濃香型煙葉成熟期質(zhì)體色素的變化特征研究

龍春芬，孟桂元，2* ，周清明，孫煥良*

(1湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長沙410128;2湖南人文科技學(xué)院，婁底417000)

葉綠素和類胡蘿卜素都是煙草中重要的質(zhì)體色素［1～3］。煙草質(zhì)體色素的含量受到區(qū)域、品種、栽培條件等因素的影響，同時(shí)也與生育期、煙株不同部位有很大的關(guān)系［4～7］。煙葉的葉綠素含量與其所測的SPAD值具有正相關(guān)關(guān)系［8，9］。目前，對于湖南濃香型特色優(yōu)質(zhì)煙葉質(zhì)體色素的含量在同一煙草品種內(nèi)的變化規(guī)律還缺乏系統(tǒng)研究。本研究以云煙87為材料，在湖南濃香型特色優(yōu)質(zhì)煙葉主產(chǎn)區(qū)設(shè)置試驗(yàn)，對其不同時(shí)期和不同葉位的質(zhì)體色素含量進(jìn)行比較研究，同時(shí)將儀器所測的SPAD值和室內(nèi)測定的色素含量值進(jìn)行相關(guān)性分析，旨在為濃香型特色煙草高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培提高科學(xué)理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試品種為云煙87，由湖南省煙草公司郴州市公司提供。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 田間種植及取樣方法

試驗(yàn)于2012年4～8月在湖南省濃香型特色煙葉主產(chǎn)區(qū)郴州市桂陽縣進(jìn)行。試驗(yàn)田塊土壤為壤土，地勢平坦，排灌方便，前作為水稻，冬季休閑。苗床期的播種、除草、間苗、除蟲、施肥、施藥、煉苗按當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)技術(shù)方案進(jìn)行。4月10日移栽，栽植規(guī)格為120 cm×50 cm。采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，3次重復(fù)，每個(gè)小區(qū)種植60株。在煙草腳葉成熟后用紅繩標(biāo)記小區(qū)內(nèi)所有煙株第6葉位置，待小區(qū)內(nèi)第12葉、第18葉長出時(shí)也分別用紅繩標(biāo)記，并掛牌，有利于以后定點(diǎn)定位調(diào)查煙葉的相關(guān)指標(biāo)。大田期的打腳葉、灌水、除草、施肥、噴藥、打頂和采烤等栽培措施都按照當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

1.2.2 質(zhì)體色素測定方法

(1)SPAD。502便攜式葉綠素測定儀測定葉綠素的相對含量。選取10株代表性植株，分別在打頂期、打頂后10 d、打頂后20 d測定自下而上第12葉的相對葉綠素含量。測完后將所測的葉片取下，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相應(yīng)部位質(zhì)體色素的室內(nèi)測定。

(2)質(zhì)體色素含量測定。分別在打頂期、打頂后10 d、打頂后20 d，取上部葉(第18葉)、中部葉(第12葉)和下部葉(第6葉)，剔除主脈和第一支脈，取相應(yīng)部位的葉片，用剪刀剪成1 mm×1 mm的小塊，用分析天平秤取樣品約0.2 g，放入25 mL容量瓶內(nèi)，用95%的乙醇定容至25 mL，放入黑暗處浸提24 h至葉片完全變成白色，然后以95%乙醇為空白，用721型分光光度計(jì)分別測定提取液在470、649、665 nm處的吸光度，根據(jù)Arnon法計(jì)算各類質(zhì)體色素的含量。質(zhì)體色素含量測定重復(fù)3次，整個(gè)葉片的色素含量為葉片尖端、葉片中部和葉片基部三個(gè)部位色素含量的平均值。

計(jì)算公式:

1.3 數(shù)據(jù)處理

方差分析采用DPS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，常規(guī)分析和圖表采用Excel軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 質(zhì)體色素含量變化

表1顯示出云煙87不同時(shí)期不同葉位質(zhì)體色素含量變化差異。從表1可以看出，葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量表現(xiàn)出相同的變化趨勢。同一時(shí)期不同葉位葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量都表現(xiàn)為:上部葉＞中部葉＞下部葉，在打頂期，上部葉和中部葉差異不顯著，但都表現(xiàn)極顯著高于下部葉，打頂后10 d和20 d，則不同部位葉間差異達(dá)極顯著水平。同一部位不同時(shí)期葉片葉綠素含量變化則表現(xiàn)為，下部葉自打頂期后逐漸明顯減少，中部葉在打頂期至打頂后10 d減幅較明顯，隨后有少幅增加趨勢，而上部葉表現(xiàn)在打頂期后先升高，打頂后10 d后又明顯減少。不難發(fā)現(xiàn)，這一變化結(jié)果可能是由于在打頂期后，煙株下部葉生長基本停止，葉片逐步變黃，葉功能明顯變差，中部葉生長緩慢，處于葉功能維持和減弱狀態(tài)，而上部葉剛長出，正處于旺盛生長階段所致。

表1 云煙87不同葉位葉綠素含量(mg/g)比較Table 1 The chlorophyll content in different leaf position of Yunyan 87

云煙87不同葉位類胡蘿卜素的含量變化如表2所示。不同葉位類胡蘿卜素的含量變化在同一時(shí)期都表現(xiàn)為:上部葉＞中部葉＞下部葉，且葉位間存在極顯著差異，這一變化主要是由于植株生育后期葉片功能自下而上逐漸減弱所致。相同葉位不同時(shí)期類胡蘿卜素的含量則表現(xiàn)為，中部葉和下部葉自打頂后逐漸明顯減少，上部葉則打頂后至打頂后10 d有少幅增加趨勢，隨后明顯減少。由此可見，煙株中部葉和下部葉由于打頂期后葉片生長變緩和葉功能逐步減弱等原因，類胡蘿卜素逐漸下降，而上部葉則由于打頂后促進(jìn)了其快速生長以致類胡蘿卜有所增加，至打頂后20 d，葉片生長變慢，葉功能逐漸變差，類胡蘿卜素才開始減少。

2.2 葉綠素a與葉綠素b的比值

云煙87不同部位葉綠素a與葉綠素b的比值變化如圖1所示。由圖1可知，云煙87上部葉、中部葉和下部葉的葉綠素a與葉綠素b的比值都表現(xiàn)出下降趨勢。從表1可知，葉綠素a和葉綠素b的含量在煙株不同部位的變化為，上部葉＞中部葉＞下部葉，在打頂期、打頂后10 d、打頂后20 d上部葉葉綠素a和葉綠素b的含量都先增加后降低，在打頂后10 d，葉綠素b的含量增加比葉綠素a快，因此此階段兩者的比值也有所下降，打頂后20 d，葉綠素a和葉綠素b的含量都下降，兩者的比值也降低。中部葉和下部葉的葉綠素a和葉綠素b的含量在打頂期、打頂后10 d、打頂后20 d都是下降的，因此兩者的比值也呈下降趨勢。

表2 云煙87不同葉位類胡蘿卜素含量(mg/g)比較Table2 Different carotenoid content in different leaf position of Yunyan 87

圖1 云煙87不同部位葉綠素a/葉綠素b變化Fig.1 Chl.a/Chl.b changes in different leaf position of Yunyan 87

2.3 總?cè)~綠素與類胡蘿卜素的比值

云煙87不同部位總?cè)~綠素與類胡蘿卜素的比值變化如圖2所示。從圖2可以看出，煙株上部葉、中部葉和下部葉的總?cè)~綠素與類胡蘿卜素的比值都表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，且表現(xiàn)出上部葉＞中部葉＞下部葉。在打頂期，上部葉處于旺盛生長階段，總?cè)~綠素含量和類胡蘿卜素含量都比中部葉和下部葉高，在打頂后10 d，總?cè)~綠素含量增加，而類胡蘿卜素含量增加不明顯，所以兩者的比值升高，打頂后20 d，總?cè)~綠素和類胡蘿卜素的含量都降低，兩者的比值也下降。從表1、表2可知，中部葉和下部葉的總?cè)~綠素含量和類胡蘿卜素含量從打頂期開始都表現(xiàn)出下降趨勢，類胡蘿卜素的下降速度比總?cè)~綠素含量下降速度快，因此打頂后10 d，兩者的比值反而有所上升，打頂后20 d，中部葉和下部葉成熟度提高，總?cè)~綠素和類胡蘿卜素含量都明顯下降，兩者的比值也降低。

圖2 云煙87不同部位總?cè)~綠素/類胡蘿卜素變化Fig.2 Chlorophyll/Carotenoid changes in different leaf position of Yunyan 87

2.4 葉綠素含量和SPAD值的關(guān)系

煙草品種不同葉位各時(shí)期的葉綠素含量和SPAD值的相關(guān)性分析結(jié)果分別如圖3、4、5所示。云煙87煙葉葉綠素a含量與SPAD值的關(guān)系:上部葉的 R2=0.8972＊＊，中部葉的 R2=0.8826＊＊，下部葉的R2=0.9290＊＊，葉綠素b含量與SPAD值的關(guān)系:上部葉的 R2=0.9603＊＊，中部葉的 R2=0.8846＊＊，下部葉的 R2=0.8852＊＊，總?cè)~綠素含量與SPAD值的關(guān)系:上部葉的R2=0.9293＊＊，中部葉的 R2=0.8613＊＊，下部葉的 R2=0.9274＊＊，說明兩種方法所測得的煙草不同葉位各時(shí)期的葉綠素a含量、葉綠素b含量、總?cè)~綠素含量和SPAD值具有極顯著的相關(guān)性，且決定系數(shù)都比較高。

圖3 云煙87中部葉葉綠素與SPAD值的相關(guān)性Fig.3 Correlation between the chlorophyll content and the SPAD readings of the middle leaves in Yunyan 87

圖4 云煙87上部葉葉綠素與SPAD值的相關(guān)性Fig.4 Correlation between the chlorophyll content and the SPAD readings of the upside leaves in Yunyan 87

圖5 云煙87下部葉葉綠素與SPAD值的相關(guān)性Fig.5 Correlation between the chlorophyll content and the SPAD readings of the underside leaves in Yunyan 87

3 小結(jié)與討論

(1)前人的研究表明，同一品種在不同生育期質(zhì)體色素的含量有明顯差異［10～13］。本試驗(yàn)研究結(jié)果顯示，同一品種在不同時(shí)期葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素和類胡蘿卜素的含量變化都表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢。

(2)對葉綠素a與葉綠素b的比值進(jìn)行研究，結(jié)果表明:在煙草打頂－打頂后10 d期間，上部葉葉綠素a和葉綠素b的含量都在增加，但葉綠素a與葉綠素b的比值卻下降，說明成熟前期葉綠素b的增加速度要高于葉綠素a，但葉綠素b的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于葉綠素a，中部葉和下部葉葉綠素a和葉綠素b都呈減少趨勢以致二者比值隨之降低;在煙草打頂后10～20 d時(shí)，葉綠素a和葉綠素b的含量隨著煙葉成熟度的提高而下降，葉綠素a與葉綠素b的比值也減少。

(3)對總?cè)~綠素與類胡蘿卜素的比值進(jìn)行研究，結(jié)果表明:在煙草打頂－打頂后10 d期間，上部葉總?cè)~綠素的含量明顯增加，而類胡蘿卜素的含量增幅不大，造成總?cè)~綠素與類胡蘿卜素比值升高;在煙草打頂后10～20 d，總?cè)~綠素和類胡蘿卜素的含量都下降，二者的比值也隨之降低。

(4)試驗(yàn)結(jié)果表明:質(zhì)體色素的含量存在空間差異，隨著葉位的升高，質(zhì)體色素的含量也隨之增加，表現(xiàn)為:上部葉＞中部葉＞下部葉。煙葉質(zhì)體色素含量與其SPAD值存在相關(guān)關(guān)系［8，9］。本研究中云煙87成熟階段各個(gè)時(shí)期葉綠素含量與其SPAD值具有極顯著的正相關(guān)關(guān)系，不同葉片部位各時(shí)期葉綠素含量與其SPAD值也同樣具有極顯著的正相關(guān)關(guān)系，且決定系數(shù)R2值都比較高。因此，兩種方法測定葉綠素含量都具有可行性。在實(shí)際操作中，SPAD值可以快速的反映出葉綠素的相對含量，而通過試劑測定可以得出更精確的葉綠素含量值。

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