣孔限制兩者共同作用使煙草的光合作用能力減弱［44］。影響植物光合作用的因素也因干旱脅迫程度的不同而不同，在輕度和中度干旱條件下，影響光合作用的主要因素為氣孔限制；在重度干旱的情況下，主要影響因素是非氣孔限制［45］。干旱脅迫會(huì)引起氣孔開(kāi)放程度縮小，導(dǎo)度降低，使進(jìn)入葉片的CO2量減少，而相對(duì)較強(qiáng)的光合作用仍在持續(xù)消耗CO2，因此，細(xì)胞間CO2濃度呈下降趨勢(shì)；隨著干旱脅迫的加劇，光合作用的急劇下降降低了葉片對(duì)CO2的吸收量，氣孔導(dǎo)度保持平衡，進(jìn)入葉片的CO2流量相對(duì)增加，最終導(dǎo)致細(xì)胞間CO2濃度增加［46-47］。植物葉片水分減少和水勢(shì)降低，鄰近的表皮細(xì)胞和氣孔保衛(wèi)細(xì)胞向大氣中流失水分，從而導(dǎo)致氣孔開(kāi)放度降低，阻礙CO2進(jìn)入葉片，土壤含水率的降低和氣孔的關(guān)閉導(dǎo)致葉片蒸騰速率降低，所以水分的變化趨勢(shì)與氣孔導(dǎo)度變化相似［18］。

2 干旱脅迫對(duì)煙草產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

2.1 干旱脅迫對(duì)煙葉產(chǎn)量的影響

在適宜的土壤水分條件下生長(zhǎng)的煙草的總?cè)~產(chǎn)量和每公頃產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于在干旱脅迫下種植的煙草。對(duì)干旱脅迫對(duì)煙草不同部位產(chǎn)量影響的大量研究表明，正常供水條件下煙草植株各部位的葉質(zhì)量顯著大于干旱脅迫下的葉質(zhì)量，上下葉干質(zhì)量比顯著降低［47］。還有研究人員指出，不同生育期干旱脅迫對(duì)煙草產(chǎn)量的影響不同。一些研究表明，干旱脅迫旺長(zhǎng)期的煙草幼苗對(duì)煙草產(chǎn)量的影響比其他生育期更為顯著［48］。其中，煙葉產(chǎn)量減少表現(xiàn)最為明顯的是干旱脅迫移栽20 d的煙草幼苗［49］。

2.2 干旱脅迫對(duì)煙葉品質(zhì)的影響

干旱脅迫對(duì)煙葉品質(zhì)的影響主要體現(xiàn)在烘烤后煙草葉片化學(xué)成分的變化和部分香氣成分及含量的減少。研究表明，一方面，隨著干旱脅迫的加深，煙葉中還原糖含量逐漸降低，另一方面會(huì)增加全氮含量。輕度干旱條件下，尼古丁含量最高，尼古丁含量隨著干旱程度的加深逐漸下降，但仍超過(guò)足夠水分中的尼古丁含量。水分缺乏會(huì)直接影響煙草碳氮代謝途徑，導(dǎo)致尼古丁和總氮等含氮物質(zhì)含量增加，總糖和還原糖等含碳物質(zhì)含量降低。輕度干旱脅迫有利于煙葉品質(zhì)的提高，而重度干旱脅迫對(duì)各生育期煙葉的最終品質(zhì)均有顯著的負(fù)面影響。干旱脅迫完全破壞了煙葉化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性，氮堿比、糖堿比、鉀氯比等指標(biāo)均下降，嚴(yán)重影響了煙葉質(zhì)量［50］。任何時(shí)期的重度干旱都會(huì)對(duì)煙草香氣成分產(chǎn)生不利影響，主要香氣成分物質(zhì)減少，香氣品質(zhì)變差，而輕度干旱對(duì)這些物質(zhì)的合成和轉(zhuǎn)化會(huì)有有利的影響。另外，煙草腺毛的分泌已被證明對(duì)煙草表面芳香成分的增加有顯著作用。在成熟期對(duì)煙草施加輕度干旱脅迫，不僅可以增加煙草腺毛的分泌物，主要增加其雪松子烯二醇、茄酮和高級(jí)脂肪烴的含量，可以提高香吃味口感；干旱嚴(yán)重時(shí)，煙草腺毛密度大，葉片分泌物也減少，對(duì)香氣和口感產(chǎn)生不良影響［51-52］。

3 煙草抗旱性的遺傳研究

3.1 煙草抗旱性遺傳研究現(xiàn)狀

對(duì)于提高煙草對(duì)干旱的耐受性，采取的最主要措施是轉(zhuǎn)基因技術(shù)。目前，煙草抗旱基因的移植方法主要有生物、化學(xué)和物理方法，這些方法的主要原理大致相同，就是將抗旱植物的DNA導(dǎo)入煙草，利用受體細(xì)胞再生獲得抗旱煙草新品種。目前研究的方法主要有直接轉(zhuǎn)移法和農(nóng)桿菌介導(dǎo)法［53］。

3.2 抗旱相關(guān)基因在煙草中的應(yīng)用研究

過(guò)去的幾年里，下一代測(cè)序（NGS）、基因編輯系統(tǒng)、過(guò)表達(dá)方法以及基因沉默的基因組學(xué)知識(shí)提供了大量的遺傳信息來(lái)揭露植物非生物和生物脅迫響應(yīng)機(jī)制［54］。干旱脅迫會(huì)減緩煙草植株正常生長(zhǎng)、發(fā)育以及降低其產(chǎn)量和品質(zhì)，當(dāng)煙草等體內(nèi)機(jī)制刺激部分抗旱基因的表達(dá)，通過(guò)增強(qiáng)抗旱能力來(lái)保護(hù)植物。目前，許多與抗旱相關(guān)的功能蛋白基因已被克隆并轉(zhuǎn)化為煙草，外源性抗旱基因的表達(dá)可提高轉(zhuǎn)基因煙草的抗旱能力。主要是以下幾類，海藻糖合成途徑關(guān)鍵酶基因、甘露醇合成途徑關(guān)鍵酶基因、抗壞血酸過(guò)氧化物酶（ APX）、蛋白酶［滲透調(diào)節(jié)蛋白（OSM）］相關(guān)基因、水通道蛋白（AQP）基因、胚胎發(fā)育晚期豐富蛋白（LEA）基因等［55-60］。

3.3 煙草抗旱基因的克隆

NAC轉(zhuǎn)錄因子是最大的植物特異性轉(zhuǎn)錄因子家族之一，具有廣譜功能，包括芽頂端分生體形成、花發(fā)育、細(xì)胞分裂、葉衰老、側(cè)根發(fā)育、種子萌發(fā)、次生細(xì)胞壁生物合成、纖維發(fā)育、生物和非生物應(yīng)激反應(yīng)等。編碼NAC蛋白的cDNA在擬南芥中首次被報(bào)道為對(duì)RESPONSIVE TO DEHYDRATION 26（RD26）基因有反應(yīng)［61］。NAC結(jié)構(gòu)域是根據(jù)矮牽牛和擬南芥ATAF1/2和CUC2蛋白的一致序列來(lái)命名的［62］。許多的NAC蛋白，其中包括擬南芥CUC2，都在植物發(fā)育中具有重要作用［63］。

從擬南芥中分離到非生物脅迫應(yīng)答NAC蛋白，作為調(diào)控EARLY RESPONSIVE TO DEHYDRATION 1 （ERD1）基因表達(dá)的因子。表達(dá)與RD26同源的非生物脅迫響應(yīng)基因ATAF1的擬南芥植物表現(xiàn)出了更好的耐旱性。報(bào)道表明，NAC因子在控制植物的非生物脅迫耐性方面具有重要作用，它們的過(guò)表達(dá)可以作為提高植物脅迫耐性的一個(gè)潛在的生物技術(shù)應(yīng)用［61］。徐小艷等從煙草cDNA文庫(kù)中克隆了Nt-NAC1基因，編碼區(qū)全長(zhǎng)為861 bp，編碼86個(gè)氨基酸。并通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化獲得了37株轉(zhuǎn)基因煙草植株，進(jìn)行干旱處理，結(jié)果表明，野生型植株的過(guò)氧化物酶和超氧化物歧化酶活性低于轉(zhuǎn)基因植株，而脯氨酸和丙二醛含量顯著高于轉(zhuǎn)基因植株；選取野生型種子和T0代轉(zhuǎn)基因，進(jìn)行苗期根系耐旱性分析，結(jié)果表明，300 mmol/L甘露醇脅迫可以顯著抑制野生型根系的伸長(zhǎng)，而對(duì)轉(zhuǎn)基因植株的根系沒(méi)有明顯區(qū)別，這說(shuō)明轉(zhuǎn)Nt-NAC1基因的表達(dá)會(huì)顯著提高植株的抗旱性［64］。

另外，與野生型相比，AlNAC1轉(zhuǎn)基因煙草中的抗性淀粉、脯氨酸和酚類化合物在干旱期間顯著增加。脯氨酸和總酚含量提高了滲透平衡和活性氧（ROS）清除能力，進(jìn)一步提高了轉(zhuǎn)基因煙草的抗旱性。在干旱脅迫下轉(zhuǎn)基因的協(xié)同關(guān)系研究中，脯氨酸與總類胡蘿卜素、總酚和可溶性總糖（TSS）呈正相關(guān)，與 O-2·呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，進(jìn)一步支持轉(zhuǎn)基因增加了脯氨酸、酚、糖和類胡蘿卜素的含量，以減少ROS的積累［65］。

抗旱基因的克隆為抗旱煙草新品種的選育奠定了良好的分子基礎(chǔ)，利用基因工程技術(shù)提高了煙草的抗旱性，為其他作物的分子育種和品種改良提供了遺傳資源。

4 煙草抗干旱脅迫種質(zhì)資源研究

種質(zhì)資源，即遺傳資源、品種資源、基因組資源，是指確定遺傳狀態(tài)，并把遺傳資料從父輩傳到后代的遺傳材料。在長(zhǎng)期的生物學(xué)演化和人類的農(nóng)耕文化發(fā)展中，農(nóng)作物種類逐漸演變而來(lái)。在此期間，野生種被人工培育為多種不同的農(nóng)作物，然后通過(guò)人工的自然變異和人工篩選，培育出適合于人類需要的新物種。作為一項(xiàng)重要的戰(zhàn)略基礎(chǔ)材料，煙草種質(zhì)是我國(guó)煙草工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。

4.1 煙草種質(zhì)資源的收集與保存

為了更好地保存和利用自然界的生物多樣性，以及充實(shí)和豐富作物育種和生物研究的物質(zhì)基礎(chǔ)，大規(guī)模收集和保存煙草遺傳資源已經(jīng)成為一項(xiàng)重要的責(zé)任。收集和保存種質(zhì)資源不但可以防止新的煙葉品種的基因缺陷，還可以幫助克服煙草基因缺陷［66］。

目前，我國(guó)煙草種質(zhì)資源調(diào)查采集工作的主要任務(wù)是（1）國(guó)內(nèi)地方品種與育成品種的收集；（2）野外收集考察；（3）國(guó)外引種。煙草種質(zhì)資源的保藏方式是以種子的方式進(jìn)行的，所以如果對(duì)其進(jìn)行妥善的保護(hù)，使其具有優(yōu)良的遺傳特性，就可以保護(hù)其遺傳資源。與普通的生產(chǎn)所使用的種子相比，由于其所需的數(shù)量很大，因此必須保證其萌發(fā)性能，而且對(duì)儲(chǔ)存年份的要求也不高，只須保證來(lái)年的播種需求就行，同時(shí)還要保證各品種在貯存期間的原始基因特征。為了找到長(zhǎng)期、安全、經(jīng)濟(jì)、有效的保存方式，必須研究其生物化學(xué)特性，如生理生化研究、遺傳變異及貯存時(shí)間等［67］。

從1950年起，全國(guó)已有4 042個(gè)品種的煙草種質(zhì)資源被保存起來(lái)，成為全球最大的收集、保存量和遺傳多樣性最多的國(guó)家。從品種和種類上可分為1 384份烤煙，53份雪茄煙，85份香料煙，341份黃花煙，2 020份曬煙，124份白肋煙，35份野生種。同時(shí)，我國(guó)煙草種質(zhì)資源的遺傳多樣性包括煙草屬66個(gè)種中的 37個(gè)種，一級(jí)庫(kù)核心種質(zhì)859份，二級(jí)庫(kù)核心種質(zhì)446份，為今后的新品種的研究工作積累了大量資料［68］。

4.2 煙草種質(zhì)資源抗旱性鑒定

通過(guò)對(duì)煙草種質(zhì)資源的分析，可以選擇具有較好性狀的優(yōu)質(zhì)煙草，如高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病、高效利用養(yǎng)分、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等。林杰最近的一項(xiàng)調(diào)查表明，利用株高、最大葉長(zhǎng)、最大葉寬、葉數(shù)、葉綠素等參數(shù)來(lái)進(jìn)行抗旱能力的綜合評(píng)估，是一種較為可行的選擇方法［69］。

4.3 煙草抗旱性種質(zhì)資源品種選育

20世紀(jì)50年代初期，我國(guó)開(kāi)始進(jìn)行煙草品種的培育，經(jīng)過(guò)大量的技術(shù)改造，成功培育出了大金元、云煙85、云煙87、中煙9203、云煙202、中煙98等新的煙草品種，并在生產(chǎn)上推廣種植。迄今為止，通過(guò)對(duì)煙草耐旱的種質(zhì)資源篩選，成功地篩選出了豫煙2號(hào)、6號(hào)、10號(hào)和13號(hào)等［70-73］。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)對(duì)優(yōu)質(zhì)、抗旱、適應(yīng)性強(qiáng)的品種進(jìn)行了試驗(yàn)，以MSK326為母本，以農(nóng)大202為父本，通過(guò)對(duì)煙草品種的適應(yīng)性和耐旱性的綜合育種，培育出了具有抗旱性強(qiáng)，中抗青枯病，抗黑脛病，煙葉鉀含量較高等良好特性的雜交種——豫煙6號(hào)［71］；河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所以優(yōu)質(zhì)、耐旱、抗病為主要目的，選擇中煙101為母本，以紅花大金元664-01為父本，培育出了新的烤煙新品種——豫煙13，其特征是在田間分層落黃，具有良好的農(nóng)藝性狀，易于烘烤。對(duì)干旱脅迫、黑脛病、紅星病、根結(jié)線蟲(chóng)等有一定的抗性。具有很好的工業(yè)應(yīng)用和廣泛的適配性。該品種在品質(zhì)、產(chǎn)量、抗性等綜合性狀上都達(dá)到了良好的效果，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用前景都很好［73］。

5 煙草抗干旱脅迫的育種研究

在煙草生產(chǎn)中，干旱脅迫引起的煙草生產(chǎn)缺水可以通過(guò)以下途徑解決：一是適應(yīng)煙草生長(zhǎng)發(fā)育的需要，改變?cè)耘喹h(huán)境；二是為了使煙草適應(yīng)外部環(huán)境，提高煙草自身抗旱性。以前的補(bǔ)充用水等多項(xiàng)措施，主要都是發(fā)展灌溉，并在節(jié)水灌溉的基礎(chǔ)上取得了很大的成果。但是煙草種植環(huán)境通常受到自然和經(jīng)濟(jì)2個(gè)方面的制約，想要大幅度增加幾乎不可能，所以培育抗旱節(jié)水型的優(yōu)質(zhì)煙草新品種是我國(guó)煙草旱作農(nóng)業(yè)的前提和基礎(chǔ)，也是一種投資少、見(jiàn)效快、效益廣泛的可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵舉措。它將穩(wěn)定和提高我國(guó)煙草產(chǎn)量和質(zhì)量，促進(jìn)煙草工業(yè)的發(fā)展，對(duì)煙草生產(chǎn)和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展具有戰(zhàn)略意義。

5.1 煙草抗干旱脅迫遺傳育種策略

篩選和培育抗旱種質(zhì)的有效方法主要有雜交育種、理化誘變、系統(tǒng)選育和轉(zhuǎn)基因技術(shù)［74-75］。目前，煙草抗旱育種通常采取以下策略：（1）在自然條件下選擇適宜的產(chǎn)量，然后在水分梯度環(huán)境下進(jìn)行評(píng)價(jià)，篩選出抗旱種質(zhì)；（2）在干旱條件下進(jìn)行產(chǎn)量篩選，在更適宜的環(huán)境條件下篩選出具有高產(chǎn)潛力的抗旱品種；（3）測(cè)定對(duì)干旱較為敏感的生理、生化因子、性狀指標(biāo)，對(duì)抗旱較為明顯的種質(zhì)進(jìn)行間接選擇；（4）選擇田間和室內(nèi)干旱試驗(yàn)相結(jié)合的重復(fù)抽樣方案，其方法是：首先，通過(guò)試驗(yàn)方法選擇大量的家系進(jìn)行田間試驗(yàn)，其次，田間試驗(yàn)至少應(yīng)該在一個(gè)水分缺乏地區(qū)和另一個(gè)水分充足地區(qū)進(jìn)行，在這2種環(huán)境下，必須通過(guò)測(cè)定一些形態(tài)和生理特性來(lái)評(píng)價(jià)基因型的產(chǎn)量和表現(xiàn)，對(duì)選擇的家系進(jìn)行重組，通過(guò)多年的生態(tài)穿梭選擇，提高后代抗旱高產(chǎn)的概率。通過(guò)大量試驗(yàn)表明，策略（4）是最科學(xué)、最系統(tǒng)的策略，更容易培育出抗旱品種。

5.2 分子生物技術(shù)在煙草抗旱遺傳改良中的運(yùn)用

傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為，抗旱性和保水性的數(shù)量性狀是由多個(gè)基因控制的，因此利用抗旱性和保水性基因開(kāi)展抗旱性育種進(jìn)展非常困難。隨著節(jié)水生理生化研究、基因組學(xué)和分子生物學(xué)的發(fā)展，科學(xué)家們開(kāi)始發(fā)現(xiàn)重要蛋白質(zhì)和酶在抗旱保水的關(guān)鍵代謝過(guò)程中的作用，并開(kāi)始逐步編碼這些酶和蛋白質(zhì)的cDNA基因克隆。20世紀(jì)90年代初，國(guó)外開(kāi)始開(kāi)展抗旱等抗不良環(huán)境基因轉(zhuǎn)基因植物的研究，主要途徑是通過(guò)轉(zhuǎn)滲透調(diào)節(jié)基因和抗過(guò)氧化相關(guān)基因，這些基因編碼的蛋白質(zhì)與轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、分子伴侶、活性氧清除劑和滲透壓活性復(fù)合物等大分子有關(guān)。在干旱脅迫下，轉(zhuǎn)基因植物中的部分基因參與了有機(jī)化合物的合成，如各種糖和糖醇（如甘露醇和海藻糖）等。隨著煙草等植物抗旱保水型分子機(jī)制的深入研究，就會(huì)出現(xiàn)更多的抗旱保水表型相關(guān)基因被克隆，并用于獲得更多、更優(yōu)質(zhì)、更高效的轉(zhuǎn)基因抗旱煙草材料［76］。雖然抗旱保水型作物在生產(chǎn)中還沒(méi)有得到廣泛推廣，但相信此類轉(zhuǎn)基因作物的應(yīng)用將在不久的將來(lái)取得很大進(jìn)展。

5.3 煙草抗干旱脅迫品種選育的研究

抗干旱脅迫育種主要包括以下程序：確定抗旱性評(píng)價(jià)指標(biāo)、確定抗旱性綜合鑒定體系、篩選抗旱性種質(zhì)資源、深入研究抗旱遺傳規(guī)律、選育優(yōu)質(zhì)抗旱新品種以及研究與推廣新的配套技術(shù)等6個(gè)方面［77］。

確定抗旱性評(píng)價(jià)指標(biāo)，主要有以下幾個(gè)方面：（1）測(cè)定各試驗(yàn)處理下選擇的形態(tài)、發(fā)育、生理生化、產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)；（2）計(jì)算產(chǎn)量及效益指標(biāo)與其他指標(biāo)之間的遺傳相關(guān)、環(huán)境相關(guān)和表型相關(guān)（定性）；（3）采用多重線性回歸擬合各指標(biāo)與產(chǎn)出、產(chǎn)值指標(biāo)之間的方程，計(jì)算各指標(biāo)的系數(shù)（定量）；（4）將定性結(jié)果與定量結(jié)果相結(jié)合，根據(jù)現(xiàn)有資料，按照可靠性高、檢測(cè)簡(jiǎn)單、重復(fù)性好的原則，綜合確定抗旱性評(píng)價(jià)指標(biāo)。

確定抗旱性綜合鑒定體系，首先需要建立抗旱性綜合鑒定體系，基于灰色關(guān)聯(lián)分析模型，通過(guò)篩選指標(biāo)的表現(xiàn)，將種子滲透萌發(fā)、幼苗還田脅迫（包括反復(fù)早干成活率）和田間早棚的抗旱性鑒定結(jié)果與旱作田的表現(xiàn)進(jìn)行比較，得出適宜的抗旱性鑒定指標(biāo)，確定評(píng)價(jià)體系和處理方法。

篩選抗旱性種質(zhì)資源，主要通過(guò)以下步驟：（1）用確定的評(píng)價(jià)指標(biāo)和體系從雜交組合、輪回群體、理化誘變純合高代材料進(jìn)行抗旱性鑒定；（2）抗旱評(píng)價(jià)指標(biāo)和鑒定體系也可以與抗旱種質(zhì)篩選相結(jié)合同時(shí)進(jìn)行；（3）對(duì)抗旱種質(zhì)的抗旱生育期、抗旱程度和抗旱機(jī)制的研究；（4）轉(zhuǎn)基因抗旱種質(zhì)的創(chuàng)造。

抗旱遺傳規(guī)律的研究結(jié)果如下：（1）用不抗旱材料和抗旱材料進(jìn)行雙列雜交組合；（2）將F1、F2代和親本同時(shí)種植同一具有充足水分的地區(qū)以及干旱地區(qū)；（3）采用加性-顯性-上位性的模型研究煙草抗旱保水表型的遺傳規(guī)律。

選育抗旱優(yōu)質(zhì)新品種，主要采用以下方法：（1）根據(jù)煙草抗旱保水遺傳規(guī)律，確定適宜的組合、選擇代數(shù)和方式；（2）從優(yōu)質(zhì)純合高代材料中篩選出抗旱保水的種質(zhì)資源，同時(shí)解決優(yōu)質(zhì)、抗旱以及節(jié)水的問(wèn)題；（3）所選抗旱節(jié)水的種質(zhì)資料應(yīng)該立即進(jìn)入產(chǎn)品比較試驗(yàn)、區(qū)域試驗(yàn)、品種審定等育種過(guò)程，可作為育種的中間材料。

配套技術(shù)研究和推廣，采用以下幾個(gè)措施：（1）研究所有新品種的栽培、植保和調(diào)制等技術(shù)措施；（2）確定新品種適宜的生態(tài)種植地區(qū)，這個(gè)可結(jié)合品比試驗(yàn)和種植區(qū)劃進(jìn)行；（3）新品種推廣。

6 研究展望

國(guó)內(nèi)外針對(duì)干旱脅迫對(duì)煙草的影響進(jìn)行了大量的研究，積累了豐富的資料和經(jīng)驗(yàn)。研究重點(diǎn)主要集中在抗旱形態(tài)、生理指標(biāo)及相關(guān)機(jī)制的探討和測(cè)定上。隨著生物科技技術(shù)的發(fā)展，也有更多的方法用于提高煙草抗旱性。然而，煙草耐旱基因在干旱脅迫下的表達(dá)與調(diào)控、逆境脅迫下細(xì)胞間信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制以及內(nèi)源激素之間的相互作用，這些目前還有待研究。因此，進(jìn)一步深入研究干旱脅迫對(duì)煙草的影響機(jī)制，對(duì)于提高煙草的抗旱能力，培育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的煙草來(lái)說(shuō)是必要的。

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