为探讨优化基肥追肥比例结合氮肥用量对烤烟氮代谢和氮素吸收利用的影响,以烤烟品种粤烟97为试验材料,设置常规基追比6∶4+常规氮肥用量(CK)、基追比4∶6+常规氮肥用量(T1)、基追比4∶6+氮肥减量10%(T2)、基追比4∶6+氮肥减量20%(T3)、基追比4∶6+氮肥减量30%(T4)等5个处理,分析不同基追比结合氮肥用量对烤烟氮代谢、光合特性、干物质积累与氮素吸收、氮肥利用率及氮素平衡的影响。结果表明:基追比优化为4∶6后,谷氨酸脱氢酶(GDH)、谷草转氨酶(AST)、Fd-谷氨酸合成酶(Fd-GOGAT)等氮代谢关键酶活性均高于传统基追比6∶4的处理,结合减氮处理的氮代谢酶活性有所降低,其中减氮10%的T2处理与CK差异不大,但减氮20%~30%的T3、T4处理降低幅度较大,与CK差异显著。基追比优化为4∶6后,烤烟的光合速率、SPAD、干物质和氮素积累都明显增加,尤其是在大田生长后期处理间差异显著。基追比优化为4∶6后,烤烟的氮肥吸收利用效率大幅提高,氮肥农学效率、氮肥偏生产力、氮素当季回收率和氮肥经济利用效率分别比CK增加20.68%,6.89%,4.06,3.78百分点,结合氮肥减量各处理的土壤氮素平衡率比CK分别下降17.04~33.36百分点。综上所述,在南方烟区,将基追肥比例从6∶4优化为4∶6,可以促进烤烟大田中后期氮代谢,改善光合特性,增加物质积累和氮素吸收,提高氮肥利用率,结合肥料减量10%还可减少肥料投入,降低土壤氮素盈余,防范环境风险。

为明确海藻糖醇、解磷微生物和微量元素配合施用对烤烟产量品质的协同效应,以云烟87为供试材料开展田间试验,设置对照(S1),海藻糖醇(S2),海藻糖醇+复合解磷菌(S3),海藻糖醇+复合解磷菌+复合微量元素(S4)共4个处理,探究不同施肥处理对烤烟农艺性状、常规化学成分及香气物质的影响。结果表明,与S1相比,S3、S4均可改善烤烟有效叶数、叶宽等农艺性状,S4处理更有助于协调烤后烟叶的化学成分,总糖、总氮及烟碱含量分别提高了12.18%,70.00%,20.30%;增加烟叶类胡萝卜素类、苯丙氨酸类及棕色化反应物等香气物质含量。综合指数法分析结果表明,S1-S4处理的综合指数分别为21.06,23.22,24.66,27.08,其综合指数排序为S4>S3>S2>S1,得出海藻糖醇配施微量元素与微生物菌剂处理下的烤烟综合表现最优,说明海藻糖醇、解磷菌、复合微量元素之间协同增效作用明显,可作为烟叶微量元素与微生物专用肥的优选配方。

旨在探讨链霉菌TOR3209产生的挥发性有机化合物(VOCs)促进烟草生长发育作用的生物学机制,为开发高效环保的微生物促生产品及开展应用评价提供理论依据。采用二分隔平皿,鉴定菌株发酵液的VOCs的促生特性,并用固相微萃取及气相色谱-质谱联用技术分析VOCs的组分。链霉菌TOR3209在不同浓度下释放的挥发性有机化合物均能促进烟草植株的生长,其中添加5 mL(6×10⁷ CFU/mL)菌株发酵液的处理组效果最显著,与对照组相比增加238%。从链霉菌TOR3209发酵液的VOCs中共提取32种物质,对其中的己二酸二正丁酯物质进行促生功能验证,结果表明,不同质量浓度的己二酸二正丁酯均对烟草的生长均有促进作用,其中质量浓度为1 mol/mL的促生效果最显著。通过转录组分析发现,处理组的烟草与对照组相比上调了漆酶等多种基因。链霉菌TOR3209的VOCs对烟草具有显著的促生作用,己二酸二正丁酯调控了烟草多个促生相关基因。

为探究连续绿肥翻压还田管理模式下,豫中烟田地表二氧化碳(CO₂)和氧化亚氮(N₂O)通量日变化特征及其影响因素,确定两者最佳采集时间,2021年基于河南农业大学毛庄科教园区长期定位试验,于烟苗移栽后每隔30 d采用静态暗箱-气相色谱法进行24 h连续动态观测,测定施氮磷钾肥(NPK)和氮磷钾+种植并翻压黑麦草(NPKG)处理下烟田CO₂和N₂O日排放通量。结果表明,豫中烟田土壤为CO₂和N₂O的排放源,且排放趋势与大气温度变化轨迹相似,昼高夜低,昼、夜排放通量平均值达到显著差异水平。CO₂排放通量在移栽后30 d和60 d表现为不明显双峰形态,90 d表现为昼高夜低的单峰态;N₂O通量呈现昼高夜低的单峰态。NPKG处理CO₂和N₂O排放通量总体上显著高于NPK处理,3个典型日CO₂排放通量表现为90 d>60 d>30 d,N₂O排放通量为60 d>90 d>30 d。观测日内,土壤孔隙含水率(WFPS)和10 cm地温共同影响着CO₂和N₂O的排放速率,10 cm地温与CO₂和N₂O日排放通量均呈显著或极显著正相关。一天中9:00,21:00 CO₂和N₂O排放通量的矫正系数最接近1,且其与日平均排放通量无显著差异。CO₂通量与N₂O通量呈显著正相关关系,一定范围内,N₂O通量随CO₂通量增加呈线性态势增加。综上,连续绿肥翻压还田增加了烟田地表CO₂和N₂O排放通量,9:00,21:00左右为CO₂和N₂O最佳采集时间。烟草大田生育期3个取样日,NPK处理和NPKG处理地表CO₂排放通量均以90 d 最高,60 d次之;N₂O排放通量均以 60 d 最高,90 d次之。

为探究内生真菌印度梨形孢对烟草根际微环境的影响,在温室条件下开展盆栽试验,以云烟87为试验材料,通过非靶向代谢组学、土壤酶活测定、高通量测序及微生物群落功能预测,分析了印度梨形孢对其根系分泌物、根际土壤酶活性及细菌多样性的影响。结果表明,印度梨形孢成功定殖在烟草根部,增加了18种差异根系分泌物的含量,主要包括酸类、酯类、醇类、萜类和酚类化合物,显著富集了L-苯丙氨酸代谢、牛磺酸和次牛磺酸代谢及L-色氨酸代谢途径;与对照无菌水相比,印度梨形孢提高了烟草根际土壤中脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶的活性,其中脲酶和蔗糖酶活性达到显著水平;与对照相比,印度梨形孢提高了烟草根际土壤细菌群落的丰富度和多样性,Chao1指数和Observed_otus指数明显升高,改变了门、属水平的细菌群落结构,提高了酸杆菌门和放线菌门优势菌门及假单胞菌属、芽单胞菌属的相对丰度,增加了根际土壤细菌碳水化合物代谢通路和翻译通路涉及的基因丰度,对细菌群落功能产生了一定影响。研究表明,印度梨形孢能够改善烟草根际微生态环境,为揭示其促进烟草生长的机制并为烟草种植生产提供理论依据。

为了解PsbS蛋白在烟草中的表达特征,从烟草品种K326的cDNA中克隆了NtPsbS基因全长序列,利用DNAMAN软件对水稻、番茄、大豆等7种作物PsbS蛋白的氨基酸序列与NtPsbS蛋白的氨基酸序列进行比对,并使用MEGA 11软件采用邻接法建立系统发育树对其进行遗传进化分析;利用qRT-PCR技术检测烟草不同生育时期NtPsbS基因的组织表达水平;构建pS1300-PsbS-GFP植物表达载体研究其成熟蛋白亚细胞定位特性;对烟草品种K326进行各类非生物胁迫处理,研究该基因在非生物胁迫条件下的表达模式。结果表明,NtPsbS基因全长825 bp,编码274个氨基酸;NtPsbS蛋白与番茄SlPsbS蛋白相似性最高,达到91%;NtPsbS在旺长期和成熟期烟草品种K326的叶、根、茎、种子等部位均有表达,在叶片中表达量最高;成熟NtPsbS蛋白定位于烟草叶绿体内;NtPsbS在盐胁迫、冷胁迫及脱落酸ABA处理下表达量均显著升高。综上所述,NtPsbS基因在不同生育时期的烟草叶片中表达量最高,对盐胁迫、冷胁迫及脱落酸ABA处理均有响应,说明该基因可能参与烟草体内抗盐、抗冷胁迫及ABA代谢通路,为后续开展NtPsbS基因的功能特性解析提供了参考。

研究施氮量对不同烟草品种上部叶生长发育及碳氮代谢的影响,为生产优质上部烟叶提供参考。采用双因素裂区试验,研究了不同施氮水平(37.5,75.0,112.5 kg/hm²)NC89、云烟87品种上部叶农艺性状、光合特性、叶片组织结构、碳氮代谢关键酶活性及化学成分等指标。随着施氮量的增加,两品种上部叶叶长、叶宽、叶面积、单叶干质量均显著增加,移栽后115 d,高氮处理的NC89和云烟87的叶面积分别比低氮处理显著提高了63.10%,68.43%。增加施氮量提高了NC89叶绿素含量,高氮处理的叶绿素含量比低氮处理高6.67%~37.50%;增加施氮量显著提高了云烟87的净光合速率,移栽后70,80 d尤为显著。移栽后85~115 d栅栏组织、海绵组织、叶片厚度均随施氮量增加而显著增大,低氮和中氮处理的栅栏组织、海绵组织厚度在移栽后95~115 d趋于稳定,而高氮处理仍分别提高了9.82%~14.08%和10.72%~13.72%。随着施氮量的增加,两品种叶片碳含量和C/N显著降低,氮含量显著增加;两品种转化酶、蔗糖磷酸合成酶、蔗糖合成酶、谷氨酸合成酶活性升高,高氮处理降低了云烟87淀粉酶活性,提高了NC89淀粉酶活性,移栽后115 d,高氮处理的云烟87比中氮处理显著降低了27.53%,高氮处理的NC89比低氮和中氮处理分别显著提高了33.86%,21.74%。云烟87谷氨酰胺合成酶活性随施氮量增加显著增加,NC89则无规律变化,差异不显著。增加施氮量降低了烤后叶片还原糖和总糖含量,提高了烟碱和总氮含量。同一施氮水平下,云烟87烟碱、总氮、钾含量高于NC89,还原糖、总糖含量(除低氮水平外)及糖碱比、氮碱比低于NC89。不同烟草品种上部叶对施氮量的响应不同,增加施氮量能够促进NC89上部叶片生长发育和碳代谢,降低糖碱比、氮碱比,提高化学成分协调性,但会造成云烟87氮代谢旺盛,难以适时向碳积累代谢转变,延缓叶片衰老,造成云烟87贪青晚熟。

为研究起垄高度对植烟土壤热量状况、根系生长和烟叶耐熟性的影响,以烤烟品种粤烟97为供试材料,于2022-2023年开展2 a大田试验,设置垄高30 cm(CK)、垄高38 cm(T1)、垄高46 cm(T2)3个处理,分析不同起垄高度下土壤温度和热通量、根系外观形态和生长指标、根系活力、烟叶耐熟性相关指标的变化。结果表明,土壤日温差变化随土层深度变化,土壤表层的日温差最大。增加垄高可提高植烟土壤平均温度0.4~1.8 ℃,提高土壤热通量4~56 W/m²。2 a 试验中,垄高38 cm的根系长度比垄高30 cm增加的最大幅度达27.26%,根干质量增加最大幅度26.21%,根系活力提高最大幅度14.97%,差异显著。与垄高30 cm相比,垄高38 cm的可溶性蛋白质含量、过氧化物酶活性、细胞膜稳定指数增加最大幅度达17.99%,27.82%,9.05百分点(2022年)和10.23%,12.44%,8.16百分点(2023年),丙二醛含量降低最大幅度为 24.84%,44.43%。相关性分析显示,根系活力与丙二醛含量呈显著负相关,根系长度和根干质量与丙二醛含量呈极显著负相关,过氧化物酶活性则与根系生长指标呈显著或极显著正相关,可溶性蛋白质含量与根系长度呈显著正相关。综上所述,增加垄高有利于改善植烟土壤热量状况,促进根系生长,提高根系活力,增强叶片抗氧化能力,提高烟叶耐熟性。垄高38 cm是南方烟区促进根系生长、提高烟叶耐熟性的适宜起垄高度。

探究化肥减量配施有机肥对植烟土壤理化性质和微生物群落结构的影响,为烟草生产上肥料减量和有机肥的合理施用提供理论参考。以常规施肥不配施有机肥为对照(CK),采用Illumina高通量测序技术,结合生物信息学,分析化肥减量10%(T1)、化肥减量10%+芝麻饼肥(T2)、化肥减量10%+腐殖酸肥(T3)、化肥减量10%+芝麻饼肥+腐殖酸肥(T4)等不同处理下土壤理化性质和微生物群落结构的变化特征。结果表明,与CK相比,T1处理的植烟土壤养分含量和土壤酶活性均下降、土壤物理特性略有改善,配施有机肥使土壤养分和物理特性得到进一步改善,容重降低、含水率和孔隙度增加,T2和T4处理的有效磷、速效钾含量显著高于CK和T1处理,所有配施有机肥处理的土壤酶活性均显著增加。配施有机肥增加了植烟土壤中的细菌和真菌门类,其中优势细菌门类均为变形菌门和放线菌门,其次是厚壁菌门、拟杆菌门、绿弯菌门、酸杆菌门,优势真菌门类为子囊菌门、子囊菌门盘菌亚门、被孢霉门、绿藻门、纤毛虫门、担子菌门。Alpha多样性指数表明,化肥减量降低了微生物群落的丰富度,但配施有机肥处理增加了细菌和真菌群落多样性指数,其中细菌群落丰富度提高更明显。RDA分析表明,影响土壤微生物群落结构与多样性的重要土壤理化因子包括有机质、速效钾、碱解氮、有效磷和土壤物理特性等,相对而言土壤理化因子对细菌群落结构的影响更大。综上,化肥减量配施有机肥对土壤养分、物理特性、土壤酶活性及微生物群结构有显著改善效果,尤其以同时配施芝麻饼肥和腐殖酸肥处理的效果更佳。

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。

为探究印度梨形孢联合丛枝菌根真菌(AMF)对烟草抗旱性的影响,在温室条件下开展盆栽试验,以云烟87为材料,设立接种无菌水(CC)、印度梨形孢(CP)、AMF(PC)、印度梨形孢和AMF(PP)处理,以自然干旱的方式进行胁迫,测定烟草叶片中脯氨酸(Pro)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、丙二醛(MDA)生理生化指标和干旱相关基因NTNAC1和NAC4表达情况。结果表明,印度梨形孢和AMF均能促进烟草地上部分和地下部分生长,且干旱胁迫后褪绿不明显,干旱症状轻微。干旱胁迫7 d后,与CC组相比,CP、PC和PP组烟草叶片中Pro含量显著升高,分别为CC组的1.39,1.59,1.78倍;烟草叶片中SOD和POD活性呈现先升高后降低的趋势,CP、PC和PP组的SOD活性分别是CC组的1.15,1.22,1.33倍,POD活性分别是CC组的1.33,1.46,1.85倍;烟草叶片中MDA含量降低,CP、PC和PP组的MDA含量比CC组分别减少21.98%,23.98%,24.84%;烟草叶片干旱相关基因NTNAC1和NAC4表达上调,CP、PC和PP组NTNAC1基因表达量分别是CC组的3.37,3.88,5.07倍,NAC4基因表达量分别是CC组的3.04,3.59,5.56倍。该研究表明,印度梨形孢和AMF表现出显著的协同作用,能够显著提高烟草的抗旱性。

旨为明确稻作烟区长叶龄烟苗培育措施,促进稻茬烤烟早生快发,以云烟87为材料,研究育苗盘孔径(136,200孔)、微生物菌剂(基质添加苗强壮微生物菌剂、基质不添加微生物菌剂)、移栽叶龄(8叶移栽、10叶移栽)三因素对烤烟干物质和养分的积累与分配、肥料利用效率的影响。结果表明,增加育苗盘孔径、基质中添加微生物菌剂培育长叶龄烟苗,可提高烤烟干物质积累量,改善烟叶干物质分配量,提高氮、磷、钾养分积累量,促进烤烟对肥料的吸收效率,提高肥料利用率和生产效率;育苗盘孔径、微生物菌剂、移栽叶龄、三因素互作对干物质积累贡献率分别为22.87%,27.73%,37.41%,11.99%;对氮素积累的贡献率分别为20.34%,23.45%,33.62%,22.59%;对磷素积累的贡献率分别为24.41%,27.81%,32.85%,14.93%;对钾素积累的贡献率分别为15.48%,26.05%,34.61%,23.86%;对氮肥效率的贡献率分别为20.81%,44.67%,23.11%,11.41%;对磷肥效率的贡献率分别为32.15%,31.66%,14.91%,21.28%;对钾肥效率的贡献率分别为25.31%,38.71%,31.67%,4.31%。在湖南稻作烟区,增加育苗盘孔径、基质中添加微生物菌剂培育长叶龄烟苗可弥补两段式育苗缺陷,协同提高养分吸收量和肥料利用效率,在烤烟生产中具有一定推广价值。

为了解稻草秸秆配施腐熟剂对烤烟的施用效果。通过盆钵模拟培养试验,分析了稻草秸秆分别配施化肥和含不同微生物优势菌种的腐熟剂后烤烟生长发育、产量、化学成分及协调性的变化,研究了稻草秸秆配施腐熟剂对烤烟生长及产质量的影响。结果表明,稻草秸秆配施腐熟剂显著提高烤烟茎围、最大叶面积、生物量、烟叶产量及中上等烟叶比率。稻草秸秆配施腐熟剂显著降低上部烟叶的烟碱含量,提高其总糖、还原糖含量及糖碱比,从而降低上部烟叶的刺激性、苦味及辛辣等烟气劲头,改善评吸质量;同时,稻草秸秆配施腐熟剂显著提高中部烟叶总氮、总糖和还原糖含量,但氮碱比、糖氮比及糖碱比变化不明显,对烟叶的化学协调性影响不显著;此外,稻草秸秆配施腐熟剂提高下部烟叶总糖及还原糖含量及增加糖氮及糖碱比,有利于增加下部烤烟的香气量,减轻烟叶杂气。采收期烤烟农艺性状和生物量间及不同部位烤后烟叶化学成分与协调性指标间的主成分区组表明,稻草秸秆分别配施细菌+真菌和细菌+真菌+放线菌为优势菌种的腐熟剂,对促进烤烟生长发育,提高烤烟生物量和烟叶产量及改善化学成分和协调性无明显差异。因此,稻草秸秆配施含不同微生物优势菌种的腐熟剂能促进烤烟生长发育,合理上、下部烟叶化学成分,有利于改善烟叶感官质量和提高烤烟产量。

为明确多雨烟区适宜的烤烟种植密度,探讨种植密度对多雨烟区烟叶品质的影响及土壤微生物的响应特征。以云烟87为材料,研究不同种植密度(CK 16 650株/hm²;T1 18 525株/hm²)对烟叶产质量及土壤微生物群落结构的影响。结果表明:与CK处理相比,T1处理的烟株株高增加了6.02%,产量增加了8.65%。成熟期T1处理的烟草黑胫病、根黑腐病、炭疽病的发病率分别比CK处理降低了15.38%,11.76%,18.18%。T1处理根际土壤细菌群落物种多样性比CK处理增加了1.62%,丰富度降低了0.99%;真菌群落物种丰富度增加了3.76%,多样性降低了4.71%。T1处理与CK处理的细菌和真菌群落结构相似,但土壤样品中微生物优势类群不一致。T1处理的土壤变形菌门、酸杆菌门和放线菌门的细菌相对丰度以及子囊菌门的真菌相对丰度较高;T1处理土壤的鞘氨醇单胞杆菌属细菌相对丰度和青霉属真菌相对丰度显著提高。冗余分析(RDA)显示,环境因子(日照时长、降雨量、温度)显著影响了细菌和真菌群落结构,对土壤细菌群落变化的影响强度为降雨量>温度>日照时长;对土壤真菌群落变化的影响强度为日照时长>降雨量>温度。多雨烟区适当增加烤烟的种植密度可改善土壤微环境,减少病害发生,进而提高烤后烟叶品质及提高烟农收入。

为了研究本氏烟草NbEHD1基因的生物学功能,采用生物信息学方法对其基因结构、蛋白保守结构域、磷酸化位点、亚细胞定位及进化关系等多个方面进行预测。结果表明,本氏烟草NbEHD1编码序列全长1 638 bp,其基因组序列包含16个外显子和15个内含子。NbEHD1蛋白大概率定位于细胞质中,无信号肽,无跨膜区,蛋白序列有42个磷酸化位点。NbEHD1属于P-loop_NTPase超家族,具有EHD家族特有保守结构域。系统进化关系结果表明,本氏烟草NbEHD1与马铃薯、番茄的EHD序列亲缘关系较近。经与SGN数据库中本氏烟草测序数据比对,获得NbEHD1预测的全序列并设计基因特异性引物,扩增得到其序列全长。在获得NbEHD1 CRISPR/Cas9基因编辑载体后,采用农杆菌介导的方法,将此载体成功转化到本氏烟草叶片,经鉴定成功获得T₀阳性植株16株,为进一步确定NbEHD1基因的生物学功能提供了研究材料。

为探究不同玉米秸秆碳形态的增碳培肥效果,在烟田上建立原位土柱培养试验,分析不添加秸秆碳(CK)、添加常规秸秆(RS)、腐熟秸秆(DS)以及秸秆生物炭(BC)4个处理下耕层(0~20 cm)土壤有机碳组分和结构、理化性质及酶活性等指标。结果表明,与不添加秸秆碳相比,3种秸秆碳形态显著提高土壤总有机碳(TOC)和微生物量碳(MBC)含量。与不添加秸秆碳相比,常规秸秆和腐熟秸秆处理显著提高了土壤可溶性有机碳(DOC)含量,而秸秆生物炭处理显著增加了颗粒有机碳(POC)含量(42.40%)。3种秸秆碳形态均提升微生物量碳/有机碳,这表明了秸秆碳投入可促进土壤有机碳周转。采用¹³C核磁共振波谱技术(NMR)分析土壤有机碳官能团结构,结果表明,常规秸秆、腐熟秸秆处理增加了土壤烷氧碳(O-Alkyl-C)和羰基碳(Carbonyl-C)(易降解碳组分),而秸秆生物炭则增加了烷基碳(Alkyl-C)(难降解碳组分)、烷基碳/烷氧碳(A/O-A)和疏水碳/亲水碳(Hydrophobic-C/Hydrophilic-C)。不同形态的秸秆碳对土壤养分及酶活性具有差异性,秸秆生物炭处理显著提升速效钾(AK)、铵态氮(AN)和硝态氮(NN)含量,分别为65.72%,19.93%,5.77%,常规秸秆和秸秆生物炭处理可显著提高蔗糖酶(Su)和脲酶(Ur)的活性,而磷酸酶(Ps)活性均随3种形态秸秆碳添加而提升。冗余分析表明,碳氮比(C/N)、纤维素酶(Ce)和全氮(TN)是影响土壤有机碳含量差异的主要因子;纤维素酶、pH值和速效钾是影响有机碳结构差异的主要因子。综上,施用秸秆生物炭在短期内具有提升有机碳含量及稳定性、养分含量和酶活性的显著优势,且土壤综合肥力评价中也以秸秆生物炭处理的得分最高(0.57),表明添加玉米秸秆生物炭是能够快速提升植烟土壤有机碳水平并改善土壤肥力的有效措施。

为了解浓香型稻茬烤烟的生长和干物质积累与养分利用效率，采用典型案例分析方法，于2019年在湖南省浓香型烟区的郴州市桂阳县和衡阳市耒阳市分别选取适产水平（2 250~2 700 kg/hm²）和丰产水平（2 700~3 150 kg/hm²）的2种典型烟田作为案例，分析了不同时期的烤烟农艺性状指标、叶面积指数、根系形态指标差异，以及烤烟干物质积累与分配、养分积累与分配、养分利用效率。结果表明：丰产水平较适产水平烤烟地上部生长发育好，根系发达，干物质和氮、磷、钾养分积累多，氮、磷、钾肥利用效率高；但适产水平的氮、磷、钾养分在烟叶中分配比例大，氮、磷、钾养分收获指数高。耒阳烟区烤烟植株高大，茎粗、根粗、根与茎的干物质和养分积累多；桂阳烟区烤烟叶片面积大，侧根多，烟叶干物质和养分积累多。稻茬烤烟生产中，要针对稻茬烤烟土块大和低温阴雨天气，熟化土壤，培育壮苗，提高移栽质量，为烤烟根系生长创造一个良好的土壤环境，促进烤烟早生快发。

为改善长沙稻作烟区土壤环境，提升植烟土壤质量。通过大田试验，设置粉垄深耕（T1）1个处理和铧式犁翻耕（T2）、直接旋耕（T3）2个常规对照，探究不同耕作方式对长沙稻作烟区土壤物理特性及烤烟根系干、鲜质量的影响。结果表明：粉垄深耕明显改善了土壤表层物理结构，在0~30 cm耕层总体范围内，T1粉垄深耕处理与T3常规处理（当地耕作方式）相比，2018年容重、紧实度平均下降8.80%，29.70%，孔隙度平均增大10.67百分点；2019年T1较T3容重、紧实度平均下降11.25%，21.45%，孔隙度平均增大12.8百分点；在烤烟移栽3-5月，T1处理0~10 cm耕层土壤平均含水率比T2高出0.62百分点，在10~20 cm耕层分别比T2和T3高出3.23，4.92百分点，在20~30 cm耕层分别高出9.43，12.3百分点，在30~40 cm耕层分别高出9.56，13.88百分点；同时，粉垄深耕相较于常规处理增加了D值，提高了土壤团聚体的稳定性。且T1处理烤烟根系干质量在团棵期、旺长期、成熟期分别高于T3处理69.75%，28.93%，28.33%，根系体积分别比T3高20.07%，55.61%，36.34%。综上，粉垄深耕改善长沙稻作烟区土壤容重、紧实度、孔隙度、土壤水分、土壤团聚体稳定性等土壤物理性状，改良了土壤环境，提高了烤烟根系的生物量、体积，为提高烟叶的产量产值奠定了基础。

为探究植烟棕壤活性有机碳组分和碳转化酶活性对不同施肥模式的响应规律，以始于2009年的土壤肥力长期定位试验为研究对象，选取不施肥（CK）、单施化肥（T1）、化肥有机肥配施（T2）和单施有机肥（T3）4种田间试验处理。结果表明：较CK、T1处理，T2、T3处理显著提高了土壤总有机碳（TOC）、可溶性有机碳（DOC）、微生物量有机碳（MBC）、易氧化有机碳（ROC）、碳库管理指数（CPMI）以及纤维素酶（S-CL）、蔗糖酶（S-SC）、β-葡萄糖苷酶（S-β-GC）、多酚氧化酶（S-PPD）和过氧化物酶（S-POD）活性（P<0.05）。Pearson相关分析表明，DOC、MBC、ROC均与S-CL、S-SC、S-β-GC、S-PPD和S-POD活性之间呈极显著正相关（P<0.01）；通径分析表明，直接影响DOC、MBC和ROC含量的是S-CL、S-SC和S-β-GC，而主要起间接作用是S-PPD和S-POD。主成分分析表明，不同施肥模式对活性有机碳组分和酶活性的综合影响可分为2组：CK和T1处理为一组，T2和T3处理为一组；结合主成分分析综合得分和方差分析，不同施肥模式影响土壤活性有机碳组分和酶活性的顺序为T3 > T2 > T1 > CK。因此，单施有机肥是提升山东烟区棕壤活性有机碳组分和酶活性的最有效的施肥措施。

为了明确河南省烟草疫霉群体的遗传多样性与遗传结构，利用RAPD分子标记对河南省的34个烟草疫霉菌株进行分析。结果表明，6条RAPD引物共扩增出30个条带，多态性条带比率为90%；Nei’s基因多样性指数为0.271 0，Shannon信息指数为0.402 8；菌株间的遗传相似系数在0.59~1.00，相似系数0.80水平下UPGMA聚类可将34个菌株划分为6个类群，类群Ⅰ包括26个菌株，为优势类群；主成分分析结果与UPGMA聚类结果相一致；遗传结构分析推测河南烟草疫霉群体起源于2个祖先亚群，这2个亚群在群体中所占比例分别为72.73%，27.27%，亚群Ⅰ为优势亚群；单个菌株遗传构成分析显示55.88%的菌株遗传组分非常单一。因此，河南省烟草疫霉群体的遗传多样性不丰富，遗传结构也较为简单。

为研究不同砧木对烟草嫁接苗抗病性的影响，明确抗病材料云烟87（Y87）作为砧木提高接穗红大金元（HD）对青枯病抗性的机理，采用劈接加生料带缠绕法以易感青枯病品种HD作为接穗，以HD和Y87作为砧木，分别构建HD/HD和HD/Y87嫁接烤烟苗，然后测量HD/HD和HD/Y87保护性酶苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性的变化，最后利用高通量测序技术和Illumina HiSeqTM 4000测序平台，提取5株HD/HD或HD/Y87 mRNA，反转录构建总cDNA文库，测序，过滤低质量Reads后，用TopHat2比对参考基因组，用Cufflinks和DESeq软件获得基因表达量和差异表达基因。结果发现，不同取样时间HD/Y87 PAL活性均显著高于HD/HD，4个样品分别得到48 414 474~48 697 874条Clean Reads和38 272~40 938条基因，但HD/Y87发生选择性剪切事件数高于HD/HD；比较HD/Y87和HD/HD两组间基因表达量，得到3 904条差异基因，其中3 096条基因上调，808条基因下调；在上调基因中有参与木质素合成的3条编码苯丙氨酸解氨酶基因，5条Myb家族转录因子基因，5条编码多酚氧化酶基因；还有2条病程相关蛋白基因和3条相应的ERF转录因子基因等。这些结果表明，Y87作为砧木能够提高接穗HD PAL活性和多种抗性基因（包含木质素、多酚及病程相关蛋白）表达量，从而提高接穗红大金元对青枯病等病害抗性。

为明确马铃薯StPR1基因在抗病中的作用，构建了植物表达载体pBI121-StPR1，并通过农杆菌转化法将StPR1基因导入烟草中，采用不同的致病菌对转基因烟草进行处理，对其抗病性及生理特性进行研究，包括细菌病害软腐病（胡萝卜软腐欧文氏菌、菊欧氏菌和胡萝卜软腐欧文氏菌马铃薯黑胫亚种）和青枯病（茄科雷尔氏菌）、真菌病害干腐病（接骨木镰孢、燕麦镰孢）致病菌。结果表明，接种致病菌后，转基因型烟草和野生型烟草叶片上的病斑直径会随着病菌胁迫时间的延长而增大，并且转基因型烟草病斑直径明显小于野生型烟草；在生理特性分析中，野生型烟草和转基因烟草叶片中生理指标都会随着病菌胁迫时间的延长而呈上升趋势，但转基因烟草SOD、POD和CAT活性较野生型烟草均有不同程度的提高。抗病性及生理特性分析结果均表明，转基因烟草对于致病细菌和真菌均具有更强的抗性，说明StPR1基因在马铃薯植物抗病中起着重要的作用，为PR1基因在植物的抗病方面提供了理论基础。

为了研究二穗短柄草BdDREB1-like基因在转基因烟草中的功能，克隆了该基因，并进行了生物信息学分析。该基因开放阅读框684 bp，编码228个氨基酸，编码蛋白的分子量为24.178 ku，只含有一个典型的AP2结构域，属于AP2/EREBP（APETALA2/ethylene-responsive element binding protein）超家族的DREB家族。多序列比对与进化分析显示它与黑麦ScCBFI的亲缘关系较近。亚细胞定位分析表明，BdDREB1-like基因定位于细胞核。将其构建到植物表达载体上，并通过农杆菌介导法转入烟草中。PCR和RT-PCR筛选鉴定显示BdDREB1-like基因不仅整合到烟草基因组中而且还能稳定表达。过氧化氢胁迫条件下，转BdDREB1-like基因烟草幼苗具有较高的发芽率。为了进一步确定BdDREB1-like基因与氧化胁迫的关系，又对一个月大的转基因烟草进行氧化胁迫（MV，甲基紫精）处理。结果表明，在正常生长条件下，T3转基因株系除了SOD含量外，测定的其他各种生理指标均与野生型无显著差异，T1转基因株系中只有POD和叶绿素含量与野生型中的有显著差异；而在氧化胁迫处理条件下，转BdDREB1-like基因的烟草植株相对于野生型具有较高的过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶和叶绿素的含量和较低的丙二醛和过氧化氢含量。这些结果表明，过表达BdDREB1-like基因增强了植物对氧化胁迫的耐受性。

为探索昭阳烟区连作烟地翻耕深度对烟株生长发育和产质量的影响，通过田间随机区组小区设计，对翻耕深度20 cm （T1）、25 cm （T2）、30 cm （T3）3个处理和CK （15 cm）进行了试验研究，结果表明：旺长期处理T2与T1容重、土壤孔隙度，与T3容重在0.05水平有显著差异。不同处理在不同时期烟株的根、茎、叶干物质积累T2较大，其次为T3和T1，CK最差。T3根结线虫发病最轻，发病率为25.23%，与CK在0.05水平有显著差异；病情指数T3（4.04） < T1（5.27） < T2（5.39），在0.01水平显著小于CK （18.64）。在农艺性状上，处理T2烟株株高112.85 cm，叶面积系数3.09，处理T3烟株茎围12.07 cm，在0.05水平显著高于CK。在经济性状上，处理T2产量、上等烟比例（α=0.01）、中等烟比例（α=0.05）显著高于CK；处理T3产量（α=0.05）显著高于CK；处理T1中等烟比例（α=0.01）显著高于CK。综合来看，处理T2烤烟经济性状最好，其次为处理T3和T1，CK烤烟经济性状最差。研究发现，连作烟地翻耕深度25～30 cm，可以改善土壤物理性状，降低根结线虫病发生，促进烟株生长发育，提高烟叶产质量。

探讨贵州省黔东南州烤烟种植适宜的水钾耦合模式。采用田间小区试验，设置3种灌水水平，分别为1水平（W₁：0.50 L/株）、2水平（W₂：1.00 L/株）、3水平（W₃：2.00 L/株），3种施钾水平，分别为1水平（K₁：135 kg/hm²）、2水平（K₂：270 kg/hm²）、3水平（K₃：405 kg/hm²），研究了不同灌水量和施钾量耦合处理对烤烟生长、烟叶产量和品质的影响。在烤烟成熟期，灌水量和施钾量均对烤烟的株高、最大叶面积、茎围和根体积有显著或极显著影响，且有交互效应；灌水量和施钾量均对C3F等级烟叶总糖、还原糖、烟碱、总氮、钾和含氯量有显著影响，烟叶评吸质量得分和外观质量得分均随着灌水量和施钾量的增加而增加，且有交互效应；灌水量和施钾量均对烤烟的产量有显著影响，且有交互效应。总体来看，中高水和中钾组合处理（W₂K₂和W₃K₂）烟株生长状况较佳，烟叶产量较高，品质较好。通过线性拟合得出在一定范围内株高和根体积对烟叶产量的增加具有正相关性。在贵州省黔东南州烟区以灌水量为1.00~2.00 L/株和施钾量为270 kg/hm²的水钾耦合处理对促进烤烟生长，提高产量和改善烟叶品质效果较好。从提高产量和节水节肥的角度考虑，W₂K₂（1.00 L/株，270 kg/hm²）和W₃K₂（2.00 L/株，270 kg/hm²）处理可作为基于本试验条件下较适宜的水肥组合。

为了明确烟草秸秆还田量的腐解特征及其对水稻产量的影响。设置了不同烟草秸秆还田量的田间小区试验，分析了不同处理下烟草秸秆的腐解规律，并结合烟草秸秆投入量探讨外源碳氮比投入与水稻产量的量化关系。结果表明：不同处理烟草秸秆腐解特征均表现为前期快、后期慢的特点。5 d时烟草秸秆腐解量和日均腐解量均达到最大，分别为0.87 g和0.29 g/d。烟草秸秆累积腐解速率也呈现出相似的趋势，整个水稻季烟草秸秆的累积腐解速率为42.31%。在不同还田量中，各处理的烟草秸秆腐解量和日均腐解量差异不显著，但累积腐解速率则基本呈现出半量还田处理高于等量还田和1.5倍还田量处理。投入碳氮比与水稻产量的相互关系可以用二次曲线方程进行拟合，且水稻生长合理的碳氮比投入量为10.1，对应的最高产量为10.4 t/hm²。因此，在烟稻轮作中，虽然不同烟草秸秆还田量下腐解特征相似，但合理的碳氮比投入是实现水稻增产的关键途径之一。

为揭示Blind基因在普通烟草中的功能，通过同源克隆的方法从普通烟草K326的基因组中克隆得到1个Blind-like基因，即NtBL1，用PROSITE （ExPASy）、Sopma和Swissmodel等软件对NtBL1进行蛋白质结构域分析和高级结构预测，用Mega 7.0和MEME软件对NtBL1及其同源蛋白进行了进化树构建和结构分析，用半定量PCR分析了NtBL1基因在花、叶、根、茎、苗中的表达模式，用qRT-PCR技术分析了ABA、NaCl和PEG处理下NtBL1基因的表达模式。结果表明，NtBL1的开放阅读框长度为1 014 bp，编码337个氨基酸。半定量PCR结果表明，NtBL1在烟草的大部分组织和各时期普遍表达，但是根中的表达量最高。蛋白质结构域分析显示NtBL1是典型的R2R3 Myb家族蛋白，含有2个Myb-type HTH类型的DNA结构域。蛋白质高级结构预测表明，NtBL1蛋白高级结构主要由无规则卷曲和α-螺旋组成。进化和结构分析结果表明，NtBL1基因与番茄Blind等基因的进化距离较近，且具有相似的模体结构。qRT-PCR的结果显示NtBL1基因的表达受ABA的诱导，在处理24 h达到最高表达量；NtBL1基因的表达受NaCl处理的抑制，在24 h出现最低表达量。因此，NtBL1基因可能参与激素和盐胁迫调控下的侧生分生组织的发育。

为了在前期研究基础上进一步阐明小麦C2H2型锌指转录因子基因TaZAT8增强植株抵御低磷逆境的分子机制，采用蛋白质组学技术，对正常培养的野生型（WT）与过表达TaZAT8基因烟草株系蛋白表达谱进行了分析。结果表明，与WT相比，过表达株系根系中22个蛋白质的表达发生了显著变化，其中上调表达蛋白为20个，下调表达蛋白2个。然后采用LC-MS/MS质谱技术对差异蛋白进行鉴定，发现上述蛋白分别归属于物质代谢、能量代谢、逆境应答及细胞保护、转录翻译、蛋白质转换和功能未知6个类别。利用生物信息学软件进行亚细胞定位分析，22个差异蛋白主要定位于细胞质、线粒体、过氧化物酶体、细胞核和叶绿体5个不同部位，GO生物过程和分子功能分析表明，上述差异蛋白参与了不同代谢过程或体现不同类别的酶活性。结合上述分析发现，过表达TaZAT8基因通过对物质代谢、能量产生和逆境应答等生物过程的相关蛋白进行调节，为增强植株抵御逆境能力奠定了基础。

以Biolog技术研究了套作绿肥对植烟土壤微生物群落功能多样性的影响，为绿肥与烟草套作栽培模式的应用提供理论依据，结果表明：团棵期和成熟期表征土壤微生物碳代谢活性的平均颜色变化率（AWCD）均为套作草木犀 > 套作黑麦草 > 对照，说明套作绿肥对土壤微生物利用碳源的能力影响显著。土壤微生物均匀度指数、Simpson指数和优势度指数均为套作草木犀 > 套作黑麦草 > 对照，且套作草木犀的土壤微生物均匀度指数、Simpson指数和优势度指数均为最大值，说明套作绿肥影响了植烟土壤的微生物群落结构，提高了植烟土壤微生物群落多样性。不同碳源的代谢强度分析表明，不同绿肥及不同生长时期土壤微生物对氨基酸类、羧酸类和糖类的利用程度明显高于氨/胺类、其他化合物类和聚合物类碳源。主成分分析表明，套作绿肥及不同生长期植烟土壤的微生物群落功能多样性具有明显的差异，糖类、其他化合物类和羧酸类对微生物碳代谢差异起主要作用。套作绿肥增强了土壤微生物对碳源的利用能力，提高了植烟土壤的微生物群落结构和群落功能多样性，并且套作草木犀的效果更为明显。

为寻求皖南烟区烟叶生产合理施肥的理论依据，设置了不同氮肥用量和不同钾肥用量的田间小区试验，分析了烤烟农艺性状、干物质积累、养分吸收和肥料利用效率的变化特征。结果表明，随着氮肥用量的增加，烤烟株高、叶片数、上中下部叶的叶长和叶宽明显增加；烤烟冠根比和各器官干物质积累量增加；烤烟根、茎、叶片的氮积累量和钾积累量增加；氮肥用量和烤烟整株氮含量表现为显著正相关，和烤烟整株氮积累量及钾积累量表现为极显著正相关；氮肥利用率没有变化，而氮肥农学效率和氮肥偏生产力显著增加。随着钾肥用量的增加，烤烟农艺性状没有明显变化；烤烟根系中的氮含量，茎和叶片中的钾含量增加，而整株的干物质积累量、氮积累量和钾积累量无明显变化；钾肥用量仅与整株钾含量表现为极显著正相关；各处理间钾肥利用率相对较低，不同钾肥用量间，以钾肥用量最低处理的钾肥利用率、钾肥农学效率和钾肥偏生产力为最高。在本试验中，随着氮肥用量的增加，整株的干物质积累和养分积累量持续增加，氮肥利用率上升，施用氮肥增产效果较明显；随着钾肥用量的增加，整株的干物质积累和养分积累量无显著变化，结合烟叶钾含量和钾肥利用率的结果，皖南烟区适宜钾肥用量存在下降的空间。

为探明不同量化学氮肥配施有机肥（菜枯，M）对烟草云烟87品质、氮素吸收及利用率的影响，探讨适合贵州省黔东南州烟草种植区的最佳有机无机施氮量，以期为烟草生产的减肥降本、增产提质增效提供技术参考。采用田间小区试验，设置CK₁、CK₂、MN_iPK （i=0或1或2或3）6个施肥处理，分析各处理烟叶的品质、各处理烟株的吸氮量及氮利用率。结果表明：与CK₂处理相比，MN₁PK、MN₂PK和MN₃PK处理烟叶总糖含量分别提高8.57%，14.18%，13.03%；烟叶还原糖含量分别提高4.67%，9.66%，8.26%；烟叶钾含量分别提高8.34%，19.08%，17.12%；烟叶氯含量分别降低0.36%，8.19%，3.56%；提高了钾氯比和两糖差；与CK₂处理相比，化学氮肥配施有机肥处理降低烟叶刺激性和杂气，提升香气质和香气量，增强燃烧性以及余味舒适愈加绵长；与MN₁PK和MN₃PK处理相比，MN₂PK处理提高了氮肥利用率，分别提高了2.99，4.54百分点。化学氮肥配施有机肥（有机氮占36.00%~45.77%），使烟叶中各化学成分之间的比例更为协调，提高了烟叶的评吸质量，增加了烟株氮的吸收量，提高了肥料氮的利用率；在本试验条件下，综合分析各处理对烟叶化学成分、评吸质量和氮利用率的影响，各处理中以有机氮占45.77%的处理表现较好，黔东南烟草种植区推荐使用有机氮占总施氮量的适宜比例为36.00%~45.77%。建议在本烟区推广应用，同时可为相近地区烟草施肥提供参考。

已知烟草驱动家族新成员NtTkr尾部第3个卷曲螺旋（Coiled-coil，CC3）第1 084位苏氨酸（T₁₀₈₄）对靶蛋白的结合至关重要，通过对NtTkr尾部的酵母双杂交筛选得到多个与Ntkr互作的候选蛋白。为确定T₁₀₈₄缺失（T_1084d）或替换（T1084A）突变对NtTkr与这些候选蛋白体外互作的重要性，首先以pBI121-NtTkr为模板，通过重叠延伸PCR扩增得到烟草NtTkr尾部T_1084d、T1084A片段并将其克隆入质粒pUC19，经蓝白斑筛选、SmaⅠ-BamHⅠ双酶切鉴定后送去测序，获得正确的T₁₀₈₄缺失和替换的NtTkr尾部；然后将重组的pUC19-T_1084d、pUC19-T1084A与pMXB10进行NotⅠ-NdeⅠ双酶切，回收目的片段和载体片段并连接，连接产物转化大肠杆菌感受态DH5α，筛选得到重组子，进行NotⅠ-NdeⅠ双酶切鉴定，最终成功构建pMXB10-NtTkr-T1084A和pMXB10-NtTkr-T_1084d原核表达载体；最后将原核表达载体pMXB10-T_1084d和pMXB10-T1084A转入BL21（DE3）中，分别经0.05，0.06 mmol/L IPTG浓度诱导，12%SDS-PAGE电泳检测蛋白质表达情况，结果证明获得了NtTkr-T_1084d-1317和NtTkr-T1084A-1320的成功表达，且IPTG浓度大于0.06 mmol/L时，均可高效表达约77 ku的NtTkr-T1084A-1320和76.2 ku的NtTkr-T_1084d-1317蛋白量。

探究了华南砂泥田土壤有机肥C/N优化下钾肥用量和基追比对烤烟生物量、钾素吸收、土壤有效钾含量及香气品质改善的影响。采用裂区设计，主处理为3个施钾水平，K1（120.0 kg/hm²）、K2（240.0 kg/hm²）和K3（360.0 kg/hm²）；副处理为钾肥不同基追比：S1（7：3）、S2（5：5）和S3（3：7）。结果表明：旺长期-成熟期烟叶生物量随施钾量增加而提高，而随钾追肥比例增加，烟叶生物量降低；K2和K3水平下，基追比S1处理成熟期上部烟叶钾离子含量低，但基追比S2和S3处理上部烟叶钾供应充足，表明钾肥后移有利于钾离子从下部叶向中、上部叶转移。随施钾量提高，根际土壤速效钾和缓效钾含量增加；K2水平旺长期、现蕾期根际土壤速效钾含量最高，成熟期时S3基追比处理低于基追比S1和S2处理；K3水平下，根际土壤速效钾在4个生育期内无显著差异。与其他处理相比，K2水平S3处理显著增加烟叶总氮、总烟碱和蛋白质含量，改善糖碱比和氮碱比。K1水平上部叶中性致香物质含量在不同基追比间无显著差异；而K2、K3水平下，基追比S3处理显著提高烟叶（特别上部烟叶）中性致香物质含量，尤其是K2水平下，基追比S3处理烟叶香气质、香气量、浓度最优，劲头适中。综上所述，有机肥C/N优化条件下，华南砂泥田土壤钾肥推荐量为240.0 kg/hm²，其中基肥（移栽前条施后覆膜）72.0 kg/hm²，追肥168.0 kg/hm²（基追比为3：7），能够有效提高烟叶钾离子含量，并改善烟叶尤其是上部烟叶的品质。

为了提高土壤质量，提升烤烟质量，2016年在凤凰县通过大田示范与小区试验，研究烤烟精准施肥对土壤性状及烤烟质量效益的影响。结果表明，精准施肥能显著提高B2F烟叶还原糖、烟叶质量与总糖含量，显著降低烟叶总植物碱含量，提高钾含量，降低烟叶总氮与植烟土壤容重，调节糖碱比与氮碱比，提高土壤总孔隙度、有机质含量及烟叶的劲头、浓度、香气质、香气量与余味等评吸质量。精准浅施肥7 cm+90%肥料能显著提高B2F烟叶钾氯比与烟叶质量，精准深施肥12 cm能提高B2F烟叶钾氯比，能显著提高烟叶质量。精准浅施肥7 cm能提高C3F烟叶还原糖与总糖含量，降低烟叶总植物碱含量，提高烟叶的劲头、浓度、香气质、香气量与余味等评吸质量。

为探明不同施磷量对烟草云烟87生长发育和产量的影响，探讨适合贵州省黔东南州烟草种植区的最适宜磷肥施用量，以期为烟草生产中磷肥的合理施用提供科学依据。采用田间小区试验，设置CK、M、P₀、P₁、P₂和P₃ 6个施肥处理，调查各处理烟草生育期内烟株主要的农艺性状、病害发生情况、烘烤后各处理烟叶产量。结果表明：在所有处理中，烟草的农艺性状、抗病能力和产量，以P₃处理最好。在成熟期，与CK处理相比，P₃处理烟株的株高、最大叶面积、叶片数、茎围、节间距和根体积分别增加了63.19%，72.67%，78.93%，37.93%，13.65%，161.79%；与P₀处理相比，P₃处理烟株的株高、最大叶面积、叶片数、茎围和根体积分别增加了15.90%，21.46%，23.61%，11.25%，28.75%。与CK和P₀处理比较，P₃处理烟株赤星病、花叶病和黑胫病的发病率分别降低了7.51，7.92，6.68和3.66，6.52，4.72百分点，病情指数分别降低了56.12%，45.53%，51.33%和33.72%，31.97%，43.53%。与CK和P₀处理比较，P₃处理烟叶产量分别提高了120.62%，28.51%，在贵州省黔东南州烟区烟草适宜化学磷肥施用量为112.5 kg/hm²，建议在本烟区推广应用，同时可为相近地区烟草磷肥施用提供参考。

当前的农业栽培高度依赖化肥，致使土壤的微生态环境不断恶化，为了改善土壤的生物学特性，培肥地力，通过田间试验研究了草木犀（一年生）作为绿肥或配施化肥对烤烟土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶活性的影响。结果显示，草木犀翻压能够显著提高4种酶的活性，并且土壤酶活性随着绿肥翻压量的提高而增加，与空白对照（CK2）相比，草木犀第3批（9月18日翻压，生物量为32 180 kg/hm²）翻压的酶活性增加最大，最大增量分别为：蔗糖酶6月48.4%，脲酶4月91.5%，磷酸酶8月72.4%，过氧化氢酶10月51.6%；绿肥与化肥配施的处理中，从整体上看，绿肥+化肥的处理均高于对照（CK1，仅施化肥），第3批翻压绿肥+常规施肥的处理土壤酶活性的提升效果均好于绿肥+减氮30%的处理，第1批（8月3日翻压，生物量为19 350 kg/hm²）和第2批（8月18日，生物量为22 930 kg/hm²）翻压，绿肥+常规施肥与绿肥+减氮30%的处理土壤酶活性多数差异不显著，脲酶和磷酸酶表现尤为突出；烟株的不同生育期内酶的动态变化特征表现为：翻压绿肥和绿肥与化肥配施的各处理土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶均在旺长期（6月）出现峰值，过氧化氢酶在烟叶采收前期（8月）出现峰值。以上结果说明，翻压草木犀后土壤代谢活跃，有利于土壤的营养转化，为烤烟正常生长提供所需的营养。

为合理利用蚯蚓粪肥替代部分化肥实现陕南烟区化肥减施增效，改善烟田土壤质量。采用大田试验，设置5个处理：CK（无肥处理）、T1（纯化肥处理）、T2（蚯蚓粪肥氮替代30%化肥氮）、T3（蚯蚓粪肥氮替代50%化肥氮）、T4（蚯蚓粪肥氮替代70%化肥氮）。研究不同施肥处理对植烟土壤理化特性、酶活性及微生物的影响，深入分析各肥力因子间的相关关系，综合评价土壤肥力水平。结果表明：不施肥或配施蚯蚓粪肥能显著降低土壤容重，较纯化肥处理（T1），无肥处理（CK）下降2.38%，配施蚯蚓粪肥处理（T2、T3及T4）下降3.17%~6.35%；施肥能显著提高土壤速效养分及有机质含量，T2处理对土壤速效养分提升效果最佳，较CK处理土壤碱解氮、速效磷及速效钾分别增加2.63，1.38，0.99倍；有机质含量随蚯蚓粪替代比例增加而呈递增的趋势，T4处理含量最高达22.35 g/kg，较CK处理增加62.07%。蚯蚓粪肥替代部分化肥能显著提高土壤生物学特性，较T1脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性分别增加16.45%~37.97%，22.99%~34.57%，18.40%~28.80%，10.19%~19.74%，而细菌、真菌、放线菌数量分别增加43.22%~122.35%，20.74%~55.87%，44.80%~76.64%。各肥力因子间存在一定的相关关系，主成分分析表明第一主成分反映了土壤有机质转化能力，第二主成分代表土壤速效养分供应能力，综合模型表明，蚯蚓粪部分替换无机肥对土壤综合肥力影响差异主要体现在速效钾、速效磷、碱解氮、放线菌、真菌、酸性磷酸酶、细菌及有机质，土壤综合肥力评价表明T4（蚯蚓粪肥氮替代70%化肥氮）最佳，T2（蚯蚓粪肥氮替代30%化肥氮）次之。

为探讨大蒜根系腐解物对烟草黑胫病菌的防治效果，采用控制条件室内培养方法，研究不同腐解时间的大蒜根系腐解液对烟草黑胫病菌的抑制作用。结果表明，不同腐解时间的大蒜根系腐解液均能在一定程度上抑制烟草黑胫病菌菌丝生长，其中腐解15 d的大蒜根系腐解液抑制效果最好。腐解15 d的大蒜根系腐解液处理后的菌丝出现原生质泄漏、菌丝分支及菌丝变形等现象。盆栽试验表明，添加不同腐解时间的大蒜根系腐解液在烤烟移栽后第9天对烟草黑胫病的防治效果为4.30%~41.38%。由此推论，大蒜根系腐解液对烟草黑胫病菌具有较好的抑制作用，对烟草黑胫病有较好的防治效果。

HKT蛋白家族主要参与控制K⁺的吸收和K⁺/Na⁺的选择性运输，对提高植物抗胁迫能力具有重要的作用。为了研究AtHKT1组织表达水平与植物耐盐性的关系，利用生物信息学技术对HKT类蛋白的同源性、AtHKT1基因表达情况及其启动子顺式作用元件进行分析和预测，在此基础上将AtHKT1启动子导入到本生烟草细胞中，根据GUS染色结果，分析AtHKT1基因在本生烟草中的组织表达水平。生物信息学分析结果显示，拟南芥和小麦处于不同的进化分支，亲缘关系较远，提示AtHKT1的功能可能与小麦中相应蛋白存在一定的差异。AtHKT1基因在拟南芥许多器官和组织中都有丰富的表达，其中在叶、根和花中的表达量较高，证实AtHKT1基因可能具有重要的生理功能。AtHKT1启动子可能是一个逆境响应启动子，包含多种能够响应环境胁迫的重要元件。因此，AtHKT1基因表达很可能受到环境胁迫的调控。GUS染色结果显示，转pHKT1-gus本生烟草幼苗叶、维管系统、根以及花的染色较深，进一步证实AtHKT1在这些区域表达量较高。以上结果表明，AtHKT1基因表达调控有利于实现Na⁺的转运，进而调节植物耐盐性。除此之外，还可能有其他一些未知的功能，这进一步增加了AtHKT1功能的复杂性。目前，有关HKT类蛋白K⁺和Na⁺转运方式的机制并不明确，通过分析AtHKT1基因在本生烟草中的表达水平，为进一步了解AtHKT1基因的作用机制提供参考。

在生物炭与有机菌肥配施条件下，研究植烟土壤在生长期内土壤基础养分和可溶性碳（DOC）、氮（DON）含量的变化，为植烟土壤的合理施肥提供理论依据。采用田间试验的方法，在施相同化学肥料的基础上，设置CK（不施有机肥）、T1（生物炭）、T2（有机菌肥）、T3（生物炭菌肥）、T4（50%有机菌肥+50%生物炭）、T5（60%有机菌肥+40%生物炭）、T6（40%有机菌肥+60%生物炭）7个处理。结果显示，各有机肥处理与对照相比对提高土壤养分含量作用明显，与其他处理相比，T2处理显著提高了移栽后60 d的土壤铵态氮含量；T5处理则显著提高了整个生育期的硝态氮含量；与其他处理相比T5处理显著提高了60 d速效磷含量，T2处理显著提高了60 d时土壤速效钾含量。T1和T3处理与其他处理相比显著提高了旺长期（移栽后60 d）土壤DOC含量，T3处理的DOC/SOC比值达到最高（8.31 mg/g）。T2处理土壤DON含量在90 d达到最高（57.09 mg/kg），T5处理的土壤DON含量则在60 d最高（97.98 mg/kg）；与其他处理相比，T3、T4、T5和T6处理降低了移裁后90 d植烟土壤成熟期的芳香化指数（AI），提高了E2/E3值。综上所述，在豫中烟区，有机菌肥及60%有机菌肥配施40%生物炭施肥措施，最有利于提高土壤氮素含量，生物炭和生物炭菌肥施肥措施有利于提高土壤可溶性碳含量。

为了研究烟草中蛋白激酶CIPK3在植物非生物胁迫应答中的功能，通过同源克隆的方法，在普通烟草品种K326中克隆到1个CIPK家族基因NtCIPK3。利用生物信息学软件对该基因编码蛋白的结构和功能进行了预测分析。该基因包含一个1 272 bp的开放阅读框，编码423个氨基酸残基。蛋白序列分析表明，该蛋白含有一个跨膜结构域，且平均疏水性系数小于0，属于亲水性膜蛋白。蛋白比对分析发现，NtCIPK3含有高度保守的N端激酶区、连接区以及C端调控区，与野生烟草CIPK3的同源性最高，达99%。亚细胞定位预测显示，该蛋白主要定位于细胞核，且具有双分型的核定位信号序列。运用qRT-PCR技术，对该基因的表达特性进行了分析，组织表达分析发现，该基因在烟草的根、茎、叶、花中均有表达，但在叶中表达水平明显高于其他组织，推测可能主要在叶中行使功能。NtCIPK3基因在不同程度上受低钾、高盐、干旱、ABA、H₂O₂、低温处理的诱导，推测NtCIPK3基因在烟草的非生物胁迫应答反应中发挥了重要作用。并成功构建pBI121-NtCIPK3过表达载体，为今后该基因在非生物胁迫下的功能研究奠定了基础。

为探讨烟草NtCIPK家族基因的表达与烟草含钾量之间的关系，为烟草钾吸收的分子机制研究提供借鉴，对普通烟草品种K326、贵烟5号和云87进行3个不同钾浓度（6.0，1.0，0.2 mmol/L）的溶液培养，并测定其干质量和钾含量；同时，运用qRT-PCR的方法，分析了NtCIPK家族11个基因对不同钾浓度处理的诱导表达模式。结果表明，随着培养液钾浓度的提高，各参试品种的单株干质量和钾含量都呈升高趋势，且处理间有显著差异，其中，云87在不同钾浓度（1.0，0.2 mmol/L）处理下，其单株干质量和钾含量均最高。NtCIPK家族11个基因的表达均受钾浓度变化的诱导，表现为随着K⁺浓度的下降而上调表达；只有K326的NtCIPK9和贵烟5号的NtCIPK24的表达呈现下调趋势。通径分析结果表明，在0.2 mmol/L K⁺浓度处理下，NtCIPK3和NtCIPK5的表达分别与K326和贵烟5号的单株含钾量呈现显著正相关关系；而在6.0 mmol/L K⁺浓度处理下，NtCIPK23的表达与云87的单株含钾量呈现显著负相关关系。烟草钾含量与其NtCIPK基因的表达密切相关，而NtCIPK基因的增强表达有助于烟草对钾的吸收和积累。

钾通道是植物吸收和转运K⁺的主要蛋白质，SKOR属于Shaker通道外整流家族，在植物低钾胁迫反应中起关键作用。为了研究烟草NtSKOR基因在非生物逆境胁迫中的功能和作用，以普通烟草K326为试验材料，同源克隆一个NtSKOR基因cDNA全长，利用实时荧光定量PCR表征基因表达模式，结合生物信息学分析，对蛋白的理化性质、结构域、磷酸化位点和进化关系等进行初步预测。生物信息学分析表明，该基因全长2 484 bp，编码827个氨基酸残基，预测分子量为94.75 ku，等电点为6.52。该蛋白最大二级结构元件为α-螺旋，最小为β-转角，含有6个跨膜结构域（S1~S6），具有丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸3种不同激酶磷酸化位点。进化分析表明，NtSKOR与美花烟草和绒毛状烟草SKOR蛋白同源性高，分别是99%和96%，故命名为NtSKOR。组织表达分析发现，该基因在烟草根、茎、叶、花中均有表达，其中根中表达量最高，花中表达量最低。逆境胁迫试验表明，该基因能快速响应低钾、高盐、干旱、H₂O₂、ABA和4℃等非生物逆境处理。由此推测，NtSKOR在烟草非生物逆境胁迫起着重要调节作用，为今后进一步深入研究NtSKOR功能提供了理论基础。

为了研究烟草NtRAP2-7基因在非生物胁迫响应中的功能，采用同源克隆的方法，在烟草品种K326中克隆到1个ERF转录因子基因NtRAP2-7。并利用生物信息学软件分析了该基因编码蛋白的理化性质、空间结构与系统进化关系。序列分析结果表明，该基因序列全长1 398 bp，共编码465个氨基酸残基，预测蛋白的分子量为51.16 ku。该蛋白包含一个由3个β-折叠及1个α-螺旋组成的保守结构，并含有58个磷酸化位点。亚细胞定位预测表明，该蛋白主要定位于细胞核，并包含单分型的核定位信号序列。进化分析表明，NtRAP2-7蛋白与林烟草RAP2-7蛋白序列同源性最高，为98%。运用qRT-PCR技术进行了该基因的表达模式分析，组织表达分析发现，NtRAP2-7基因在烟草根、茎、叶、花中均有表达，但在根中的表达量最高。该基因的表达在低钾、高盐、干旱、ABA、H₂O₂处理下受到诱导和在低温处理下受到抑制，结果表明，烟草NtRAP2-7基因参与了烟草的非生物胁迫应答反应。并利用双酶切法成功构建了pBI121-NtRAP2-7过表达载体，为今后该基因在非生物胁迫下的功能研究奠定了基础。

为烟草过氧化物酶基因的功能及结构研究奠定理论基础，采用同源克隆的方法，从烤烟品种K326中克隆出了过氧化物酶基因NtPOD1的cDNA全长，并进行了生物信息学分析；同时，运用qRT-PCR的方法，分析了该基因的组织器官及逆境胁迫表达模式。结果显示，该基因cDNA全长981 bp，编码326个氨基酸残基，预测分子量为37.19 ku，等电点为8.89。生物信息学分析表明，该蛋白是一个亲水性蛋白，结构域中含有4个保守的二硫键和2个保守的钙结合位点，可能定位在细胞外（包括细胞壁），属于植物血红素依赖性过氧化物酶超家族的Ⅲ类分泌氧化酶，与渐窄叶烟草POD42、美花烟草POD42、马铃薯POD42等具有很高的同源性。该基因在烟草根、茎、叶、花中均有表达，其中叶中表达量最高，花中表达量最低。同时，NtPOD1的表达受高盐、干旱、低钾、ABA和H₂O₂诱导。结果表明，NtPOD1基因属于烟草的过氧化物酶，并可能在烟草非生物逆境胁迫响应中发挥作用。

为了改良土壤的物理性状，并探讨连续施用生物炭对植烟土壤物理性状的长期效应，以云烟87为试材，通过3年定位试验研究了连续施用生物炭对植烟土壤物理性状的影响。结果表明：连续施用生物炭能明显影响土壤的物理性状。连续施用生物炭对2015年烤烟生育各时期内土壤含水率均有促进作用，土壤含水率升高了3.243~3.983个百分点，且差异极显著，而在2016，2017年时，连续施用生物炭后在烤烟生育各时期内土壤含水率与对照比较或高或低，但差异均不显著；连续施用生物炭在2015年移栽后30 d时，土壤容重升高0.083个百分点，土壤孔隙度降低3.113个百分点，但差异均不显著，其他年份各时期为连续施用生物炭后土壤容重降低0.010~0.144个百分点，土壤孔隙度升高0.500~5.537个百分点，且以2017年移栽后30 d时生物炭对土壤容重和孔隙度的影响作用显著；连续施用生物炭对2015，2016年各时期的土壤固相比影响较小，主要能显著降低2017年移栽后30 d时土壤固相比。连续施用生物炭能极显著增加2015年各时期土壤液相比，降低2015年移栽后30 d土壤气相比，但对其他年份各时期的土壤液相比和气相比影响较小。不同年份各时期土壤物理性状各参数主成分分析结果显示，连续施用生物炭后的土壤物理性状与对照差异较大，有利于土壤物理性状的改善。

为研究生物炭不同施用量对烟草根际土壤微生物多样性的影响。以烤烟品种云烟87根际土壤为研究对象，对不施用生物炭的对照处理，以及3个生物炭施用量递增处理的根际土壤ITS2区和16S rDNA-V4区进行高通量测序，对下机数据进行生物信息学分析，得到了各处理根际土壤微生物的OTU丰度、分布、α多样性、群落种类组成及丰度信息，并对群落组成及丰度分别进行了PCA聚类分析及UPGMA聚类分析。结果表明，在50~150 g/棵的施用范围内，增加生物炭的施用量提高了根际土壤细菌种类的多样性和分布的均匀程度，真菌则相反；施用生物炭50，100，150 g/棵处理后，变形菌门细菌的丰度相比不施用生物炭的对照稍有降低，分别降低了4.1%，2.7%，0.7%；酸杆菌门细菌的丰度相比对照分别增加了10.4%，8.1%，7.7%，蓝菌门细菌的丰度相比对照分别降低了11.4%，11.4%，11.2%，放线菌门细菌的丰度均低于对照，各处理间的芽单胞菌门细菌丰度差异甚微。施用生物炭50 g/棵处理后，接合菌门真菌丰度比对照（50.92%）下降了12.38%，之后随着生物炭施用量的提高，接合菌门真菌丰度逐渐上升至53.68%；与之相反，施用生物炭50 g/棵处理后，子囊菌门真菌丰度比对照（30.63%）升高了10.15%，之后随着生物炭施用量的提高，子囊菌门真菌丰度逐渐下降至29.11%；施用生物炭50 g/棵处理后，担子菌门和壶菌门真菌丰度基本不变，之后随着生物炭施用量的提高，担子菌门真菌丰度呈现出先上升后降低的趋势；各处理对球囊菌门真菌丰度影响不大。研究生物炭对烟草根际微生态的影响方式以及作用规律，可为生物炭在烟田的应用提供理论依据。

为研究生物质燃料在烟叶烘烤应用上的可行性，以前期筛选出的最佳生物质燃料配方50%木屑+50%烟秆为原料，利用HCK045A型高效生物质颗粒机压制成直径8 mm的颗粒燃料，以此作为替代能源进行了烟叶烘烤试验。试验共设置T0（0替代，CK）、T1（30%替代）、T2（50%替代）、T3（70%替代）、T4（100%替代）5个处理，对烘烤中不同处理烤房的干湿球温度、烤房综合热效率、烤后烟叶化学成分及协调性、燃烧烟气中污染物含量、烤后烟叶经济性状及烘烤成本等指标进行了比较研究。结果表明：不同替代程度的生物质燃料所加热的烤房，在变黄期和定色期干湿球温度上升较快，干筋期上升较慢，烤房热效率较高；烤后烟叶化学成分适中、协调性较好；烘烤时排放烟气中的主要污染源物质SO₂含量显著降低，尤其是T4处理的排放量只有CK的4.17%；由于生物质燃料烘烤用工和能耗成本的增加导致整体烘烤成本有所升高，T1幅度最小为1.72%，T4升幅较大，达20.62%，但由于生物质燃料烘烤的烟叶中上等烟比例增加，最后的产值仍然提升，其中T1增加幅度最大，达22.91%。

为研究干旱胁迫对嫁接烤烟生理特性的影响，以KRK26为接穗，KRK26、K326和Anyan 2为砧木，采取盆栽方式，分析了不同处理根系形态、植株形态、抗性生理指标。结果表明，在前期干旱条件下，烟株的叶绿素相对含量（SPAD值）降低，脯氨酸含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性以及过氧化物酶（POD）活性升高。随着干旱胁迫的加剧，嫁接烟株的根系长度、表面积、株高、茎围、节距、LAI等呈降低趋势，Pro含量持续升高；随着生长发育，SPAD值、SOD活性、CAT活性、POD活性则呈现下降趋势，但降幅不同，异根嫁接苗降幅较低。KRK26/Anyan 2受到干旱胁迫的影响小于KRK26/K326、KRK26/KRK26，其中KRK26/KRK26受损最重。通过相关分析，嫁接烤烟形态指标与抗性指标间存在正相关关系。不同嫁接烟株的生长特性对干旱的响应存在明显差异，综合看来，嫁接烟株抗旱能力强弱依次为KRK26/Anyan 2、KRK26/K326、KRK26/KRK26。

2C型丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶（PP2C-type protein phosphatases，PP2C）是ABA信号转导途径中的关键组分，在植物生长发育、细胞周期调节及应对逆境胁迫的过程中发挥重要的作用。为探究PP2C基因在烟草适应非生物胁迫中的功能，从烟草栽培品种K326中克隆到了一个PP2C同源基因，该基因开放阅读框为1 617 bp，编码538个氨基酸残基。同源性分析结果显示，该基因所编码的蛋白与绒毛状烟草PP2C16的亲缘关系最近，故命名为NtPP2C16。生物信息学分析表明，NtPP2C16催化区域上具有PP2C家族进化中相对保守的11个结构亚区。qRT-PCR研究分析结果表明：该基因的表达显著受ABA和H₂O₂ 2种信号分子诱导，并且响应干旱、高盐、低温和低钾胁迫。成功构建NtPP2C16-pBI121过表达载体，为解析NtPP2C16参与烟草非生物逆境胁迫响应提供一定的理论依据。