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烟碱是评判烟叶和卷烟制品质量优劣的关键指标,烟叶烟碱含量性状具有明显的杂种优势,而有关烟碱杂种优势形成的机制尚不明确。本研究以烟叶烟碱含量差异较大的材料为亲本,采用NCII设计组配杂种组合,筛选烟碱含量性状杂种优势强弱差异较大的材料,选择在杂种优势表现最为明显的生长阶段取样,采用蛋白质组学的DIA技术,通过鉴定不同比较组中烟碱的合成部位根尖组织的差异表达蛋白质,分析与烟碱合成相关的差异蛋白及其功能,旨在从烟碱合成途径解析烟碱含量性状杂种优势形成的分子机制,为杂种优势的形成机理解析提供实践例证。主要研究结果如下:1、对随机选择的6个杂交材料进行烟碱含量性状杂种优势的动态分析,找到烟碱含量性状杂种优势形成的关键时期为移栽后74天左右。在移栽后67天和74天,杂交组合Va116×Basma均表现为正向强杂种优势(67.95%和52.85%),K326×Qinggeng均表现为较弱的杂种优势(-0.67%和-5.62%)。结合2015年试验数据,结果表明,强优势组合Va116×Basma和弱优势组合K326×Qinggeng在多年的杂种优势表现一致,可作为本研究的目标材料。2、采用TCA/丙酮沉淀+SDT裂解法提取根尖组织全蛋白,得到条带清晰,平行性好的凝胶电泳图。建立了信息资源丰富,完整度高的烟草根尖DIA数据库,包含7084个蛋白质,28042条肽段。将所得的DIA原始数据,导入Spectronaut Pulsar X进行定性分析,结果表明:Va116和Basma的总蛋白数量最多,达到5069和5064个;K326×Qinggeng和Va116×Basma的分别为4946和4721个;K326和Qinggeng的总蛋白数量分别为4638和4149个。3、强弱优势材料与其双亲,以及强弱优势材料间存在大量差异表达蛋白。K326×Qinggeng-VS-K326两个材料中共鉴定到差异表达蛋白60个,其中上调蛋白22个,下调蛋白38个;K326×Qinggeng-VS-Qinggeng两个材料中共鉴定到差异表达蛋白274个,其中上调蛋白55个,下调蛋白219个;Va116×Basma-VS-Va116两个材料共鉴定到差异表达蛋白291个,其中上调蛋白179个,下调蛋白112个;Va116×Basma-VS-Basma两个材料中共鉴定到差异表达蛋白155个,其中上调蛋白95个,下调蛋白60个;K326×Qinggeng-VS-Va116×Basma中共鉴定到差异表达蛋白162个,其中上调蛋白60个,下调蛋白102个。这些差异蛋白的上调或下调表达,可能是造成烟草杂交种在某些性状上表现出杂种优势的原因。4、通过对5个比较组中差异表达蛋白进行GO功能富集分析,结果表明:不同比较组间,差异蛋白质参与生物学过程、分子功能和细胞组分三个类别的趋势一致。差异表达蛋白质主要与生物学过程有关,所占比例均达到53%以上,较少的与细胞组分有关,低至3.7%。在生物学过程中,差异表达蛋白主要参与物质的代谢与合成途径;在分子功能上,主要体现了酶催化活性与物质结合能力。在4个比较组的差异表达蛋白中均存在与烟碱合成相关的代谢途径。5、对5个比较组中的差异表达蛋白进行KEGG注释分析,找到烟酸和烟酰胺代谢和莨菪烷,哌啶和吡啶生物碱的生物合成这2条与烟碱合成直接相关的通路。在K326×Qinggeng＿vs＿Qinggeng中,天冬氨酸氧化酶(AO)表现为显著下调;Va116×Basma＿vs＿Va116中,腐胺N-甲基转移酶(PMT)表现为显著上调;在K326×Qinggeng＿vs＿Va116×Basma中,喹啉酸合成酶(QS)表现为显著下调,腐胺N-甲基转移酶(PMT)表现为显著下调。结果说明天冬氨酸氧化酶(AO)、腐胺N-甲基转移酶(PMT)、喹啉酸合成酶(QS)的差异表达,可能是造成烟碱含量性状杂种优势差异表现的根本原因。