[1]程远灿,刘雪琪,方亮媛,等.水肥胁迫下烤烟抗逆基因响应与根际微生物耦合特征[J].江苏农业科学,2026,54(8):157-170.
　Cheng Yuancan,et al.Response of stressresponsive genes in fluecured tobacco to water and fertilizer stress and its coupling with rhizosphere microorganisms[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2026,54(8):157-170.
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水肥胁迫下烤烟抗逆基因响应与根际微生物耦合特征()

《江苏农业科学》[ISSN:1002-1302/CN:32-1214/S]

卷:
第54卷
期数:
2026年第8期
页码:
157-170
栏目:
干旱胁迫作物影响
出版日期:
2026-04-20

文章信息/Info

Title:
Response of stressresponsive genes in fluecured tobacco to water and fertilizer stress and its coupling with rhizosphere microorganisms
作者:
程远灿1; 2; 刘雪琪1; 2; 方亮媛1; 2; 张仟1; 李文卿2; 3
1.福建农林大学资源与环境学院，福建福州 350002； 2.福建省烟草专卖局烟草科学研究所，福建福州 350013；3.国家烟草专卖局(中国烟草总公司)烟稻协同发展产业技术工程化中心，福建福州 350003
Author(s):
Cheng Yuancan; et al
关键词:
烤烟; 水肥耦合; 转录组; 权重基因共表达网络分析; 根际微生物
Keywords:
-
分类号:
S188；S572.01
DOI:
-
文献标志码:
A
摘要:
水分与施肥是影响烤烟生长发育和抗逆性形成的关键因素，二者在田间往往同时变化并产生互作效应。为揭示水分与施肥互作条件下烤烟的分子响应特征及其与根际细菌群落变化之间的关联，在控制水分与施肥水平的条件下，解析了烤烟旺长期叶片转录表达与根际微生物群落结构的协同变化规律。以烤烟为材料设置正常灌溉与干旱胁迫处理，结合低、中、高3种施肥梯度，在旺长期采集叶片与根际土壤样品，开展叶片转录组差异分析与WGCNA筛选关键模块/潜在核心基因；并进行根际细菌群落测序，比较群落多样性与结构差异，并通过相关性分析评估基因模块与主要菌群的关联。结果表明，不同水肥处理显著改变叶片转录表达，低肥与单一干旱胁迫下差异表达基因显著增加，而水肥双重胁迫下相对减少；WGCNA鉴定出多个与水分或施肥显著相关的基因模块，主要涉及光合作用与能量代谢、胁迫响应与信号转导及物质转运等过程，并筛选出RCA1、FAD6、CIPK1、AMT2、WRKY53等潜在核心基因；多组学联合分析表明，根际细菌群落对水分更敏感，干旱条件下部分菌群富集，且关键基因模块与特定菌群存在显著关联。水肥耦合可协同驱动烤烟叶片转录响应与根际细菌群落结构变化，其中水分对根际微生态的影响更为突出；关键基因模块与特定菌群的显著关联表明二者可能存在协同响应关系。
Abstract:
-

参考文献/References:

［1］Zhu R M，Zhao R Q，Li X J，et al. The impact of irrigation modes on agricultural water-energy-carbon nexus［J］. Science of the Total Environment，2023，860：160493.
［2］Jiang Y L，Zhang J，Manuel D B，et al. Rotation cropping and organic fertilizer jointly promote soil health and crop production［J］. Journal of Environmental Management，2022，315：115190.
［3］Chen Y J，Ren K，He X，et al. Dynamic changes in physiological and biochemical properties of flue-cured tobacco of different leaf ages during flue-curing and their effects on yield and quality［J］. BMC Plant Biology，2019，19(1)：555.
［4］李文卿，陈顺辉，李春俭，等. 福建生态条件下品种、栽培措施与烟叶风格特色关系［J］. 中国农学通报，2016，32(7)：23-30.
［5］刁朝强，钱晓刚，黄宁，等. 水氮耦合对烤烟生长发育的影响［J］. 安徽农业科学，2014，42(32)：11270-11271.
［6］汤宏，王建伟，曾掌权，等. 水钾耦合对烤烟生长及产量和品质的影响［J］. 华北农学报，2019，34(增刊1)：255-267.
［7］霍昭光，孙志浩，邢雪霞，等. 北方烟区水肥一体化对烤烟生长、根系形态、生理及光合特性的影响［J］. 中国生态农业学报，2017，25(9)：1317-1325.
［8］Ma X C，Tan Z M，Cheng Y X，et al. Water-nutrient coupling strategies that improve the carbon，nitrogen metabolism，and yield of cucumber under sandy cultivated land［J］. Land，2024，13(7)：958.
［9］张丽莹，王荣莲，张俊生，等. 水肥耦合对温室无土栽培黄瓜氮代谢的影响［J］. 园艺学报，2011，38(5)：893-902.
［10］Zekai E，Aar E，Dnmez D，et al. In vitro drought stress and drought-related gene expression in banana［J］. Molecular Biology Reports，2022，49(6)：5577-5583.
［11］elik S. Gene expression analysis of potato drought-responsive genes under drought stress in potato (Solanum tuberosum L.) cultivars［J］. PeerJ，2024，12：e17116.
［12］Xiang H Y，Yuan G，Shi C H，et al. Shaker K+ channel NKT3A enhances potassium uptake and transport in tobacco (Nicotiana tabacum L.) seedlings under low potassium stress［J］. Transgenic Research，2025，34(1)：17.
［13］Wang X Q，Wang B W，Song Z B，et al. A spatial-temporal understanding of gene regulatory networks and NtARF-mediated regulation of potassium accumulation in tobacco［J］. Planta，2021，255(1)：9.
［14］Hu W，Di Q，Wang Z J，et al. Grafting alleviates potassium stress and improves growth in tobacco［J］. BMC Plant Biology，2019，19(1)：130.
［15］Sultan A，Frisvad J C，Andersen B，et al. Investigation of the indigenous fungal community populating barley grains：Secretomes and xylanolytic potential［J］. Journal of Proteomics，2017，169：153-164.
［16］Moreno-Sánchez I，Pejenaute-Ochoa M D，Navarrete B，et al. Ustilago maydis secreted endo-xylanases are involved in fungal filamentation and proliferation on and inside plants［J］. Journal of Fungi，2021，7(12)：1081.
［17］韦泽秀，梁银丽，山田智，等. 不同水肥条件下番茄土壤微生物群落多样性及其与产量品质的关系［J］. 植物生态学报，2009，33(3)：580-586.
［18］Amalina F，Abd Razak A S，Zularisam A W，et al. Comprehensive assessment of biochar integration in agricultural soil conditioning：Advantages，drawbacks，and future prospects［J］. Physics and Chemistry of the Earth，2023，132：103508.
［19］Kumar U，Raj S，Sreenikethanam A，et al. Multi-omics approaches in plant-microbe interactions hold enormous promise for sustainable agriculture［J］. Agronomy，2023，13(7)：1804.
［20］Fujiwara F，Miyazawa K，Nihei N，et al. Agroecosystem engineering extended from plant-microbe interactions revealed by multi-omics data［J］. Bioscience，Biotechnology，and Biochemistry，2022，87(1)：21-27.
［21］He P，Rao W J，Dong Z K，et al. Physiological and biochemical responses of tobacco at different growth stages to Alternaria alternata［J］. Journal of Phytopathology，2024，172(6)：e13431.
［22］Li J X，Zhang Q，Li M，et al. Multi-factor correlation analysis of the effect of root-promoting practices on tobacco rhizosphere microecology in growth stages［J］. Microbiological Research，2023，270：127349.
［23］李文卿，陈顺辉. 不同氮肥水平及打顶时间对烤烟产质量的影响［J］. 南方农业学报，2016，47(2)：206-211.
［24］荆晓雯，曾文龙，蒋鸿月，等. 福建龙岩烟区烤烟施肥关键参数研究［J］. 中国土壤与肥料，2024(7)：123-128.
［25］蒋雨洲，陈顺辉，李文卿，等. 长期定位不同施肥类型对烟田土壤nifH细菌群落结构的影响［J］. 中国烟草学报，2021，27(3)：35-45.
［26］杨宗锋，林晓兰，彭国华，等. 伸根—旺长前期水肥耦合对福建烟区烤烟生长发育及产质量的影响［J］. 江苏农业科学，2025，53(21)：125-131.
［27］Zandalinas S I，Mittler R.Plant responses to multifactorial stress combination［J］. New Phytologist，2022，234(4)：1161-1167.
［28］Gupta A，Rico-Medina A，Cao-Delgado A I. The physiology of plant responses to drought［J］. Science，2020，368(6488)：266-269.
［29］扈佳慧，徐腾航，刘杰，等. 普通烟草PYL基因家族成员鉴定及干旱胁迫下基因表达分析［J］. 核农学报，2025，39(1)：47-58.
［30］张慧，张欣雨，袁旭，等. 烟草叶片响应镉胁迫的差异表达基因鉴定及分析［J］. 作物学报，2024，50(4)：944-956.
［31］Suzuki N，Rivero R M，Shulaev V，et al. Abiotic and biotic stress combinations［J］. New Phytologist，2014，203(1)：32-43.
［32］Wei H，Movahedi A，Xu S Z，et al. Genome-wide characterization and expression analysis of fatty acid desaturase gene family in poplar［J］. International Journal of Molecular Sciences，2022，23(19)：11109.
［33］You Z，Guo S Y，Li Q，et al. The CBL1/9-CIPK1 calcium sensor negatively regulates drought stress by phosphorylating the PYLs ABA receptor［J］. Nature Communications，2023，14：5886.
［34］娄慧敏，郑玺，王平平，等. 水氮耦合对陕南烤烟渗透调节物质及抗逆生理特性的影响［J］. 湖南农业大学学报(自然科学版)，2024，50(2)：30-35.
［35］OBrien J A，Benková E.Cytokinin cross-talking during biotic and abiotic stress responses［J］. Frontiers in Plant Science，2013，4：451.
［36］Xing Y H，Zhang P L，Zhang W M，et al. Continuous cropping of potato changed the metabolic pathway of root exudates to drive rhizosphere microflora［J］. Frontiers in Microbiology，2024，14：1318586.
［37］Liu D L，Xu L Q，Wang H，et al. Root exudates promoted microbial diversity in the sugar beet rhizosphere for organic nitrogen mineralization［J］. Agriculture，2024，14(7)：1094.
［38］Ma S Q，Chen Q R，Zheng Y F，et al. A tale for two roles：Root-secreted methyl ferulate inhibits P.nicotianae and enriches the rhizosphere Bacillus against black shank disease in tobacco［J］. Microbiome，2025，13(1)：33.
［39］敖金成，秦树刚，邱学礼，等. 烟草根腐病不同抗性品种根际土壤真菌群落结构及功能对连作的响应［J］. 土壤，2025，57(1)：107-113.

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[1]郭晓惠,贺方云,张纪利,等.不同施钼方式对烤烟香气成分的影响[J].江苏农业科学,2013,41(04):99.
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[5]梁盟,王程栋,宋文静,等.武陵山区气象因子与烤烟生物碱含量及组分比例的典型相关分析[J].江苏农业科学,2015,43(12):130.
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[7]毛家伟,张翔,叶红朝,等.土壤改良剂配施氮肥对烤烟SPAD值、根系活力及经济性状的影响[J].江苏农业科学,2014,42(10):112.
　Mao Jiawei,et al.Effects of soil ameliorant combined application of nitrogenous fertilizer on SPAD value ， root activity and economic traits of flue-cured tobacco[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2014,42(8):112.
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　Jiang Yuzhou,et al.Effects of different amount of potassium fertilizer on potassium absorption and leaf potassium content of tobacco[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2014,42(8):98.
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备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：2025-12-26
基金项目：中国烟草总公司福建省科技计划(编号：2021350000240014)。
作者简介：程远灿(1999—)，女，安徽宣城人，硕士，主要从事烟草水肥耦合研究，E-mail：2639413789@qq.com；共同第一作者：刘雪琪(2003—)，女，山东青岛人，硕士研究生，主要从事作物养分高效生理分子机制研究，E-mail：2329893328@qq.com。
通信作者：李文卿，博士，高级农艺师，研究方向为栽培学，E-mail：li-wqfjyc@163.com；张仟，博士，副教授，研究方向为植物营养学，E-mail：qian_z@fafu.edu.cn。
更新日期/Last Update: 2026-04-20