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近临界水处理废次烟叶工艺条件及优化

化工进展 2024年第4期43卷 1720-1730页

作者：刘兆洋贾国涛朱治忠殷全玉付宏喆赵祥宇栗鼎钧杨欣玲张明月河南农业大学烟草学院河南郑州450002 河南中烟工业有限责任公司河南郑州450002

为了探究近临界水处理废次烟叶制备生物油的最佳工艺条件,本文采用单因素试验设计,考察反应温度、固液比、保温时间对烟叶生物油产率的影响,并通过正交试验,对近临界水处理废次烟叶的工艺条件进行优化。结果表明:近临界水液化烟叶的最... 详细信息

为了探究近临界水处理废次烟叶制备生物油的最佳工艺条件,本文采用单因素试验设计,考察反应温度、固液比、保温时间对烟叶生物油产率的影响,并通过正交试验,对近临界水处理废次烟叶的工艺条件进行优化。结果表明:近临界水液化烟叶的最佳处理组合为反应温度260℃,保温时间15min,固液比4∶50,此条件下烟叶生物油产率为57.68%。使用GC-MS(气相色谱-质谱联用仪)分析对水溶性油和残渣油的成分进行表征,结果显示,在最佳提取工艺条件下,从水溶性油中共分离出69种化学成分,以酚类为主,占总量的49.39%,其次为杂环类,占总量的25.69%;从残渣油中共分离出37种化学成分,以酯类、酮类为主,分别占总量的25.66%、20.21%。本方法遵循绿色提取理念,以水为溶剂,对环境友好,与传统提取方法相比,生物油产率高,致香成分丰富,为废次烟叶处理提供了新的途径。

关键词：近临界水废次烟叶生物油致香成分正交试验

烟草转录因子NtWRKY11基因克隆、亚细胞定位及表达模式分析

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华北农学报 2024年第3期39卷 60-66页

作者：温海洋朱紫童湛佳伟李长武博寒杨永霞张松涛贾宏昉河南农业大学烟草学院河南郑州450002

WRKY转录因子家族在调控非生物胁迫中具有重要的作用。为系统地分析烟草NtWRKY11基因的序列特征、表达模式,探究该基因在低温和干旱等非生物胁迫下的反应机制,以普通烟草cDNA为模板进行PCR扩增,克隆NtWRKY11基因的全长cDNA序列,利用生... 详细信息

WRKY转录因子家族在调控非生物胁迫中具有重要的作用。为系统地分析烟草NtWRKY11基因的序列特征、表达模式,探究该基因在低温和干旱等非生物胁迫下的反应机制,以普通烟草cDNA为模板进行PCR扩增,克隆NtWRKY11基因的全长cDNA序列,利用生物信息学软件分析NtWRKY11蛋白的基本性质,构建植物表达载体研究其亚细胞定位,利用qRT-PCR技术检测烟草盛花期不同组织以及不同胁迫下NtWRKY11基因的表达情况。结果表明,烟草NtWRKY11基因cDNA全长999 bp,编码332个氨基酸,与苎麻BnWRKY11的相似性达54.23%。其启动子含有1个MBS、1个MYB和3个ARBE顺式作用元件,这3种元件可能共同发挥作用,使植物的抗旱性增强;还含有3个水杨酸响应的顺式作用元件TCA-element,能够提高植物的耐低温性。亚细胞定位结果表明,NtWRKY11蛋白定位在细胞核上。盛花期不同组织的表达分析表明,NtWRKY11在老叶中高表达,极显著高于根中的表达量,而花中的表达量极显著低于根中,茎和新叶中的表达量均与根中差异不显著。非生物胁迫下的表达分析表明,该基因在低温、干旱胁迫下的相对表达量极显著高于正常(CK),在高盐胁迫处理下的相对表达量与CK无显著差异,而在高温胁迫下的相对表达量极显著低于CK。综上所述,NtWRKY11在老叶中高表达,在干旱胁迫、低温胁迫下表达量增加,表明该基因作为正向转录因子调控了干旱和低温胁迫。

关键词：烟草 NtWRKY11 干旱低温转录因子非生物胁迫

健康和易感青枯病烟田土壤细菌群落结构特征及其标志菌

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中国烟草科学 2024年第3期45卷 68-76页

作者：李想殷全玉河南农业大学烟草学院郑州 450046

为揭示健康和易感烟草青枯病土壤细菌的群落结构特征,利用Illumina-MiSeq高通量测序技术分析土壤细菌16S rRNA基因序列,研究旱地和水田两种土壤类型中健康和易感烟草青枯病土壤细菌群落结构特征及其标志性细菌物种,并调查烟田青枯病发... 详细信息

为揭示健康和易感烟草青枯病土壤细菌的群落结构特征,利用Illumina-MiSeq高通量测序技术分析土壤细菌16S rRNA基因序列,研究旱地和水田两种土壤类型中健康和易感烟草青枯病土壤细菌群落结构特征及其标志性细菌物种,并调查烟田青枯病发病率和检测土壤青枯菌丰度。结果表明,易感病烟田青枯病发病率显著高于健康烟田;易感青枯病土壤的青枯菌数量显著高于健康土壤,升幅达10~6~10~8倍。易感病和健康土壤细菌物种丰富度之间无显著差异,但是旱地健康土壤细菌物种均匀度显著优于易感病土壤。Beta多样性分析结果显示,健康土壤细菌多样性显著高于易感病土壤,旱地土壤细菌多样性显著高于水田;PCoA和NMDS排序也表明易感病与健康土壤细菌群落结构间有明显差异。LEfSe分析显示,黄杆菌属(Flavobacterium)、慢生根瘤菌属(Bradyrhizoum)、罗丹杆菌属(Rhodanobacter)是易感烟草青枯病烟田土壤的标志性细菌,unidentified_Burkholderiaceae是健康烟田土壤的标志性细菌。旱地易感病土壤中鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)和酸杆菌属(Acidibacter)富集,而健康土壤中unidentified_Acidobacteria富集;水田易感病土壤中硫杆菌属(Thiobacillus)和脱球菌属(Defluviicoccus)富集,健康土壤中芽单胞菌属(Gemmatimonas)富集。综上所述,烟田土壤细菌多样性、群落结构改变与标志性物种的差异是烟草青枯病发生的重要特征。

关键词：健康土壤易感烟草青枯病土壤细菌多样性群落结构

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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生物炭对植烟土壤理化特性和真菌群落的影响

中国烟草科学 2024年第4期45卷 35-43页

作者：李想殷全玉河南农业大学烟草学院郑州450000

为探究生物炭对植烟土壤理化性质和微生物群落的影响,以休耕(FL)和单施化肥(CK)为对照,设置1.5 t/hm^(2)(B1.5)、15 t/hm^(2)(B15)两种生物炭添加量,分析不同用量生物炭对植烟土壤理化性质和真菌群落特征的影响。结果表明:生物炭处理显... 详细信息

为探究生物炭对植烟土壤理化性质和微生物群落的影响,以休耕(FL)和单施化肥(CK)为对照,设置1.5 t/hm^(2)(B1.5)、15 t/hm^(2)(B15)两种生物炭添加量,分析不同用量生物炭对植烟土壤理化性质和真菌群落特征的影响。结果表明:生物炭处理显著提高了土壤pH、含水率、有机质含量和≥0.25 mm团聚体比例,显著降低了土壤容重;团聚体平均重量直径(MWD)、微生物量碳(MBC)和微生物量氮(MBN)含量随着生物炭用量的增加而升高;总体上B15处理的土壤理化性质优于B1.5处理。添加生物炭对土壤真菌多样性指数无显著影响,改变了真菌主要菌门相对丰度,其中B15处理的子囊菌门(Ascomycota)、被孢霉门(Mortierellomycota)和毛霉菌门(Mucoromycota)的相对丰度较CK均显著提高;生物炭的添加还提高了赤霉菌属(Gibberella)、被孢霉属(Mortierella)和球腔菌属(Plectosphaerella)的相对丰度,改变了土壤真菌群落结构,两种生物炭添加量的土壤真菌群落结构相似;冗余分析(RDA)及Mantel检验结果说明,土壤pH、有机质、微生物量氮和≥0.25 mm团聚体是影响植烟土壤真菌群落的主要因素。综上,生物炭添加量为15 t/hm^(2)更有助于土壤生产力的综合优化和可持续发展。

关键词：生物炭土壤理化性质真菌群落多样性植烟土壤

不同遮阴条件下施氮量对雪茄茄衣生理特性及品质的影响

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江苏农业科学 2024年第6期52卷 111-117页

作者：任一鹤赵松超朴晟源白建保赵铭钦河南农业大学烟草学院河南郑州450002

雪茄烟是特殊的高氮类型烟草,氮素用量对其生理特性及品质发育影响较大,氮肥施用的多少可以直接调控雪茄烟叶的生长发育,目前国内外获取雪茄茄衣的方式主要采用遮阴栽培的方法。为了探究不同遮阴条件下施氮量对德雪3号品种雪茄生长过程... 详细信息

雪茄烟是特殊的高氮类型烟草,氮素用量对其生理特性及品质发育影响较大,氮肥施用的多少可以直接调控雪茄烟叶的生长发育,目前国内外获取雪茄茄衣的方式主要采用遮阴栽培的方法。为了探究不同遮阴条件下施氮量对德雪3号品种雪茄生长过程中不同时期生理特性及品质的影响,以四川雪茄德雪3号为试验材料,分析不同施氮量(120、150、180 kg/hm^(2))和透光率(40%、60%、80%)对雪茄烟叶不同生长时期光合特性、质体色素、根系发育、化学成分、物理特性、外观质量的影响。结果表明,净光合速率T9处理最佳。3个时期相比较,成熟期的蒸腾速率普遍较高;整体团稞期和旺长期的气孔导度普遍高于成熟期。根系发育的干物质积累在成熟期达到最大,根系活力指标在高氮处理下活性最高,T6处理与其余处理差异性最显著。化学成分含量的测定结果表明,T5处理的钾氯比值最高,证明其燃烧性最好。雪茄质量越优的其化学成分指标之一氮碱比越接近1,而T5处理最接近1;化学成分协调性、物理特性以及外观质量评价以T5处理最优。总体研究表明,中氮中透光率处理最有助于雪茄茄衣生长发育,且适度的遮阴条件与施氮量互作更有利于雪茄茄衣的品质发育。

关键词：施氮量遮阴雪茄茄衣光合特性根系活力质体色素化学成分

烟草高亲和硝酸盐转运蛋白基因NtNRT2.5的克隆及表达模式分析

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中国烟草学报 2024年第2期30卷 71-79页

作者：李晨依朱紫童湛佳伟温海洋罗勇杨永霞张松涛贾宏昉河南农业大学烟草学院河南郑州450002

【背景和目的】高亲和硝酸盐转运蛋白NRT2家族基因在植物硝酸盐吸收转运和再利用过程中发挥重要作用,为探索烟草NRT2家族基因NtNRT2.5对烟草氮素调控的作用。【方法】从烟草烤烟品种K326中克隆得到高亲和硝酸盐转运蛋白基因NtNRT2.5,进... 详细信息

【背景和目的】高亲和硝酸盐转运蛋白NRT2家族基因在植物硝酸盐吸收转运和再利用过程中发挥重要作用,为探索烟草NRT2家族基因NtNRT2.5对烟草氮素调控的作用。【方法】从烟草烤烟品种K326中克隆得到高亲和硝酸盐转运蛋白基因NtNRT2.5,进行生物信息和表达模式分析,创制NtNRT2.5启动子融合GUS报告基因的K326转基因烟草材料,进行GUS组织化学染色。【结果】NtNRT2.5基因的全长ORF为1509 bp,编码502个氨基酸,属于稳定性疏水蛋白,其蛋白跨膜结构域具有NRT2家族结构特征;烟草NtNRT2.5蛋白与拟南芥AtNRT2.5蛋白亲缘关系最近,功能相似;该基因启动子包含多种激素和胁迫响应元件;NtNRT2.5蛋白定位于细胞质膜;NtNRT2.5基因在烟草各组织都有表达,在下部叶中表达最强,且受低氮诱导表达增强,GUS组织染色结果表明,正常供氮和低氮条件下,在转基因烟草的根(中轴)和下部叶片(叶脉)中都检测到了GUS报告基因,均能显蓝色,且低氮条件下表达更加强烈,蓝色更深。【结论】烟草NtNRT2.5是高亲和硝酸盐转运蛋白的编码基因,该基因受低氮诱导表达增强,可能参与烟草硝酸盐的转运及再利用过程。

关键词：烟草 NtNRT2.5 基因克隆表达分析

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钼缓解烟草镉毒害的生理效应及其机制

农业环境科学学报 2024年第4期43卷 799-809页

作者：毕浩东牛慧伟贾玮刘晶晶宋绍森黄五星韩丹许自成许嘉阳河南农业大学烟草学院郑州450046 中国烟草总公司职工进修学院郑州450008 河南农业大学资源与环境学院郑州450046

为探究施钼对镉胁迫下烟草幼苗生理特征的缓解效果,本研究以烟草品种K326为供试作物,采集镉污染农田土壤开展盆栽实验,设置0、0.25、0.5 mg·kg^(-1)和1 mg·kg^(-1)四种钼梯度,研究钼对镉毒害下烟草幼苗外观表征、酶活性、镉积累、光... 详细信息

为探究施钼对镉胁迫下烟草幼苗生理特征的缓解效果,本研究以烟草品种K326为供试作物,采集镉污染农田土壤开展盆栽实验,设置0、0.25、0.5 mg·kg^(-1)和1 mg·kg^(-1)四种钼梯度,研究钼对镉毒害下烟草幼苗外观表征、酶活性、镉积累、光合作用和抗氧化能力等生理特征的影响。结果表明,施钼改善了镉毒害下烟苗长势矮小、叶片失绿的情况,并促进了根系的生长,其中以0.5 mg·kg^(-1)的浓度处理效果最好。相较于未施钼处理,施用0.5 mg·kg^(-1)的钼促进了土壤酶的活性,分别降低了烟苗叶片和根系中17.39%和40.00%的镉含量,促进了钼的吸收;0.5 mg·kg^(-1)的钼能显著减少烟叶中活性氧等物质的积累并提高烟株的防御酶活性和抗逆激素的含量,0.25、0.5、1 mg·kg^(-1)钼处理的总抗氧化能力分别为未施钼处理的1.17、1.20倍和1.09倍。此外,施钼增强了镉胁迫下烟草的光合作用和钼酶活性,对镉胁迫下烟草的生理代谢发挥了重要的调节作用。研究表明,施用0.5 mg·kg^(-1)的钼对镉胁迫下烟草幼苗的生理特征有更好的缓解效果。

关键词：烟草镉胁迫钼光合作用抗氧化系统酶活性激素含量元素积累

杂交种“豫烟11”赖百当二萜含量和腺毛密度的定向改良

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中国烟草学报 2024年第5期30卷 74-82页

作者：马梦如李旖梅王召军高嘉宁敬格格崔红河南农业大学烟草学院郑州市450046

【背景和目的】豫烟11是由8306与MSK326杂交而来的烤烟品种,因其父本8306腺毛分泌物中含有赖百当二萜而具有晾晒烟的香气特征。为彰显豫烟11的烤烟特色香气风格,对其腺毛分泌物的含量和组成进行定向改良。【方法】利用8306-1(NtCPS2敲除... 详细信息

【背景和目的】豫烟11是由8306与MSK326杂交而来的烤烟品种,因其父本8306腺毛分泌物中含有赖百当二萜而具有晾晒烟的香气特征。为彰显豫烟11的烤烟特色香气风格,对其腺毛分泌物的含量和组成进行定向改良。【方法】利用8306-1(NtCPS2敲除的8306)与MSK326杂交获得豫烟11-1,利用8306-2(NtCPS2、NtCycB2共同敲除的8306)与HK326(NtCycB2敲除的K326)杂交获得豫烟11-2,对其农艺性状、腺毛形态和腺毛分泌物进行测定,并对相关基因序列及表达水平进行分析。【结果】(1)分子检测表明,豫烟11-1、豫烟11-2中的NtCPS2均为突变型;豫烟11-1中的NtCycB2为野生型,而豫烟11-2中的则为突变型。(2)田间试验表明,豫烟11-1、豫烟11-2生长发育正常,农艺性状与豫烟11基本一致;豫烟11-1腺毛密度与豫烟11相比无显著差异,豫烟11-2腺毛密度比豫烟11提高了40.6%;豫烟11-1、豫烟11-2腺毛分泌物中均不含有赖百当二萜,豫烟11-1腺毛分泌物含量与豫烟11相比无显著变化,豫烟11-2腺毛分泌物含量比豫烟11提高了70.2%。(3)qRT-PCR分析表明,豫烟11-1中二萜合成相关基因NtCPS2、NtABS、NtCBTS、NtCYP71D16的表达量与豫烟11相比无显著差异,但在豫烟11-2中则显著提高,而二萜合成上游基因NtGPPS、NtGGPPS的表达量在3个株系间无显著变化。【结论】本研究利用NtCPS2和NtCycB2基因突变,实现了豫烟11腺毛密度、腺毛分泌物组分和含量的定向改良,为针对上述性状的分子育种提供了范例。

关键词：烟草腺毛豫烟11 叶面化学成分

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