[发明专利]一种改善烤烟植株抗病性、氮利用率和烟碱含量的方法

说明书

技术领域

本发明属于烟草育种技术领域，具体涉及一种同时改善烤烟植株抗病性、氮利用率和烟碱含量的方法。

背景技术

烟草是卷烟的主要原料作物，也是中国的重要经济作物，而品种是烤烟生产的基础。长期以来，我国烤烟生产上使用的主栽品种一直是云烟87和K326，这主要是因为其烟叶品质好而深受卷烟工业的喜爱。但是，近些年来，这两大主栽品种遇到了三大问题：一是由于这两大主栽品种种植历史长，致使普通花叶病(TMV)等病毒病和气候斑点病等叶面病害的危害日趋严重，严重降低了烟草产量和品质，经济损失惨重，已成为我国优质烤烟生产的重要制约因素；二是由于这两大主栽品种对氮肥的利用效率不高，因而在栽培种植的过程中，为了保证产量，而需要施用大量的化学肥料，尤其是需要施用大量的氮肥，从而造成氮肥资源的巨大浪费，增加种烟成本，并构成水体富营养化的面污染源；三是由于这两大主栽品种在栽培种植过程中氮肥施用量过大，加之近几年烟叶生产过程要求去除部分上部叶和部分下部叶，导致有效留叶数较少，进而造成上部烟叶烟碱含量偏高，工业可用性下降。如果采用传统的育种方法，针对上述三大问题，对这两大主栽品种进行改良，则又会面临着两大问题：一是采用传统育种方法对这两大品种进行改良，难以保障改良品种仍然保持这两大品种原来具有的深受卷烟工业喜爱的烟叶风格特征；二是采用传统育种方法对这两大品种进行改良，所需年限较长，难以在短时间内满足烟叶生产的需求。近几年来出现了一些通过嫁接来改良烤烟植株特性的新技术，接穗生长所需的水分、矿质养分由砧木根系提供，砧木所需同化产物由接穗供给，嫁接后的烟株既能保持接穗品种的优良性状，又能利用砧木的有利特性。通过嫁接改良的烟株当年即可应用于大田生产，而不需要花费太长年限。如中国专利件201110387997.7公开了一种以玫瑰葡萄为砧木、采用舌接法嫁接来改良K326烤烟品种的方法，专利件201110388642.X公开了一种以香叶天竺葵为砧木、采用靠接法嫁接来改良云烟87烤烟品种的方法，专利件201110387720.4公开了一种以香菊为砧木、采用腹接法嫁接来改良云烟97烤烟品种的方法，专利件201110387818.X公开了一种以青蒿为砧木、采用插接法嫁接来改良中烟100烤烟品种的方法，专利件201110388641.5公开了一种以墨红玫瑰为砧木、采用芽接法嫁接来改良NC102烤烟品种的方法，专利件201110387785.9公开了一种以法国野葡萄为砧木、采用舌接法嫁接来改良NC297烤烟品种的方法，专利件201310737512.1公开了一种以油菜为砧木、采用插接法嫁接来改良烤烟植株的培育方法，专利件201410020314.8公开了一种以茄属茄子抗青茄砧为砧木、采用插接法嫁接来改良烟株青枯病抗性的方法。这些专利件都是以非烟草植物为砧木，通过不同嫁接方法来改良烤烟品种的。众所周知，烟碱是由烟草根系合成的，然后通过烟株茎秆运输到烟株叶片中。虽然烟草之外的茄科植物根系也能合成烟碱，但其烟碱合成量与烟草相比，几乎可以忽略不计。烟碱是烟叶的特征化学成分，内在质量好的烤烟烟叶一般要求烟碱含量在1.5％-3.5％之间，以2.5％左右为宜。若烟叶中烟碱含量过高，则生理强度大，吃味变劣，刺激性增强，卷烟工业上不好使用，反之，烟碱含量过低，则烟叶吃味平淡，不能满足吸食需要，卷烟工业上也不喜欢。因此，上述几件专利所公开的方法尽管能够提高烟株的抗病虫能力或抗逆能力，甚至赋予烟叶特殊的香气，但所获得的烟株因砧木根系无法合成烟碱或合成的烟碱几乎为零，致使烟叶失去特征化学成分烟碱，进而降低了烟叶的特征香气和吃味，因此，采用这些方法去改良目前烤烟生产上大面积使用的主栽品种，在烤烟生产中无实际意义。况且，这些方法都未涉及嫁接后烟株氮肥利用效率的表现，这些方法采用非烟草植物作为砧木，其需肥特性与烤烟本身的需肥特性有很大差异，因而对烟株的氮肥利用率是否有改良效果也就不得而知。中国专利件201310415281.2公开了一种以籽粒苋为砧木、采用合接法嫁接来改良烤烟植株的培育方法。这一方法虽然能够提高烟叶钾含量，但对所获得烟株的抗病性和氮肥利用率不得而知，而且同样存在所获得的烟株因砧木根系无法合成烟碱，致使烟叶失去特征化学成分烟碱的问题，因而在烤烟生产中也无实际意义。中国专利件201310737474.X公开了一种以大豆为砧木、采用插接法嫁接来改良烤烟植株的培育方法。该方法试图利用大豆根瘤菌的生物固氮作用，以减少烟株施氮量。但是，烟草属于大株距大行距作物，个体较大，而大豆属于密植作物，个体较小，因而大豆根系发育受到一定限制，难以支撑烟株个体的充分发育，致使烟株容易倒伏。此外，该方法所得烟株的抗病性如何不得而知，也同样存在着所获得的烟株因砧木根系无法合成烟碱，致使烟叶失去特征化学成分烟碱的问题，因而在烤烟生产中也无实际意义。中国专利件201210064290.7公开了一种以黄花烟草为砧木、采用劈接法嫁接来改良烤烟植株的培育方法，试图利用黄花烟草根系富集Cd的能力，以降低Cd在烟叶中的积累量。黄花烟草多属地方品种或野生种，综合抗病抗逆能力较强，因而以黄花烟草为砧木，所获得的烤烟植株的抗病抗逆能力也会有所改善，但由于黄花烟草非常耐肥，且其根系合成烟碱能力显著高于烤烟，因而以黄花烟草为砧木，难以改善所获得烤烟植株的氮利用率和烟碱含量。中国专利件201210389062.7公开了一种通过嫁接来整合烟草品种特性的方法。该方法以抗病品种为砧木、感病优质品种为接穗，整合的只是烟草品种的抗病性，并未涉及所获得烟株的氮利用率及其烟叶中的烟碱含量。本领域技术人员都知晓，在众多的烟草种质资源中，不乏兼抗根茎类病害和叶面病害的种质，也不乏氮利用率高而根系合成烟碱量较少的种质，但仅有少数一些种质材料既表现氮利用率高、根系合成烟碱量较少，又兼抗根茎类病害和叶面病害，如CV87、K8等。然而这些种质材料不宜直接作为砧木，通过嫁接去解决烤烟主栽品种K326和云烟87存在的上述三大问题。如CV87、K8等种质材料，由于根系非常发达，因而氮肥利用率非常高，虽然能够抗旱抗倒伏，但对氮肥非常敏感，不易烘烤。若用其作为砧木通过嫁接来改良烤烟品种K326和云烟87，则所获嫁接后烟株同样因根系过于发达而对氮肥非常敏感，加之植烟土壤的肥力千差万别，致使烟农对嫁接后烟株的施肥量难以控制，进而影响烟叶烘烤质量。此外，这些种质材料若作为砧木通过嫁接来改良烤烟品种K326和云烟87，虽然由于其根系合成烟碱量较少而能解决目前烤烟主栽品种K326和云烟87上部叶烟碱含量偏高问题，但又会使嫁接后烟株表现出烟叶中烟碱含量偏低的问题。因此，如若利用嫁接技术来改良烤烟主栽品种K326和云烟87，那么采取有效的手段使CV87、K8等种质材料的氮肥敏感性得以缓冲，根系合成烟碱能力稍有提高，进而成为理想的砧木就显得尤为重要。申请人试图将嫁接技术与传统育种方法相结合，为此进行了试验研究，探讨出了一种同时改善烤烟植株抗病性、氮利用率和烟碱含量的方法。