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烟草CYP82E4v1基因调控降烟碱的生物合成

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烟草科技 2014年第8期47卷 68-74,86页

作者：赵丹秦利军孙洪荣赵杰宏赵德刚贵州大学农业生物工程研究院贵阳市550025 贵州大学山地植物资源保护与种质创新省部共建教育部重点实验室贵阳市550025 贵州大学生命科学学院基因工程实验室贵阳市550025 贵州大学绿色农药与农业生物工程国家重点实验室培育基地贵阳市550025 贵州省烟草科学研究院烟草行业烟草分子遗传重点实验室贵阳市550081

为明确烟草烟碱去甲基酶基因CYP82E4v1在降烟碱生物合成中的调控作用,通过农杆菌介导,将含CYP82E4v1超量表达的植物表达载体pLF-35S-CYP和干涉表达的植物表达载体pLF-35S-CYPi分别遗传转化烟草品种K326,共获得转基因植株61株,其中超量... 详细信息

为明确烟草烟碱去甲基酶基因CYP82E4v1在降烟碱生物合成中的调控作用,通过农杆菌介导,将含CYP82E4v1超量表达的植物表达载体pLF-35S-CYP和干涉表达的植物表达载体pLF-35S-CYPi分别遗传转化烟草品种K326,共获得转基因植株61株,其中超量表达植株42株,干涉表达植株19株。HPLC测定表明,超量表达植株降烟碱含量比对照烟草品种K326高88.9%,而干涉表达植株降烟碱含量比对照烟草低61.1%,表明CYP82E4v1的超量表达能提高烟草降烟碱含量,该基因的表达受到抑制时降烟碱合成受阻。Real-Time PCR分析结果表明,超量表达植株中CYP82E4v1基因的表达为对照烟草的20倍以上,在干涉表达植株中其表达量仅为对照烟草的6%。同时,在干涉表达植株中其他降烟碱合成基因,如CYP82E5v2和CYP82E10等也受到不同程度的抑制。此外,在构建植物表达载体时,引入衰老基因SAG12启动子驱动重组酶基因FLP的"Gene-deletor"表达元件,在烟草叶片发育后期以清除转基因植株中外源GUS∷NPT II基因,从而获得了降烟碱含量低且不含筛选标记基因的转基因烟草植株。

关键词：烟草 CYP82E4v1 降烟碱 RNAi 超量表达

超量表达AtBAS1基因对烟草中烟碱和降烟碱合成的影响

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基因组学与应用生物学 2017年第6期36卷 2491-2496页

作者：陈明俊姚新转吕立堂赵德刚贵州大学生命科学学院/农业生物工程研究院山地植物资源保护与种质创新省部共建教育部重点实验室贵阳550025 贵州大学茶学院贵阳550025 贵州省农业科学院贵阳550006

为明确拟南芥(Arabidopsis thaliana)光敏色素B激活标签的抑制蛋白1(phy B activation-tagged suppressor1,BAS1)基因对烟草(Nicotiana tabacum)中烟碱、降烟碱和N-亚硝基降烟碱合成的影响,通过构建含有不同启动子的植物表达载体p SH-p ... 详细信息

为明确拟南芥(Arabidopsis thaliana)光敏色素B激活标签的抑制蛋白1(phy B activation-tagged suppressor1,BAS1)基因对烟草(Nicotiana tabacum)中烟碱、降烟碱和N-亚硝基降烟碱合成的影响,通过构建含有不同启动子的植物表达载体p SH-p LXM5-BAS1和p SH-35S-BAS1遗传转化烟草。在8~10叶期分别取转基因和野生型烟草植株相同部位的叶片,采用LC-MS方法对样品中烟碱、降烟碱、亚硝基降烟碱含量进行测定,结果表明转基因烟草烟碱含量和降烟碱含量与野生型相比均明显提高。转p LXM5-BAS1基因和转35S-BAS1基因植株烟碱含量分别是野生型植株2.9倍和2.95倍;同时测得降烟碱含量分别为野生型的3.35倍和3.76倍;在转基因和野生型烟草中均未检测到亚硝基降烟碱。表明超量表达At BAS1对烟草的烟碱和降烟碱合成存在显著影响。据NCBI数据库中报道的烟碱合成相关基因PMT和QPT,降烟碱合成相关基因CYP82E4v1、CYP82E5v2、CYP82E10的序列,设计各基因的Real-time PCR引物,并以烟草β-Actin基因作为内参,Real-Time PCR结果表明烟碱和降烟碱合成相关基因表达均出现不同程度的上调。综上可知,在烟草中超量表达At BAS1基因,促使烟碱和降烟碱合成相关基因表达的上调,直接导致了烟草中烟碱含量和降烟碱含量的大幅提高。本研究为后续深入挖掘影响烟碱及降烟碱生成及转化的新基因并最终构建完整的烟碱代谢网络提供了借鉴,也为研究烟碱向降烟碱转化过程中信号因子和信号传递提供了一个新途径。

关键词：烟草烟碱降烟碱 BAS1基因

白肋烟烟碱转化率与生物碱含量及新烟草碱／降烟碱值的关系

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河南农业大学学报 2009年第2期43卷 135-138页

作者：赵永利史宏志杨兴有谢子发刘国顺周开绪吴纯奎河南农业大学国家烟草栽培生理生化研究基地河南郑州450002 四川达州烟草科研所四川达州635000 四川省烟草公司四川成都610015

研究了达白1号和鄂烟1号生长早期烟碱转化诱导后烟叶及调制后烟叶烟碱转化率与生物碱含量和新烟草碱／降烟碱值（Anat／Nnic）的关系．结果表明，烟碱转化率与烟碱含量呈显著负相关关系，与降烟碱含量呈显著正相关关系，随着烟碱转化率... 详细信息

研究了达白1号和鄂烟1号生长早期烟碱转化诱导后烟叶及调制后烟叶烟碱转化率与生物碱含量和新烟草碱／降烟碱值（Anat／Nnic）的关系．结果表明，烟碱转化率与烟碱含量呈显著负相关关系，与降烟碱含量呈显著正相关关系，随着烟碱转化率的增加，新烟草碱和假木贼碱含量无显著变化．烟碱转化率与Anat／Nnic存在极显著的幂函数关系．早期诱导烟叶的Anat／Nnic在低于0．8时，烟碱转化率开始显著增加，其对应的烟碱转化率为2．5％；调制后烟叶Anat／Nnic在小于1．1时烟碱转化率显著增加，对应的烟碱转化率为2．8％～2．9％．

关键词：烟草生物碱烟碱转化率烟碱降烟碱新烟草碱

烟草转化株烟碱含量对其向降烟碱转化程度的影响

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中国烟草学报 2004年第5期10卷 28-33页

作者：史宏志 L.P.Bush 王瑞华 M.Krauss 中国烟草总公司郑州烟草研究院美国肯塔基大学 Philip Morris USA

在烟株生长早期鉴别转化株,需要对转化株的烟碱转化进行诱导以使转化性状充分表达,但同一基因型材料在不同生长条件下经诱导产生的烟碱转化程度存在较大差异。本试验旨在探讨转化株的烟碱基础含量对诱导后烟碱转化程度的影响。结果表明... 详细信息

在烟株生长早期鉴别转化株,需要对转化株的烟碱转化进行诱导以使转化性状充分表达,但同一基因型材料在不同生长条件下经诱导产生的烟碱转化程度存在较大差异。本试验旨在探讨转化株的烟碱基础含量对诱导后烟碱转化程度的影响。结果表明由于打顶和增施氮肥造成烟碱基础含量增高可显著降低诱导后的烟碱转化程度。在温室条件下,通过调节氮肥施用量获得具有不同烟碱含量的植株,以白肋烟TN90的高转化品系为材料的试验表明,当烟碱基础含量超过2.0%时,烟碱向降烟碱转化不完全,随着烟碱含量的增高,烟碱转化百分率几乎呈线形下降。采用由高转化系和非转化系杂交的F1植株为材料进行试验,发现烟碱转化百分率随烟碱含量下降的趋势更加明显。采用低转化株的自交分离后代进行试验,发现在低施氮水平下对转化株进行诱导和鉴别的有效性高于在高施氮条件下对转化株的诱导和鉴别。因此,使烟株维持较低的烟碱水平有利于转化株特别是低转化株的有效鉴别。

关键词：烟草烟碱降烟碱转化转化株去甲基氮

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晾制湿度对白肋烟烟碱向降烟碱转化的影响

烟草科技 2008年第6期41卷 46-50页

作者：蔡联合杨军尹启生李宗平李进平中国烟草总公司郑州烟草研究院郑州450001 中国烟草白肋烟试验站武汉市430030

通过控制烟叶在变黄-褐变期的晾制湿度,研究了晾制过程中湿度对白肋烟中烟碱向降烟碱转化的影响。结果表明,不同晾制湿度下高转化株主脉的烟碱转化率均高于叶片,非转化株除低湿处理B21的第15叶位外,其余处理烟碱转化率表现出与高转化株... 详细信息

通过控制烟叶在变黄-褐变期的晾制湿度,研究了晾制过程中湿度对白肋烟中烟碱向降烟碱转化的影响。结果表明,不同晾制湿度下高转化株主脉的烟碱转化率均高于叶片,非转化株除低湿处理B21的第15叶位外,其余处理烟碱转化率表现出与高转化株相同的趋势。高转化株叶片烟碱含量在低湿处理时最高,非转化株叶片烟碱与降烟碱含量皆因品种与叶位的不同而存在差异。无论是高转化株还是非转化株,较低的晾制湿度均有利于降低叶片的烟碱转化率;晾制湿度对烟叶主脉中烟碱、降烟碱及烟碱转化率的影响,因试验品种的不同而异。因此,晾制过程中及时降低晾制湿度有利于降低烟叶的降烟碱含量。

关键词：白肋烟晾制湿度烟碱降烟碱主脉叶片

利用HRM技术筛选镉转运与降烟碱代谢相关基因的烟草突变体

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利用HRM技术筛选镉转运与降烟碱代谢相关基因的烟草突变体

作者：张超安徽农业大学

学位级别：硕士

烟草是一种典型的镉富集作物,烟叶中的镉通过烟气吸食进入人体,对人体健康产生危害。烟草中的降烟碱是N-亚硝基降烟碱(NNN)的前提物质,NNN对人体具有较强的致癌性。因此,低镉和低降烟碱烟草种质资源对烟草育种及安全性生产具有重要意义... 详细信息

烟草是一种典型的镉富集作物,烟叶中的镉通过烟气吸食进入人体,对人体健康产生危害。烟草中的降烟碱是N-亚硝基降烟碱(NNN)的前提物质,NNN对人体具有较强的致癌性。因此,低镉和低降烟碱烟草种质资源对烟草育种及安全性生产具有重要意义。本研究建立了一种检测烟草突变基因的高分辨率熔解曲线分析技术。并以烟草镉转运基因HMA4、MRP4和降烟碱代谢相关基因CYP82E4,CYP82E5v2,CYP82E10为目标基因,以EMS处理的贵烟1号M代群体为筛选材料,利用建立的HRM技术进行上述突变基因筛选,并对镉转运基因纯合突变体的表型进行了鉴定。主要研究结果如下:1.利用烟草材料进行HRM技术筛选突变基因时,检测样本池中野生型:突变型比例在2:1至8:1时均能得到较好区分;HRM不仅可检测SNP,也能对小片段插入/缺失进行有效区分;优化后的HRM突变基因检测体系,检测片段的长度可达1000bp。2.以烟草镉转运相关基因HMA4,MRP4和降烟碱代谢相关基因CYP82E4,CYP82E5v2和CYP82E10为目标基因,以EMS处理的贵烟1号M代群体为筛选材料,利用高分辨率熔解曲线分析技术进行突变基因筛选。结合DNA测序,鉴定了69个材料在DNA编码区变化碱基突变,其中镉转运相关基因筛选出27个突变材料,降烟碱代谢相关基因检测出42个突变材料;Cd转运相关基因的突变频率约为1/458kb,其中HMA4和MRP4敏感度分别为58%和40%;降烟碱代谢相关基因的突变频率约为1/328 kb,其相关基因的敏感度约为49.6%。3.对获得的13份镉转运基因纯合突变体进行水培,镉处理后采用ICP-MS测定突变体中的镉含量。结果表明,相比对照贵烟1号野生型材料,8份材料镉含量与野生型存在显著差异,镉下降幅度在16.19%2.08%之间,研究结果为低镉烟草新品种的选育奠定了基础。

关键词：烟草镉降烟碱 HRM 突变基因

四川雪茄系列品种烟碱转化率分析及品种纯化效果

同方学位论文库评论

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西南农业学报 2023年

作者：张蓝月周迪赵园园秦艳青王俊李晶晶雷云康周骏史宏志上海烟草集团北京卷烟厂有限公司中国烟草总公司四川省公司四川省烟草公司德阳市公司河南农业大学烟草学院烟草农业减害研究中心

【目的】明确四川主要雪茄烟品种烟碱向降烟碱转化程度和烟碱转化率的株间分布，并对烟碱转化率高的雪茄品种进行品种纯化，以优化四川雪茄烟叶生物碱组成，实现雪茄烟叶增质减害。【方法】以四川雪茄品种德雪1号、德雪3号、德雪4号、德... 详细信息

【目的】明确四川主要雪茄烟品种烟碱向降烟碱转化程度和烟碱转化率的株间分布，并对烟碱转化率高的雪茄品种进行品种纯化，以优化四川雪茄烟叶生物碱组成，实现雪茄烟叶增质减害。【方法】以四川雪茄品种德雪1号、德雪3号、德雪4号、德雪5号、德雪7号和什烟1号为试验材料，测定分析各供试品种中部叶的生物碱含量和TSNAs含量，并通过烟碱转化株的早期诱导鉴别对四川主栽品种（德雪4号、德雪7号和什烟1号）进行纯化改良。【结果】①四川雪茄系列品种的生物碱组成和含量差异较大，且不同品种雪茄烟叶的烟碱转化率株间分布差异较大。其中，德雪5号存在非常严重的烟碱转化问题，转化株比例为100%，且所有转化株皆为高转化株。什烟1号群体中存在大量的烟碱转化株，其中低转化株居多，占群体总数的37.9%，平均烟碱转化率为18.91%。德雪1号和德雪3号的烟碱转化问题较小，且所有转化株皆为低转化株。德雪4号和德雪7号群体的转化株比例分别为48%和30%。②在对德雪4号、德雪7号和什烟1号3个品种转化株早期诱导鉴定的基础上，严格选择非转化株进行自交，得到相应的纯化种。与对应的常规品种相比，纯化种雪茄烟叶降烟碱含量和烟碱转化率显著降低，N-亚硝基降烟碱（NNN）含量和烟草特有亚硝胺（Tobacco specific N-nitrosamines， TSNAs）总量显著下降，其中德雪7号的NNN含量由2615.27 ng/g降低到442.67 ng/g，TSNAs总量由3602.46 ng/g降低到1327.24 ng/g，德雪4号和什烟1号的NNN含量分别由3235.76和3940.32 ng/g降低到945.32和1315.40 ng/g，TSNAs总量分别由5658.51和6669.89 ng/g降低到2889.81和2840.12 ng/g。各纯化种烟叶感官质量得到改善。【结论】四川雪茄品种不同程度存在烟碱转化问题，通过转化株早期诱导鉴定，选择非转化株自交进行品种纯化，可显著降低雪茄烟叶烟碱转化率和TSNAs含量，提高烟叶品质和安全性。

关键词：雪茄品种纯化烟碱转化转化株降烟碱 TSNAs

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四川雪茄系列品种烟碱转化率及品种纯化效果

西南农业学报 2023年第6期36卷 1188-1196页

作者：张蓝月周迪赵园园秦艳青王俊李晶晶雷云康周骏史宏志河南农业大学烟草学院烟草农业减害研究中心郑州450002 中国烟草总公司四川省公司成都600041 四川省烟草公司德阳市公司四川德阳618400 上海烟草集团北京卷烟厂有限公司北京100024

【目的】明确四川主要雪茄烟品种烟碱向降烟碱转化程度和烟碱转化率的株间分布,并对烟碱转化率高的雪茄品种进行品种纯化,以优化四川雪茄烟叶生物碱组成,实现雪茄烟叶增质减害。【方法】以四川雪茄品种德雪1号、德雪3号、德雪4号、德雪... 详细信息

【目的】明确四川主要雪茄烟品种烟碱向降烟碱转化程度和烟碱转化率的株间分布,并对烟碱转化率高的雪茄品种进行品种纯化,以优化四川雪茄烟叶生物碱组成,实现雪茄烟叶增质减害。【方法】以四川雪茄品种德雪1号、德雪3号、德雪4号、德雪5号、德雪7号和什烟1号为试验材料,测定分析各供试品种中部叶的生物碱和TSNAs含量,并通过烟碱转化株的早期诱导鉴别对四川主栽品种(德雪4号、德雪7号和什烟1号)进行纯化改良。【结果】①四川雪茄系列品种的生物碱组成和含量差异较大,且不同品种雪茄烟叶的烟碱转化率株间分布差异较大。其中,德雪5号存在严重的烟碱转化问题,转化株比例为100%,且所有转化株皆为高转化株。什烟1号群体中存在大量的烟碱转化株,其中低转化株居多,占群体总数的37.9%,平均烟碱转化率为18.91%。德雪1号和德雪3号的烟碱转化问题较小,且所有转化株皆为低转化株。德雪4号和德雪7号群体的转化株比例分别为48%和30%。②在对德雪4号、德雪7号和什烟1号3个品种转化株早期诱导鉴定的基础上,严格选择非转化株进行自交,得到相应的纯化种。与对应的常规品种相比,纯化种雪茄烟叶降烟碱含量和烟碱转化率显著降低,N-亚硝基降烟碱(NNN)含量和烟草特有亚硝胺(Tobacco specific N-nitrosamines,TSNAs)总量显著下降,其中德雪7号的NNN含量由2615.27 ng/g降低至442.67 ng/g,TSNAs总量由3602.46 ng/g降低至1327.24 ng/g,德雪4号和什烟1号的NNN含量分别由3235.76和3940.32 ng/g降低至945.32和1315.40 ng/g,TSNAs总量分别由5658.51和6669.89 ng/g降低至2889.81和2840.12 ng/g。各纯化种烟叶感官质量得到改善。【结论】四川雪茄品种不同程度存在烟碱转化问题,通过转化株早期诱导鉴定,选择非转化株自交进行品种纯化,可显著降低雪茄烟叶烟碱转化率和TSNAs含量,提高烟叶品质和安全性。

关键词：雪茄品种纯化烟碱转化转化株降烟碱 TSNAs

烟碱去甲基化酶及降烟碱相关遗传改良研究进展

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湖南农业科学 2013年第9期 5-8页

作者：邹颉余婧付强林叶春赵杰宏贵州省烟草科学研究院烟草行业烟草分子遗传重点实验室贵州贵阳550081

综述了近年国内外烟碱去甲基化分子机制方面的研究进展:烟碱去甲基化过程所需要的关键酶属于烟草内源P450氧化酶的亚型之一,该酶在普通栽培烟草中存在多个等位基因版本,其中多数在现代烟草中失活,主要的催化活性来自CYP82E4和CYP82E5,... 详细信息

综述了近年国内外烟碱去甲基化分子机制方面的研究进展:烟碱去甲基化过程所需要的关键酶属于烟草内源P450氧化酶的亚型之一,该酶在普通栽培烟草中存在多个等位基因版本,其中多数在现代烟草中失活,主要的催化活性来自CYP82E4和CYP82E5,这两个基因的主要诱导因素为衰老及烟草中的转化现象;介绍了烟草遗传育种领域各种阻断烟碱去甲基化以及降低降烟碱积累的遗传改良方法;并结合近年来发展起来的育种新技术对如何降低烟叶中的烟草特有亚硝胺的分子育种进行了展望。

关键词：烟草亚硝胺(TSNA) 降烟碱 P450氧化酶分子育种综述