[发明专利]烟草烟碱转化株早期诱导鉴定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种烟草烟碱转化株早期诱导鉴定方法。

背景技术

生物碱是烟草植物含有的一类重要化学成分，主要包括烟碱、降烟碱、新烟草碱和假木贼碱四种。有栽培利用价值的普通烟草(N.tabacum L)和黄花烟草(N.rustica L)都是烟碱积累型，其烟碱含量占总生物碱含量的94％以上。但在栽培品种的烟株群体中，个别植株会因为基因突变而形成烟碱去甲基能力，导致烟碱含量显著降低，降烟碱含量相应增加，这种具有烟碱向降烟碱转化能力的烟株称为转化株。由于烟碱转化与烟叶香味改变和烟草亚硝胺含量增加密切相关，近年来成为国际学术界研究的热点。

(一)烟碱向降烟碱转化对烟叶品质和TSNA的影响

烟碱转化导致烟叶降烟碱含量异常升高。降烟碱易于在烟叶调制过程和调制后的陈化过程中发生生化转化形成许多不利成分，如麦斯明、酰化降烟碱和N-亚硝基降烟碱(NNN)，因而影响烟叶香味品质和可用性。

1对烟叶香味品质的影响

烟草群体中烟碱转化株的出现和积累导致烟叶化学成分组成发生显著变化。降烟碱的氧化可产生麦斯明。随着烟叶中降烟碱含量的增加，调制后烟叶的叶片和主脉中的麦斯明含量直线增加。降烟碱的酰基化形成一系列含有1-8个碳原子酰基部分的降烟碱衍生物。烟叶降烟碱含量的增加导致香味品质的下降。Roberts(1988)研究发现在热解过程中降烟碱产生麦斯明及吡啶化合物，使烟气具有诸如碱味、鼠臭味等异味。在烤烟烟叶中，具有较高降烟碱含量的转化型烟叶在外观上表现出“樱红”(cherry red)特征。这类烟叶由于香味较差，所以收购时单独列级，售价极低。具有不同烟碱转化能力的白肋烟TN90品系，农艺性状无显著差异，但烟叶香味品质随降烟碱含量增加显著下降，转化型烟叶一般白肋烟风格下降，香味不正，口腔残留严重。

2对烟叶TSNA形成的影响

NNN是烟叶和烟气中主要的烟草特有亚硝胺(TSNA)。动物试验表明，NNN具有显著的致癌活性。在烟碱转化株的调制过程中降烟碱极易发生亚硝化反应形成NNN。Shi等选择了30株具有不同降烟碱含量的烟株(降烟碱含量从0.05％到3.0％)，分别测定烟叶中TSNA含量，发现降烟碱与NNN含量呈显著正相关关系，相关系数为0.9；用我国不同类型烟叶测定也表明二者具有类似的相关关系。在另一项试验中，通过比较转化株和非转化株烟叶叶片和主脉中生物碱和TSNA含量的差异，发现NNK、NAT和NAB在转化株和非转化株间无显著差异，但NNN含量随降烟碱含量增高而大幅度增加，NNN占总TSNA含量比例也随之增加。这些结果充分表明由烟碱转化导致降烟碱含量增高是烟叶NNN形成和积累的重要因素，从群体中去除转化株是降低烟叶和产品中TSNA含量及提高和改善烟叶香味品质的有效途径。

(二)栽培烟草中烟碱转化的机率和时期

尽管早在20世纪50年代在白肋烟中也发现有烟碱转化的问题，但直到今天这一问题才引起重视，白肋烟调制后为深棕色，因此转化株的烟叶在外观上没有显著特征，这给研究带来很大不便。

商用白肋烟品种一般在群体中含有15-20％的转化株，其中约一半转化株的烟碱转化率在20％以上。史宏志等(2001)也发现在中国的白肋烟TN90品种中，含有约20％的转化株，但不同转化株的烟碱转化程度不同，高转化株的烟碱转化率可达80％。进一步研究发现，我国白肋烟主栽杂交种鄂烟一号的烟碱转化株比例高达40％以上，这主要是由于作为母本的B21不育系含有大量转化株所致。

在大田生长过程中，具有烟碱转化能力的转化株的烟碱转化很少发生，烟碱转化主要发生在收获后烟叶调制过程的前3个星期，变黄末期后变化较小。这与烟叶细胞的死亡导致去甲基酶活性终止有关。

(三)转化株早期诱导鉴定的必要性

在白肋烟中，由于非转化株向转化株突变率较高，转化基因为显性基因，缺乏外观可视的鉴别方法，烟草群体可积累一定比例的具有较高降烟碱含量的转化株。

群体中的转化株必须在烟叶生长的早期阶段(指烟叶开花授粉之前)被鉴别和清除，以保证新品种选育和良种繁育中留取纯的非转化株进行繁殖，或在杂交制种中严格选择父、母本的非转化株进行杂交生产杂交种。由于在外观形态上非转化株与转化株没有差异，且转化株的烟碱转化主要是在烟叶调制过程中发生的，所以转化株的早期鉴别首先需要对转化株的烟碱转化进行刺激，以便早期表达转化性状。

(四)研究现状