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针对近年来异常天气增多,以及主栽烤烟品种品质、抗性退化,青枯病等病害加重等问题的,本研究于2012-2017年在四川温江、四川兴文,分别以品质、耐肥性、抗高温干旱和青枯病能力有差异的红大、K326、云烟87、KRK26、安烟2号、云烟202、NC297、NC71、09-11、QL-3等品种为试材,采取育苗试验、大田盆栽和田间试验相结合的方式,开展了烤烟嫁接技术优化研究,研究了嫁接烤烟根系与植株形态建成、物质积累与产质量形成及需肥规律,探讨了嫁接烤烟对干旱、高温和青枯病的抗性及其生理与分子机制变化规律。主要结果如下:1.烤烟嫁接的效果和效率不仅与砧木、接穗的亲和性有关,还受嫁接方法、嫁接苗素质以及嫁接后环境条件的影响。研究表明,选择适宜的品种组合,采用劈接加生料带缠绕,以苗龄7叶1心、茎秆有一定程度木质化的烟株做砧木,苗龄6叶1心的烟株作接穗,嫁接后接穗留1/2-1片叶、保持空气相对湿度85%左右的存活率较高,成本较低。2.嫁接烤烟根系和植株形态建成、干物质积累与产量、化学成分与感官质量等指标在一定程度上受其砧木和接穗品种特性的共同影响,其中植株的地上部形态与长相、烟叶的主要品质指标（植物碱和总氮含量除外）受接穗的影响大于砧木的,而植株的长势、根系的干重和活力（伤流）受砧木的影大于接穗的。与其接穗和砧木的非嫁苗相比,虽然嫁接烤烟的产量并无明显的优势,甚至还有减产的,但通过选择适宜的接穗与砧木组合可以提高烟叶品质,从而提高其经济效益,其中优质品种KRK26和K326作接穗进行嫁接可以改良劣质品种Anyan2的品质。3.施肥提高了嫁接烤烟株高、茎围、节距、LAI,其中肥敏感品种KRK26自嫁苗的提高幅度最大,耐肥品种K326自嫁苗的提高幅度最小,异嫁苗的介于砧木、接穗的自嫁苗之间,其产量也介于其砧木和接穗之间,但更接近于接穗苗的,因此选用高产品种作接穗进行嫁接也是提高烤烟产量的有效途径;施肥可以提高烤烟的产量,尤其是低产耐肥品种;施肥还可在一定程度上提高嫁接烤烟叶片的可溶性糖和烟碱含量,改善其品质,提高上等烟比例。与氮肥敏感品种KRK26相比,耐肥品种K326的NR活性较低,相应的氮、磷、钾的吸收积累量及其利用率较低;嫁接烤烟的NR活性和氮、磷、钾吸收利用率介于其砧木和接穗之间,更偏向于接穗,因此选用NR活性和肥料利用率高的品种作接穗进行嫁接可在一定程度上改良烤烟的需肥特性,提高其吸收利用养分的能力,为化肥减施提供品种基础。4.嫁接烤烟的根系长度、表面积和节距,株高,茎围,叶面积,干物质积累量随干旱胁迫的加重而呈下降趋势;轻度干旱下根数有所增加,但重度干旱下则降低,不同生育时期表现基本一致,但不同嫁接材料上述形态指标和干物质积累量受干旱胁迫影响的程度有较大差异,即嫁接处理与干旱处理之间存在一定互作效应,受干旱胁迫影响的程度总体表现为KRK26/Anyan2<KRK26/K326<KRK26/KRK26,表明将抗旱性弱的品种嫁接到抗旱性强的品种（做砧木）上可在一定程度上提高其抗旱能力。干旱胁迫影响烤烟的生理指标,导致团棵期、旺长期和成熟期叶片的SPAD值下降,Pro含量升高,团棵期叶片的SOD、CAT和POD活性提高,但旺长期和成熟期这3个酶的活性降低。总体而言,SPAD值和SOD、CAT和POD活性在干旱胁迫下下降的幅度以KRK26/Anyan2最小,KRK26/KRK26最大,尤其是在重度干旱条件下,而Pro含量提升的幅度则相反,这是嫁接烤烟抗旱性提高的重要生理基础。5.高温胁迫阻碍了嫁接烤烟的根系长度、表面积、根数以及株高、节距、茎围、LAI等指标的生长发育,但不同材料之间受影响的程度存在较大差异,除个别生育时期外,上述生长指标总体上表现为Anyan2（29）KRK26/Anyan2（29）KRK26/KRK26,表明将耐热能力弱的品种KRK26（作接穗）嫁接到耐热能力强的品种Anyan2（做砧木）上可在一定程度上提高其耐热能力;高温胁迫使各生育时期的SPAD值、POD活性降低,使团棵期的CAT、SOD活性升高,旺长期和成熟期的CAT、SOD活性降低。总体而言,高温胁迫下嫁接烤烟KRK26/Anyan2的SPAD值、POD、CAT、SOD活性高于KRK26/KRK26或其降低幅度低于KRK26/KRK26,这是嫁接烤烟提高其耐热性的生理基础。高温胁迫降低了各生育时期的可溶糖含量,各生育时期高温胁迫处理下的可溶糖表现为Anyan2>KRK26/Anyan2>KRK26/KRK26。6.接种青枯病菌后,抗病性强的云烟87自嫁苗（Y87/Y87）的发病率和病情指数均显著低于抗性弱的红大（HD/HD）,而异嫁苗的介于其接穗和砧木之间,其中Y87/HD的抗性强于HD/Y87,表明抗病性弱的品种上嫁接抗病性强的品种可以提高其抗病性。接种青枯菌后3、6、9天各试材叶片的PAL、PPO、CAT、POD活性均不同程度升高,其中CAT最敏感;接菌后各时间点PAL、PPO、CAT、POD活性的强弱表现为Y87/Y87>Y87/HD>HD/Y87>HD/HD,与发病率和病情指数相反,表明这些酶活性的提高是嫁接烤烟抗病性增强的生理基础。石蜡切片分析表明,接种处理的维管束与髓及融合层与髓的直径比值均小于不接种处理的,而皮层细胞与髓的直径比大于不接种处理的,接种青枯病菌可导致维管束内薄壁营养物质被青枯菌消耗掉,导致细胞直径变小,接种青枯病菌对嫁接烤烟细胞的侵害的强弱大体为HD/HD>HD/Y87>Y87/HD>Y87/Y87。7.转录组测序发现嫁接烤烟通过MAPK signaling pathway信号传导途径参与对青枯菌的响应过程,通过MEtan模块GO富集以及基因表达规律分析得到编码核糖体40s蛋白的Nitab4.5＿0001961g0030.1、转录因子Nitab4.5＿0002587g0020.1、Nitab4.5＿0000005g0300.1、Nitab4.5＿0001740g0070.1和Nitab4.5＿0008146g0050.1,这些基因的表达量为Y87/Y87>Y87/HD>HD/Y87>HD/HD,与不同嫁接组合的发病率、病情指数和PPO、CAT、POD及PAL活性变化规律高度相似;同时还发现编码Pathogenesis-related蛋白的Nitab4.5＿0007851g0010.1在Y87/Y87、Y87/HD被接种后会先上调后下调,而在敏感嫁接苗中接种后被抑制,编码TAZ-type Zinc finger的Nitab4.5＿0001812g0040.1参与对嫁接苗的时空表达的调控。表明这些基因参与了嫁接烤烟对青枯菌的抗性反应,可能是嫁接烤烟提高青枯病抗性的分子机制。另外还发现编码Nitrogen regulatory protein P-II的Nitab4.5＿0003324g0110.1和Nitab4.5＿0000363g0020.1,前者在HD/HD上表达高,在Y87/Y87上表达低,后者的表达相反,而两个异嫁组合HD/Y87和Y87/HD这两个基因的表达量均高于自嫁组合的,表明异嫁组合可以集合接穗和砧木的优势性状。