近日，我院烟草研究所栽培营养团队在烟叶氯离子积累分子调控机制研究方面取得重要突破。相关研究论文《Exploring Candidate Genes for Chloride Accumulation in Leaves of Tobacco (Nicotiana tabacum L.)》发表于农林领域国际权威期刊《Journal of Agricultural and Food Chemistry》（中科院1区，TOP期刊，IF=6.2）。该研究首次构建标准化烟草外源氯离子梯度培养体系，挖掘并系统验证正向调控烟叶氯离子富集的关键ABC转运蛋白NtGCN1基因。

氯离子（Chloride, Cl⁻）是植物必须的微量元素，在植物生长发育过程中起着重要作用。土壤中Cl⁻很少被土壤颗粒吸附，在土壤溶液中溶解度高，移动性强，极易被植物吸收利用。随着KCl等含Cl⁻化学肥料的常年施用和土壤盐渍化问题日益加剧，我国许多农田土壤和灌溉水中Cl⁻含量严重超标，造成了作物体内Cl⁻大量积累和忌氯作物品质严重下降；然而，由于Cl⁻高积累对作物生长发育无明显不良影响，故关注度较低，有关作物Cl⁻转运和积累机制的研究较少、进展较慢。因此，减少Cl⁻积累、提高品质是作物生产的关键技术需求，但也是生产中的难题和瓶颈。烟草是强忌氯作物、Cl⁻过量积累可严重降低烟叶燃烧性等重要烘烤品质；高氯条件下烟草也是Cl⁻富集作物，田间调查显示，高氯产区烟叶Cl⁻含量可高达45 mg·g^-1 DW，远超2~8 mg·g^-1 DW的优质烟叶标准。此外，与其他作物相比，烟草又具有模式植物的特点，烟草基因功能领域取得的成果更易于向其他大田作物和菜类经济作物转化。因此，研究高氯条件下烟叶Cl⁻的积累机制具有较高的科学价值和很强的应用前景。

本研究以河南豫中烟区主栽品种“中烟100”为研究对象，先后设置NaCl梯度和CaCl₂ : MgCl₂ : KCl= 0.75 : 0.75 : 1.50的Cl⁻梯度培养烟苗，当外源Cl⁻添加量在0~25 mM范围内增加时，烟叶Cl⁻含量从0.9 mg·g^-1 DW逐渐增加到45.5 mg·g^-1 DW；此处理梯度范围覆盖烟田土壤和灌溉水Cl⁻含量，烟株生长良好、可长期培养，所获结果稳定一致、重复性好，由此，建立了烟草外源Cl⁻梯度培养体系。对该体系的烟叶样品进行转录组测序，通过数据分析发现，外源Cl⁻添加量在0~25 mM范围内增加时，NtGCN1的转录水平也逐渐提高，且NtGCN1是所有差异表达基因中与叶片Cl⁻含量相关性最强的转运蛋白基因，推测NtGCN1可能是调控烟叶Cl⁻积累的关键转运蛋白基因。在本氏烟草叶片中瞬时过表达NtGCN1基因显著提高叶片Cl⁻含量，而病毒诱导该基因沉默（VIGS）时烟叶Cl⁻含量显著降低，由此验证了NtGCN1正向调控烟叶Cl⁻积累的功能。

图1  研究方法流程图

我院烟草所韩会阁博士为论文第一作者兼通讯作者，吴照辉副研究员为共同通讯作者。该研究得到河南省农业科学院科技攻关项目（No.2024ZC046和2025ZC99）资助。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.jafc.5c11805