烟草(N. Tabacum L.)是我国重要的经济作物之一,只有质量优良的烟叶才能生产出档次高、质量好的烟制品。钾被称为烟草的品质元素,对烟草的品质具有非常重要的影响。而我国烟草的钾含量普遍较低,如何提高烟叶的钾含量一直是烟草行业的一个研究点,众多学者采取了大量提高烟叶钾含量的措施,取得了一定的效果。为了探索提升烟叶钾含量的新途径,本研究从钾离子通道出发,希望通过调节钾通道来增加烟叶钾含量。本文采用营养液培养实验、盆栽试验,研究了喷施3种离子通道调节剂A:IAA, B:Ba(NO3)2和C:Ca(NO3)2对烟草生长发育、钾素吸收与积累、烟叶品质和钾通道基因表达的影响。获得的主要研究结果如下:
　　1.不同调节剂对烟草植株生长的影响。通过调查烟草的生物学性状包括茎围、茎节距、最大叶长、叶宽、叶面积、根体积、根鲜重和各器官干物质重量等发现,三种调节剂除A对植株生长有一定的促进(增加最大叶面积)外,其他两种对植株的生长都没有明显的促进或者抑制作用。
　　2.不同调节剂对烟草钾含量和钾累积量的影响。盆栽试验中,在打顶初期(欠熟期),烟叶中的钾含量由于打顶而开始下降,调节剂处理后烟株烟叶钾含量下降速率减缓,下降幅度降低,有利于钾在烟叶中的累积,使烟叶的钾含量相比对照得到提升。在烟叶成熟收获之后,各调节剂处理对烟叶钾含量提升的效果都很明显,烟叶中的钾累积量显著高于对照。水培苗期实验同样表明,打顶使烟草叶片中的钾含量迅速下降;不打顶的烟草叶片钾含量有缓慢上升的趋势,而各个调节剂处理则能减缓烟叶钾含量下降,使其高于打顶的对照。通过计算烟叶钾累积量,结果表明调节剂处理的烟叶钾累积量显著高于打顶对照。通过观测水培营养液中钾含量的变化,结果表明不打顶处理的营养液中钾含量是持续迅速下降,打顶的对照则是缓慢下降,甚至还有略微上升的情况,而调节剂处理的营养液钾含量下降速率介于打顶对照和不打顶对照之间,这样也从另外一方面说明调节剂能减少植株体内钾的外流,从而使烟草累积更多的钾。
　　3.不同调节剂对烟草品质的影响。各调节剂处理对烟叶的品质都有一定的改善效果,使烟叶还原糖,可溶性总糖有所提升,降低烟碱含量,有利于氮碱比、糖碱比、两糖比等的改善。经相关性检验,这些品质因子与钾含量呈显著相关,即这些品质的改善与烟叶钾含量的提升密切相关,所以也从另一方面印证了各处理对烟叶钾含量提升的效果。
　　4.不同调节剂对烟草钾通道基因表达的影响。在进行处理之后,通过检测内流型钾通道基因NKT1和外流型钾通道基因NTORK1在烟草根和叶中的相对表达量变化情况,结果表明调节剂A能显著提高两种基因在根和叶中的表达量,其中NKT1的影响要大于对NTORK1的影响,内流型钾通道增加促使钾吸收增加,从而有利于钾含量的提高。调节剂B对两种基因都能抑制其表达量,其中对NKT1的抑制效果要小于对NTORK1的抑制效果,特别是在根中,显著抑制了外流钾通道的表达,从而减少了钾的外流,有利于钾的累积。调节剂C则对两种基因的影响不是很大,只在叶片中处理5h后,NKT1在叶片的表达量增加,NTORK1在根和叶的表达量减少,这对提高钾含量也是有利的。