外源物質(zhì)降低白肋煙TSNAs含量及其機制的研究.pdf

1、白肋煙(Burley Tobacco)是混合型卷煙的重要原料之一，其品質(zhì)以及有害物質(zhì)的多少將會很大程度地影響煙制品的安全性。煙草特有亞硝胺(Tobacco-specifici nitrosamines，TSNAs)是煙草中致癌性很強的一類有害物質(zhì)，降低TSNAs是目前國內(nèi)外科學家非常關注的熱點。當前工業(yè)上有些措施能夠有效的降低TSNAs的累積量，但在農(nóng)業(yè)上還沒有一種能夠推廣的有效技術措施。近些年湖北煙草科研所通過多年的大田試驗，發(fā)現(xiàn)白肋

2、煙打頂后施用一系列的外源物質(zhì)能夠有效降低白肋煙TSNAs以及煙堿累積量，而且在農(nóng)業(yè)上有大規(guī)模推廣施用的前景。本研究以此為基礎，從TSNAs合成前體物質(zhì)及其關鍵基因表達和相關酶活性入手，試圖從分子、生理和生化3個層面上揭示施用外源物質(zhì)降低白肋煙TSNAs的機制。課題研究采用盆栽試驗，研究白肋煙打頂后施用不同外源物質(zhì)及其組合對TSNAs累積的影響及其可能機制。獲得的主要結(jié)果如下:
　　 1.打頂后施用外源物質(zhì)，能夠顯著降低白肋煙中、

3、上部葉片中TSNAs的含量，尤其是NNN和NNK的含量。中部葉片中TSNAs降幅為9.21％-39.33％，NNN+NNK降幅為5.58％-41.69％;上部葉片中TSNAs降幅為14.47％-29.43％，NNN+NNK降幅為11.18％-28.22％。其中YCL4(IAA)處理對中部葉片的降幅最大為39.33％，YCL5(NAA)對上部葉片的降幅最大為29.43％。綜合考慮中部葉片和上部葉片中TSNAs的降幅，處理YCL6(IAA+

4、NAA)的效果是最好的?？偟?、總糖、鉀和氯作為煙草品質(zhì)的幾個重要指標，施用外源物質(zhì)后對于它們的影響不明顯。
　　 2.施用外源物質(zhì)降低白肋煙中TSNAs含量歸因于兩個前體物質(zhì)含量的降低。亞硝酸鹽和煙堿是TSNAs生物合成的兩個前體物質(zhì)，施用外源物質(zhì)后葉片中亞硝酸鹽含量的降幅為12.76％-38.33％，中、上部葉片中煙堿含量降低的幅度分別為為18.30％-34.65％，19.55％-30.45％。另外，由于煙堿是NNN和NNK最

5、直接的前體物質(zhì)，所以施用外源物質(zhì)對NNN和NNK降幅要大于對TSNAs降幅。
　　 3.施用外源物質(zhì)后葉片中亞硝酸鹽含量下降的原因是施用外源物質(zhì)顯著抑制葉片中硝酸還原酶的活性，提高了葉片中硝酸鹽的累積量。施用外源物質(zhì)后硝酸還原酶的活性下降45.53％-66.24％，硝酸鹽含量提高3.21％-71.35％。同時，硝酸還原酶活性下降是因為施用外源物質(zhì)之后能夠有效的降低葉片中硝酸還原酶基因的表達，降低倍數(shù)為7.45-212.51。

6、r>　　 4.施用外源物質(zhì)后葉片中煙堿含量下降的原因施用外源物質(zhì)顯著抑制白肋煙根系中煙堿合成過程中幾個關鍵酶的活性。施用外源物質(zhì)后，對精氨酸脫羧酶ADC影響不明顯，但能夠顯著地抑制鳥氨酸脫羧酶(ODC)和喹啉酸磷酸核糖基轉(zhuǎn)移酶(QPRT)的活性，其中ODC酶活性下降31.92％-91.54％，QPRT活性下降25.85％-46.71％。進一步分析表明:QPRT酶的活性和煙堿的含量呈顯著正相關，與上、中部葉片中煙堿含量相關系數(shù)分別為0.

7、824、0.897，故推測施用外源物質(zhì)抑制QPRT酶活性是其能夠有效降低煙堿含量最直接的原因。
　　 5.熒光定量PCR實驗結(jié)果表明，白肋煙根系中煙堿合成過程中幾個關鍵酶活性下降是因為施用外源物質(zhì)能夠降低這幾個關鍵酶相應基因的表達。具體來說，施用外源物質(zhì)使得ODC基因的表達下調(diào)2.25-49.80倍，PMT基因的表達下調(diào)0.46-6.48倍，QPRT基因的表達下調(diào)0.96-3.10倍。
　　 6.三種外源物質(zhì)在調(diào)節(jié)煙堿合

8、成存在不同的機制。對于IAA而言，打頂后施用IAA，它會作為一個負信號傳導給煙草，從而使煙草根系中煙堿合成過程中ODC，PMT以及QPRT幾個關鍵酶的基因下調(diào)表達，導致其活性相應的降低，抑制煙堿的合成。對于NAA，其作用可能和IAA類似，都起到負信號的作用，打頂后施用外源物質(zhì)NAA，也能夠使ODC，PMT以及QPRT幾個關鍵酶的基因下調(diào)表達，導致其活性相應的降低，從而抑制煙堿的合成。但是對于SA的作用則和IAA、NAA不同。根據(jù)本研究結(jié)