为了解决烤烟生产中上部烟叶开片不充分、叶片较厚、烟碱含量过高、内在化学成分不协调等问题,本研究以烤烟K326为材料,从打顶开始,喷施不同的外源物质萘乙酸、KH2P04、“烟博士”叶面肥,通过测定烤烟植株的农艺性状,生理生化指标,结合烟叶蛋白质组学分析,研究了各种外源物质对烤烟上部叶生长与品质的影响,并探讨其生理生化机制。主要研究结果如下:(1)喷施外源物质对烤烟上部叶农艺性状的影响随着时间推移而越明显。打顶30天后,与对照处理相比,喷施“烟博士”叶面肥处理叶面积增大了 8.9%,喷施KH2PO4处理叶面积增大了 6.1%,喷施萘乙酸处理叶面积增大了 3.0%。喷施“烟博士”叶面肥可促进上部烟叶叶片宽度的增加,对上部叶叶面积的提高达到了极显著水平。(2)打顶后30天,喷施“烟博士”叶面肥后,可使烤烟上部叶淀粉含量提高20.1%,钾含量升高了 20.1%,总碱含量下降了 5.6%,差异均达到了极显著水平,还原糖/总糖的比值为0.88;而喷施萘乙酸还原糖降低了 21.4%,淀粉含量降低了 2.4%,钾含量上升了 7.6%,总碱含量下降了 2.5%,还原糖/总糖的比值为0.77;喷施KH2PO4后淀粉含量上升了 29.7%,钾含量上升了13.9%,总碱含量上升了 6.5%,还原糖/总糖的比值为0.79。“烟博士”叶面肥作用下,烟叶钾含量上升和总碱含量下降幅度均更大,且还原糖与总糖比值更高,故其化学成分更协调,可有效改善上部烟叶的品质。(3)随着时间的推移,喷施不同外源物质处理与对照相比,上部叶叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量整体均呈下降趋势。烟叶成熟时,其叶绿素含量逐渐降低,喷施不同外源物质均促进了烟叶的成熟。(4)喷施“烟博士”叶面肥极显著的提高了蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶和酸性转化酶的活性,而硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性均降低,说明“烟博士”叶面肥促进了后期烟叶从以氮代谢为主转变为以碳积累代谢为主,植株生长势减弱,加快烟叶正常落黄成熟。喷施KH2P04也显著提高了蔗糖磷酸合成酶和酸性转化酶的活性,说明KH2PO4也能促进后期烟叶成熟;而喷施萘乙酸降低了蔗糖合成酶和酸性转化酶的活性,硝酸还原酶活性升高。说明生长素类似物的促进烤烟的生长,烟株生长势较强,氮代谢旺盛,可能会出现贪青晚熟的情况。(5)在打顶30天后的烟叶样品的4个蛋白图谱中共找到49个差异蛋白点,对这49个差异蛋白质点进行LC-MS/MS检测和生物信息学分析,共鉴定到32个蛋白点:在喷施“烟博士”叶面肥的处理中,上调的蛋白表现为:与防御相关的蛋白质5个,与能量相关的蛋白质3个,与光合和营养相关的蛋白质2个,与蛋白质合成相关的蛋白质2个,与核酸代谢相关的蛋白质1个。光合和营养相关的蛋白质丙酮酸正磷酸二激酶、Rubisco活化酶等蛋白上调表达,促进了 CO2的同化积累,烤烟生长加快,其叶面积明显增大。与氮代谢相关的酶活性降低,烟株氮代谢减弱,导致其烟碱含量降低。而同时较大的叶面积也在一定程度上稀释了烟叶中总碱的含量。与防御相关的蛋白和与能量相关的蛋白质分别占到上调表达的蛋白质的38.5%和23.1%。在烟株生长后期高温、干旱等不利条件下,“烟博士”叶面肥可能主要通过增加热激蛋白、抗坏血酸过氧化物酶、硫氧化蛋白等防御蛋白的表达来提高烤烟的适应性,通过合成ATP合成酶、H+-ATP酶等与能量代谢相关的蛋白加快能量代谢。整个生命活动代谢旺盛,有利于烟草对矿质元素钾的吸收。而钾反过来可增加原生质的水合程度,降低其粘度,增强细胞保水力,提高抗旱性。在这些因素的综合影响下,烤烟上部叶生长发育加快,叶面积增加,产质量提升。在喷施萘乙酸的处理中,上调的蛋白表现为:与能量相关的蛋白质6个,与防御相关的蛋白质5个,与光合和营养相关的蛋白质2个,与蛋白质合成相关的蛋白质2个。其中与能量相关的蛋白质和与防御相关的蛋白在上调表达的蛋白质中占到了 68.8%。在萘乙酸作用下,与碳代谢相关的酶活性普遍较低,而液泡膜H+-ATP酶、线粒体甲酸脱氢酶、ATP合成酶CF1ε亚基、磷酸甘油酸激酶等与能量代谢相关的蛋白均上调表达,为烟株生长提供了更多的能量。而硝酸还原酶活性上升,也说明烟株氮代谢旺盛,需要更多的能量供应。烤烟易出现贪青晚熟的情况。在喷施KH2P04的处理中,上调的蛋白表现为:与光合和营养相关的蛋白质3个,与能量相关的蛋白质2个。说明在KH2P04作用下,植株光合作用和能量代谢增强,与碳代谢相关的酶活也显著提高,使得烟叶淀粉和钾含量上升;叶片谷氨酰胺合成酶活性较高,这解释了烟叶总碱含量上升的原因。综上所述,与喷施萘乙酸和KH2P04相比,喷施“烟博士”叶面肥更大程度上提高烤烟上部叶叶面积。通过增加光合和营养代谢,减弱氮代谢相关,达到了增钾降碱的目的,烟叶化学成分也更协调。此外,烤烟叶片中许多与防御和与能量代谢相关的蛋白质表达量明显上升,也提高了烤烟对不利环境的抵抗力,为烤烟的稳产增收奠定了基础。