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基于CRISPR-CasRx的RNA病毒编辑体系构建

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分子植物育种 2024年

作者：白亚琳吴健韩守栋颜石宗浩李彩月张银超杨爱国刘旦中国农业科学院烟草研究所山东日照烟草有限公司莒县试验站山东临沂烟草有限公司

CRISPR-CasRx属于Ⅱ类Ⅵ-D型CRISPR-Cas编辑系统，可以靶向RNA并对其进行干扰，具有效率高、特异性强和可编程的特点。本研究在烟草中建立了基于CRISPR-CasRx系统的高效编辑RNA病毒体系，并对其效果和特异性进行了检测分析。根据烟草中... 详细信息

CRISPR-CasRx属于Ⅱ类Ⅵ-D型CRISPR-Cas编辑系统，可以靶向RNA并对其进行干扰，具有效率高、特异性强和可编程的特点。本研究在烟草中建立了基于CRISPR-CasRx系统的高效编辑RNA病毒体系，并对其效果和特异性进行了检测分析。根据烟草中密码子的偏好性对编码CasRx蛋白的基因序列进行优化，构建CRISPR-CasRx表达载体；设计靶向TMV不同位置的gRNA，验证其可行性和有效性。结果显示，CasRx介导的编辑系统能够抑制TMV积累、减轻病毒病症状，设计的2个gRNA对TMV的抑制效率分别95%和90%。说明本研究构建的CRISPR-CasRx表达载体可以特异并且高效的降解RNA病毒，在品种改良和分子育种方面具有很强的应用潜力。

关键词： CRISPR-CasRx RNA编辑烟草 RNA病毒烟草花叶病毒

抑制雪茄烟叶TSNAs生成的弯曲芽胞杆菌Ni3菌株的分离筛选及其关键基因挖掘

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烟草科技 2024年

作者：叶长文董欣雨崔中月黄阔刘丹丹魏雪团刘萌萌李栋中国烟草总公司郑州烟草研究院华中农业大学

为了明确微生物抑制烟草特有亚硝胺（TSNAs）形成的机制，以TSNAs的关键前体物烟碱为底物，经定向筛选从雪茄烟叶中分离出1株耐高温且高效降解烟碱的弯曲芽胞杆菌（Bacillus flexus）Ni3。通过摇瓶发酵和仿真农业堆积发酵试验评估了菌株... 详细信息

为了明确微生物抑制烟草特有亚硝胺（TSNAs）形成的机制，以TSNAs的关键前体物烟碱为底物，经定向筛选从雪茄烟叶中分离出1株耐高温且高效降解烟碱的弯曲芽胞杆菌（Bacillus flexus）Ni3。通过摇瓶发酵和仿真农业堆积发酵试验评估了菌株Ni3对雪茄烟叶中TSNAs的抑制能力，并通过全基因组测序分析初步挖掘出菌株Ni3中降解TSNAs前体物的关键基因。结果表明：①菌株Ni3在初始质量浓度为1.5 g/L的烟碱发酵培养基中72 h时烟碱的降解率为56%；在4种TSNAs成分初始质量浓度为10 mg/L的TSNAs发酵培养基中，NNN、NNK、NAT和NAB的降解率分别为23%、64%、26%和27%；②将Ni3菌悬液应用于雪茄烟叶CX-7发酵过程中，在发酵第9天时NNN、NNK、NAT和NAB的积累量分别减少41%、53%、53%和53%，总TSNAs减少46%；③全基因组测序分析表明，菌株Ni3中有7个基因可能参与调控TSNAs前体物的代谢。因此，弯曲芽胞杆菌Ni3在抑制雪茄烟叶发酵过程中TSNAs形成方面具有较大的应用潜力。

关键词：雪茄烟烟草特有亚硝胺(TSNAs) 弯曲芽胞杆菌Ni3 烟碱全基因组测序

基于随机森林特征优选的雪茄烟叶晾制过程含水率预测

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农业工程学报 2024年第7期40卷 343-354页

作者：邢卓冉张凯刘旭东马明刘冰洋丁松爽时雅琪安继鹏高浩杰时向东河南农业大学烟草学院/国家烟草栽培生理生化研究基地/烟草行业烟草栽培重点实验室郑州450002 湖南省烟草公司怀化市公司怀化418000 中国烟草总公司郑州烟草研究院郑州450001 安徽中烟工业责任有限公司雪茄研究所合肥230088

针对雪茄烟叶晾制过程含水率人工判断主观性强、准确度低等不足,以及对影响雪茄烟叶晾制过程含水率预测的重要表观特征尚不明确等问题,该研究基于图像特征提取以及机器学习技术实现雪茄烟叶晾制过程含水率的预测。试验以雪茄烟品种“云... 详细信息

针对雪茄烟叶晾制过程含水率人工判断主观性强、准确度低等不足,以及对影响雪茄烟叶晾制过程含水率预测的重要表观特征尚不明确等问题,该研究基于图像特征提取以及机器学习技术实现雪茄烟叶晾制过程含水率的预测。试验以雪茄烟品种“云雪2号”为试验材料,获取晾制过程的烟叶图像的颜色、轮廓、纹理以及部位四类特征并筛选出雪茄烟叶含水率预测的优选图像特征子集。在此基础上,构建了随机森林(random forest,RF)、支持向量机(support vector regression,SVR)与反向传播神经网络(back propagation neural network,BPNN)模型,并利用遗传算法(genetic algorithm,GA)对各模型超参数进行优化,将原始图像特征集与优选图像特征集输入3个机器学习模型,构建出6种模型-特征组合方案,依据晾制时期对原始数据集进行划分,并对测试集进行预测。最终结果显示:GA-SVR模型+优选图像特征子集的组合方案在测试集上表现最优,其决定系数(coefficient of determination,r^(2))与均方误差(mean square error,MSE)分别为0.980和0.001,且运行时间最短(运行时长为0.128 s)。研究结果可为雪茄烟叶晾制过程智能化控制提供理论依据。

关键词：图像处理含水率随机森林特征优选雪茄烟叶

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施肥配比与留叶数对湘烟7号农艺性状及烟叶主要化学成分的互作效应

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农业科技通讯 2024年第5期 138-143页

作者：滕林娟李小慧杨佳蒴卢朝军吕远刚胡拥军雷敏娟吴岳庭永州市农业科学研究所湖南永州425006 永州市烟草公司湖南永州425000 中国烟草中南农业试验站湖南长沙410128 永州市植保植检站湖南永州425000 湖南省双牌县气象局湖南双牌425200

为了明确有利于湖南烟叶风格特征物质形成的栽培技术,本次试验以湖南主栽烤烟品种湘烟7号为供试材料,设置了开展了最佳氮、磷、钾配比、增施饼肥与最佳留叶数的研究,分析了施肥配比与留叶数对湘烟7号农艺性状及烟叶主要化学成分的互作... 详细信息

为了明确有利于湖南烟叶风格特征物质形成的栽培技术,本次试验以湖南主栽烤烟品种湘烟7号为供试材料,设置了开展了最佳氮、磷、钾配比、增施饼肥与最佳留叶数的研究,分析了施肥配比与留叶数对湘烟7号农艺性状及烟叶主要化学成分的互作效应。结果表明,施肥配比与留叶数对移栽后75 d烟株的茎直径与上部最大叶面积有协同影响;增施钾肥、饼肥可增加烟叶中烟碱、总氮、钾离子的含量,从而改善糖碱比、优化氮碱比;施肥配比与留叶数对还原糖、烟碱、钾离子和总氮含量具有显著的协同作用;合适的施肥配比与留叶数其产量、产值和上等烟率更高。综合来看,A1B1处理下(施肥N∶P∶K为1∶1∶3.5+15 kg饼肥,留叶20片)的湘烟7号的农艺性状、烟叶主要化学成分和经济性状最佳。

关键词：烟叶湘烟7号施肥配比留叶数农艺性状化学成分

高碳基肥减氮施用对植烟土壤总碳、总氮和真菌群落结构的影响

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山东农业科学 2024年

作者：赵纪李航苏梦迪胡丽涛敖飞黄浪平傅春梅罗钧钊陈军华马啸张松涛中国烟草总公司重庆市公司丰都分公司河南农业大学烟草学院/烟草行业烟草栽培重点实验室

本研究采用田间试验法，在烟田土壤上以常规施肥纯氮111.0 kg·hm-2为对照(GCK)，设置高碳基肥450 kg·hm-2+减氮10%(G3)，高碳基肥750 kg·hm-2+减氮20%(G5)和高碳基肥1 050 kg·hm-2+减氮30%(G7)共4个处理，研究不同用量高碳基肥对土... 详细信息

本研究采用田间试验法，在烟田土壤上以常规施肥纯氮111.0 kg·hm-2为对照(GCK)，设置高碳基肥450 kg·hm-2+减氮10%(G3)，高碳基肥750 kg·hm-2+减氮20%(G5)和高碳基肥1 050 kg·hm-2+减氮30%(G7)共4个处理，研究不同用量高碳基肥对土壤总碳、总氮含量的影响，并采用ITS测序技术分析了土壤真菌群落结构及其与土壤总碳和总氮的关系。结果表明：(1)高碳基肥减氮施用处理G7提高土壤总碳含量和碳氮比(移栽后60、90 d)，降低土壤总氮含量(移栽后60、90 d)。(2)高碳基肥减氮施用处理G3显著提高真菌丰富度(移栽后30、90 d)。(3)高碳基肥减氮施用改变了真菌的群落结构，在门水平上提高了接合菌门(Zygomycota)的相对丰度(移栽后60 d)，降低了子囊菌门(Ascomycota)相对丰度；在属水平上提高了木霉属(Trichoderma)相对丰度，降低了镰刀菌属(Fusarium)相对丰度(移栽后60 d)。(4)高碳基肥减氮施用通过影响土壤总碳、总氮含量和碳氮比改变真菌多样性和群落结构。本试验条件下每公顷施用高碳基肥1 050 kg+纯氮77.7 kg(G7)对土壤总碳、总氮和真菌群落结构影响较好。

关键词：高碳基肥减氮施用真菌群落结构植烟土壤

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促进烟草根系早生快发的移栽基质优化研究

植物营养与肥料学报 2024年第3期30卷 615-626页

作者：艾栋张云贵李志宏冯文强朱经伟陈曦常乃杰边立丽刘青丽中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081 中国烟草总公司四川省公司四川成都610041 贵州省烟草科学研究院贵州贵阳550081

[目的]针对烤烟移栽苗根系前期发育迟缓等问题,研究利用廉价有机材料和腐殖酸改良幼苗移栽基质对烤烟根区水肥环境和烟苗生长的影响,为研制高效和环境友好型烟草幼苗移栽载体奠定基础。[方法]常规移栽基质一般由秸秆、椰糠、草炭以3∶1... 详细信息

[目的]针对烤烟移栽苗根系前期发育迟缓等问题,研究利用廉价有机材料和腐殖酸改良幼苗移栽基质对烤烟根区水肥环境和烟苗生长的影响,为研制高效和环境友好型烟草幼苗移栽载体奠定基础。[方法]常规移栽基质一般由秸秆、椰糠、草炭以3∶1∶1混合而成,本试验以此基质作基础处理(JYC);另设添加腐殖酸钾(JYCK)、蛭石(JYCZ)、腐殖酸钾和蛭石(JYCZK)处理,以供试土壤为空白对照(CK),当幼苗在移栽基质中生长10、30、50天时,测定土壤理化指标和烤烟生物量,在生长10与50天时,测定烟草根系形态指标。[结果]与CK处理相比,基质移栽在移栽后10天的烟草根生物量和根冠比分别增加了48.3%~62.1%和80.4%~114.4%,烟株根长度和根分支数分别提高了45.9%~128.9%和52.0%~174.3%;移栽后50天的土壤硝态氮和溶解性有机碳(DOC)含量分别提高了62.9%~147.2%和230.3%~399.8%。基于随机森林模型分析,发现移栽基质、土壤温度和溶解性有机碳含量、根长度和根尖数显著影响烤烟地上部生物量;通过相关性分析和结构方程模型分析,发现移栽基质通过改善根区环境,直接或间接影响烤烟根系形态和促进地上部生物量的积累。与CK相比,JYC、JYCK、JYCZ和JYCZK处理的土壤硝态氮含量分别提高了65.2%、147.2%、62.9%和80.0%。JYCZK处理的烤烟根长度比JYC和JYCK处理分别提高了45.0%和30.1%,根分支数分别增加了28.9%和40.8%。[结论]在基础基质中添加0.5%的腐殖酸钾和16.7%的蛭石(体积)能更有效地协调土壤氮素供应水平,优化烤烟根系形态。

关键词：移栽基质根区环境根系形态烤烟

玉米秸秆还田形态对棕壤性土土壤肥力及烤烟产量品质的影响

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中国土壤与肥料 2024年第2期 42-50页

作者：肖鑫况帅王滨宗浩高强徐艳丽董建新翟振丛萍中国农业科学院烟草研究所农业农村部烟草生物学与加工重点实验室中国农业科学院青岛烟草资源与环境野外科学观测实验站山东青岛266101 中国农业科学院研究生院北京100081 山东临沂烟草有限公司山东临沂276000 中国烟草总公司郑州烟草研究院河南郑州450001

为探究不同形态秸秆还田对棕壤性土植烟土壤肥力的影响效应,以不施秸秆为对照(CK),设置玉米秸秆粉碎1 cm(FS1)、粉碎5 cm(FS5)、粉碎10 cm(FS10)和秸秆粉末1 mm(FM)4种形态的秸秆还田试验,表征0~20 cm土层土壤物理性质、养分状况以及土... 详细信息

为探究不同形态秸秆还田对棕壤性土植烟土壤肥力的影响效应,以不施秸秆为对照(CK),设置玉米秸秆粉碎1 cm(FS1)、粉碎5 cm(FS5)、粉碎10 cm(FS10)和秸秆粉末1 mm(FM)4种形态的秸秆还田试验,表征0~20 cm土层土壤物理性质、养分状况以及土壤酶活性,并综合评价土壤肥力质量以及烤烟产质量。两年试验结果表明,(1)与CK相比,秸秆还田处理均能改善土壤物理性状,可降低土壤容重2.88%~10.99%,提高田间持水量5.96%~34.02%,降低土层平均穿透阻力19.17%~25.87%,以FS5处理的降低或提升效果最显著(P<0.05);(2)不同形态秸秆还田对土壤碳氮的提升具有差异,FS5和FM处理能较CK显著增加土壤总有机碳含量74.08%和44.84%(P<0.05),FS1、FS5和FS10处理分别显著增加微生物量碳含量80.79%、125.31%和70.39%(P<0.05),以FS5处理增加量最高,同时能分别提升土壤全氮、碳氮比和硝态氮含量34.40%、20.22%和749.06%(P<0.05);(3)与CK相比,不同形态秸秆还田分别显著提升土壤蔗糖酶和纤维素酶活性52.40%~222.39%和6.19%~26.88%,以FS5处理的提升幅度最高(P<0.05);(4)土壤肥力评价结果表明,FS5处理综合质量得分最高(0.72),可作为提升棕壤性土植烟土壤肥力的有效秸秆形态,其中,土壤硝态氮、土壤微生物量碳和纤维素酶是影响土壤肥力的关键因子;(5)FS1和FS5处理可增加烤后烟产量8.46%~23.34%。综上所述,不同秸秆还田形态在短期内可改善棕壤性土植烟土壤的理化性状和酶活性,其中以秸秆粉碎5 cm还田效果较好,可实现土壤综合肥力的快速提升。

关键词：秸秆还田形态棕壤性土烟田土壤肥力烤烟产质量

多年秸秆还田对植烟土壤团聚体和有机碳的影响

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中国烟草学报 2024年

作者：杨佳豪王晶孙丰陈雨露梁凯粼李向阳叶协锋河南农业大学烟草学院国家烟草栽培生理生化研究基地烟草行业烟草栽培重点实验室中国烟草云南进出口有限公司

【目的】探究豫中烟区多年秸秆还田对土壤团聚体的分布、稳定性及有机碳的影响。【方法】2021—2022年在河南农业大学郑州科教园区施肥长期定位试验田，测定不施肥（NF）、纯化肥（NPK）、纯化肥+小麦秸秆还田（NPKS）3个处理的烟株农... 详细信息

【目的】探究豫中烟区多年秸秆还田对土壤团聚体的分布、稳定性及有机碳的影响。【方法】2021—2022年在河南农业大学郑州科教园区施肥长期定位试验田，测定不施肥（NF）、纯化肥（NPK）、纯化肥+小麦秸秆还田（NPKS）3个处理的烟株农艺性状和土壤理化指标。【结果】（1）烟苗移栽后30 d，与NF、NPK处理相比较，NPKS处理烟株的株高、最大叶长、有效叶片数、最大叶面积显著提高。（2）烟苗移栽后90 d，相比NF和NPK处理，NPKS处理可显著增加表层（0～20 cm）土壤的有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量。（3）烟苗移栽后90 d，与NF和NPK处理相比，NPKS处理可显著提高表层土壤和亚表层（20～40 cm）土壤的机械性超大团聚体和水稳性超大、大团聚体含量，显著降低微团聚体的含量，同时机械性团聚体和水稳性团聚体的稳定性也显著提高。（4）多年秸秆还田增加表层土壤和亚表层土壤的有机碳含量，土壤有机碳官能团主要为酚醇类、芳烃、烯烃、多糖类以及碳水化合物类，NPKS处理较NPK处理显著提高表层土壤中芳烃类、烯烃类和碳水化合物官能团的含量，亚表层土壤各处理有机碳官能团含量无显著差异。（5）移栽后90 d，土壤碱解氮、速效钾对土壤大团聚体的形成和团聚体稳定性的提高的影响强于有机碳。【结论】多年秸秆还田不仅能促进烟株生长发育，还能提升土壤团聚体稳定性。

关键词：秸秆还田团聚体有机碳烤烟

不同施氮水平下低烟碱烟草品种烟碱累积和成熟落黄特性

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中国烟草科学 2024年第2期45卷 15-24页

作者：杨逸云王嘉豪胡希好矫海楠史素娟赵福彬刘晓峰田田张玉芹徐青张洪博中国农业科学院烟草研究所青岛266101 山东青岛烟草有限公司黄岛分公司青岛266400 上海烟草集团有限责任公司技术中心北京工作站北京101121 中国烟草总公司山东省公司济南250101

为研究低烟碱烟草的烟碱累积和成熟落黄特性,解析烟碱含量与烟草成熟落黄特性的相关性,以NC95背景低烟碱烟草品种MAFC5、MLAFC34和LAFC53,K326背景低烟碱烟草品种CD01为材料,并以NC95和K326作对照,分析了不同施氮水平对供试烟草材料不... 详细信息

为研究低烟碱烟草的烟碱累积和成熟落黄特性,解析烟碱含量与烟草成熟落黄特性的相关性,以NC95背景低烟碱烟草品种MAFC5、MLAFC34和LAFC53,K326背景低烟碱烟草品种CD01为材料,并以NC95和K326作对照,分析了不同施氮水平对供试烟草材料不同时期、不同叶位叶片烟碱含量的影响,并进行了成熟落黄特性比较。结果表明:随着烟株的生长,低烟碱烟草的烟碱含量逐渐增高;供试低烟碱烟草品种的烟碱含量均低于对照NC95和K326,表现为MAFC5>MLAFC34>LAFC53>CD01,分别较对照降低39%、43%、79%、96%;MAFC5、MLAFC34、LAFC53不同叶位叶片的烟碱含量由下至上逐渐升高,而CD01不同叶位叶片的烟碱含量则由下至上依次降低;施氮量增加,各品种烟草烟碱含量均增加,从低施氮量到高施氮量,MAFC5、MLAFC34和LAFC53的叶片的烟碱含量分别增加24.3%、26.1%、19.6%,而CD01仅增加9.9%左右,影响较小;MLAFC34和LAFC53的成熟落黄特性较差,CD01和MAFC5的成熟落黄特性和对照烟草接近。本研究发现低烟碱烟草品种叶片的烟碱含量均低于对照品种,施氮量增加对各品种烟碱含量有不同程度的提升作用,叶片烟碱含量与成熟落黄特性无必然关联。

关键词：低烟碱烟草烟碱含量落黄特性施氮水平烟叶品质

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