煙草中性致香物質(zhì)的配合力研究

陳紹嘅，劉洋，丁飛

(貴州大學(xué)，貴州省煙草品質(zhì)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴陽 550025)

煙草中性致香物質(zhì)的配合力研究

陳紹嘅，劉洋，丁飛

(貴州大學(xué)，貴州省煙草品質(zhì)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴陽 550025)

為了使混合型卷煙由原來的物理混合向化學(xué)混合轉(zhuǎn)變，利用 9 個烤煙品種（系）及一個白肋煙品種（TN90），按NCⅡ交配設(shè)計(jì)配制 25個雜交組合。對煙草中性致香物質(zhì)的配合力進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，煙草中性致香物質(zhì)的遺傳特性主要受基因非加性效應(yīng)控制。通過中性致香物質(zhì)在各親本材料中一般配合力（GCA）效應(yīng)的綜合表現(xiàn)，Va116、紅花大金元是較為理想的親本；綜合中性致香物質(zhì)在各組合間的特殊配合力（SCA）表現(xiàn)，較理想的組合有 NC82×紅花大金元、NC2326 ×TN90、Va116×GDH88 和 G140×TN90。

煙草；品種；中性致香物質(zhì)；配合力

煙草香氣成分是評價煙葉及卷煙質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。提高煙葉香氣、改進(jìn)煙葉香吃味的研究，已成為近年來國內(nèi)外煙草行業(yè)發(fā)展研究的熱點(diǎn)和主攻方向。影響煙草香氣物質(zhì)形成及香型風(fēng)格的因素較多，但基因型差異是最關(guān)鍵的內(nèi)因之一。李天福等[1]研究表明，品種對煙草香吃味的最大貢獻(xiàn)率達(dá) 50%左右，是影響煙葉香吃味的第一因子。煙草的香味是由多種具有特定香味特征的香氣物質(zhì)共同作用的結(jié)果，不同的致香物質(zhì)由于其性質(zhì)、化學(xué)結(jié)構(gòu)等的差異而具有不同的香味風(fēng)格[2]。而有關(guān)白肋煙香氣成分含量的研究方面，柴家榮等[3]研究了不同品種白肋煙的香氣前提物降解產(chǎn)物與品質(zhì)的關(guān)系。但目前由于對煙草香氣物質(zhì)在同種類型間研究較多，不同類型間研究較少。特別是對煙草香氣性狀的遺傳機(jī)制了解較少，常用的感官評價主觀性較強(qiáng)，很難對香氣性狀進(jìn)行準(zhǔn)確客觀性描述。為此，本研究以具有典型的白肋煙風(fēng)格(TN90)品種和 9個烤煙品種(系)為材料，對煙草中性致香物質(zhì)的配合力進(jìn)行了研究，旨在為混合型卷煙的發(fā)展提供科學(xué)理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

實(shí)驗(yàn)材料為貴州大學(xué)煙草品質(zhì)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自育煙草種質(zhì) GDH88 及煙草常用種質(zhì)(G80、G140、NC82、NC2326、K326、Va116、白肋煙TN90、紅花大金元、革新 3 號)。GDH88 是貴州大學(xué)利用單倍體技術(shù)創(chuàng)制的烤煙 DH系，以 GDH88為親本已經(jīng)選育出 GY8、GY0802 等通過農(nóng)業(yè)評審的優(yōu)良雜交組合。

1.2 試驗(yàn)方法

1.3 統(tǒng)計(jì)分析方法

配合力分析采用不完全雙列雜交模式結(jié)合Excel和 DPS 7.05 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié) 果

2.1 中性致香物質(zhì)含量的方差分析

香味物質(zhì)有多種分類方法，如按化學(xué)功能團(tuán)分類、按香味前體物分類和按二者混合分類。為了便于分析，在此采用了按香味前體物分類的方法。中性致香物質(zhì)可分為5大類:類胡蘿卜素降解產(chǎn)物、芳香族氨基酸裂解產(chǎn)物、西柏烷類降解產(chǎn)物、棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、新植二烯[5]。

25 個雜交組合間中性致香物質(zhì)含量的方差分析結(jié)果(表 1)表明，不同組合的中性致香物質(zhì)含量在各處理間均存在極顯著差異，說明參試的組合間在中性致香物質(zhì)上存在真實(shí)的遺傳差異，因此可進(jìn)一步配合力方差分析。

表1 中性致香物質(zhì)含量的方差分析Table 1 Variance analysis of the contents of aroma substances

2.2 中性致香物質(zhì)含量的配合力方差分析

配合力方差分析結(jié)果(表 2)表明，P1、P2對中性致香物質(zhì)中的棕色化產(chǎn)物類、芳香族氨基酸裂解產(chǎn)物、類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物無差異，西柏烷類降解產(chǎn)物在 P1中差異不顯著，P1和 P2親本材料中新植二烯分別達(dá)極顯著差異，說明該性狀在 P1和P2親本材料中存在明顯的極顯著加性效應(yīng)差異，這與10份煙草種質(zhì)有豐富的遺傳基礎(chǔ)有很大的關(guān)系。中性致香物質(zhì)的含量在各個組合間方差均達(dá)到極顯著水平，說明特殊配合力方差達(dá)顯著的性狀同時受到基因的加性效應(yīng)和非加性效應(yīng)的影響，這表明同一親本的不同組合效應(yīng)是不同的。

2.3 一般配合力效應(yīng)值（GCA）分析

一般配合力受基因的加性效應(yīng)控制，是可穩(wěn)定遺傳的部分。一般配合力高，即表示有利基因的頻率高，它既是產(chǎn)生雜種優(yōu)勢的基礎(chǔ)，也是進(jìn)行選擇的重要指標(biāo)。親本的一般配合力效應(yīng)值(表 3)，氨基酸與糖類作用的棕色化反應(yīng)產(chǎn)物既具有香氣，而且還具有顏色，香氣的優(yōu)劣與這些物質(zhì)有重要關(guān)系。煙葉醇化后的堅(jiān)果香、甜香、爆米花香等優(yōu)質(zhì)香氣與這些化合物有很大關(guān)系[6]。在改善煙葉棕色化產(chǎn)物類作為育種目標(biāo)時，以棕色化產(chǎn)物類為正向效應(yīng)的親本為優(yōu)，就棕色化產(chǎn)物類而言，K326、G140 為好，他們的 GCA 較高，分別為 1.022、0.556，NC82 次之，為 0.450；NC2326、Va116 以及貴大自育種質(zhì) GDH88 和白肋煙(TN90)的 GCA 表現(xiàn)出負(fù)向效應(yīng)。

表2 配合力方差分析Table2 Analysis of variance on combining ability

芳香族氨基酸裂解產(chǎn)物是煙葉中另一類致香物質(zhì)，GCA 最大的是 Va116，其值為 2.2749，自育種質(zhì) GDH88 以 1.8226 的 GCA 效應(yīng)值排列第二，具有典型的白肋煙風(fēng)格品種(TN90)排列第三，其GCA 效應(yīng)值為 0.8433，最小的是 NC2326，其值為-3.3112。

類胡蘿卜素是煙葉中最重要的萜烯類化合物之一，在成熟調(diào)制陳化過程中降解產(chǎn)生多種重要的致香成分[2]。在所參試品種(系)中，類胡蘿卜素降解產(chǎn)物 GCA 表現(xiàn)最大的是 Va116，其 GCA 效應(yīng)值為 3.6808，紅花大金元次之達(dá) 3.1838。最小的是革新 3 號，其 GCA 效應(yīng)值為-2.2469。TN90 在類胡蘿卜素降解產(chǎn)物中的 GCA 效應(yīng)表現(xiàn)為負(fù)向效應(yīng)，其值為-1.1892。

西柏烷類是煙葉腺毛分泌物的重要成分，西柏三烯的降解產(chǎn)物是煙草中含量最豐富的中性香味物質(zhì)之一——茄酮的來源。西柏烷類降解產(chǎn)物 GCA效應(yīng)值最大的 3 個品種是 K326、紅花大金元、NC82，其值依次為 4.2306、3.1549、2.7399。最小的是自育種質(zhì) GDH88，其 GCA 效應(yīng)值達(dá)-3.9472。

新植二烯為煙葉重要的萜烯類化合物，其本身不僅具有一定的香氣，而且可分解轉(zhuǎn)化形成低分子香味成分。新植二烯對煙葉香氣的閾值較高，含量低時，難于奏效。周冀衡等[7]研究發(fā)現(xiàn)，濃香型和中間香型烤煙的新植二烯的含量和比例均低于清香型烤煙。在改良煙葉香型風(fēng)格為育種目標(biāo)時，特別是在濃香型和中間型風(fēng)格上，以革新3號表現(xiàn)較好，其值為-265.3232，其次是 K326，GCA 效應(yīng)值為-219.9484；在改良煙草清香型風(fēng)格為育種目標(biāo)時，以 G80 表現(xiàn)較好，GCA 效應(yīng)值為 221.0598，其次是具有典型的白肋煙風(fēng)格品種(TN90)。

綜合這 5大類致香物質(zhì)在所參試親本中的GCA 效應(yīng)的表現(xiàn)，Va116、紅花大金元是較好的親本，在分離世代中可望選出優(yōu)質(zhì)的后代。特別是具有典型的白肋煙風(fēng)格品種(TN90)，在芳香族氨基酸裂解產(chǎn)物、新植二烯的 GCA 效應(yīng)上表現(xiàn)為正向效應(yīng)，在以后改善煙草香型風(fēng)格上也是非常值得應(yīng)用的親本材料，尤其是為混合型卷煙提供材料，使混合型卷煙由原來的物理混合向化學(xué)混合轉(zhuǎn)變提供理論支撐。而其他親本可根據(jù)所需改良目的不同進(jìn)行相關(guān)的選擇。

表3 親本的一般配合力（GCA）效應(yīng)值Table 3 Effect value of parent general combining ability

2.4 雜交組合間中性致香物質(zhì)特殊配合力效應(yīng)值（SCA）分析

特殊配合力效應(yīng)分析的主要目的是發(fā)掘新的雜種優(yōu)勢群及雜種優(yōu)勢配對模式，作為中長期煙草育種的優(yōu)良基因庫[8]。為此選用具有典型的白肋煙風(fēng)格品種(TN90)、貴州大學(xué)自育種質(zhì) GDH88 和烤煙常用種質(zhì)進(jìn)行同種類型間及其不同類型間組配，研究其中性致香物質(zhì)的特殊配合力效應(yīng)(表 4)。結(jié)果表明，同一性狀不同組合及同一組合不同性狀間的 SCA 差異很大，表明各組合基因非加性效應(yīng)的多樣性。棕色化產(chǎn)物類的 SCA 變異范圍為-3.115～2.595，其 SCA 最高的組合為 G140×TN90，效應(yīng)值為 2.595；其次是 NC82×紅花大金元，達(dá)2.090；最低組合為 G140×革新 3 號，其效應(yīng)值為-3.115；芳香族氨基酸裂解產(chǎn)物的 SCA 變異范圍為-9.300～9.246，其 SCA 較高的組合有 K326×TN90、K326×GDH88、NC82×紅花大金元，效應(yīng)值分別為 9.246、5.518、5.447，SCA 最低的是 NC82×TN90，效應(yīng)值為-9.300；類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物在所參試的組合中 SCA 都較高的組合有 Va116×紅花大金元、NC2326×TN90、G140×TN90，最低的組合為Va116×TN90；西柏烷類降解產(chǎn)物的 SCA 最高的組合為 NC82×紅花大金元，效應(yīng)值為 6.423，其次是K326×革新 3 號，SCA 效應(yīng)值為 5.593，西柏烷類降解產(chǎn)物的 SCA 最低的組合為 NC82×G80，效應(yīng)值達(dá)-6.462；新植二烯的 SCA 效應(yīng)值最大的是 K326 ×革新 3 號，其值為 180.049，其次是 NC82×TN90，SCA 效應(yīng)值達(dá) 135.026，最低的是 K326×TN90，SCA 效應(yīng)值為-172.597。

綜合5大類致香物質(zhì)在各組合間的 SCA表現(xiàn)，較理想的組合有 NC82×紅花大金元、NC2326× TN90、Va116×GDH88 和 G140×TN90，說明這些組合在育種實(shí)踐中有重要的利用價值。

表4 25個組合的特殊配合力效應(yīng)Table 4 The value of the 25 traits SCA for the tobaccos

3 討 論

關(guān)于煙草香氣成分的研究已有很多相關(guān)報道，不同煙草類型在致香成分上具有一定的相似性，但相互間煙葉的香氣質(zhì)和香氣量差異很大，但基因型是影響煙草香氣品質(zhì)的根本內(nèi)在因素[1]。鑒于遺傳因素對煙草香氣品質(zhì)的重要作用，我國煙草育種研究者從發(fā)掘和改良煙草香氣遺傳基礎(chǔ)研究方面做了不懈的努力。20 世紀(jì) 60 年代，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所選育出具有特殊香味的烤煙品種大白筋 599、革新 3 號等，并以大白筋 599 作為提高煙草香氣品質(zhì)的種質(zhì)，與 G28等品種雜交，獲得了帶有特殊香氣的 3002、7611 等特香型品系[9]。常愛霞等[10]特 香 型 烤 煙香 氣 成分 檢 測 及 香氣 形 狀遺 傳 分析表明，大白筋 599 的特殊香氣質(zhì)受顯性單基因控制，而香氣量可能受不完全顯性或微效多基因控制。上述研究成果為煙草香氣品質(zhì)的遺傳分析起到了一定的推動作用，但關(guān)于煙草香氣遺傳理論與方法的研究仍然很有限，從而在一定程度上制約了我國煙葉香氣品質(zhì)的提高。

本研究以具有典型的白肋煙風(fēng)格品種(TN90)、貴州大學(xué)自育種質(zhì)GDH88和烤煙常用種質(zhì)為材料，按 NCⅡ設(shè)計(jì)方法配制 25個雜交組合。探討其煙草中性致香物質(zhì)含量的 GCA和 SCA效應(yīng)。結(jié)果表明，在 P1和 P2親本材料中新植二烯分別達(dá)極顯著差異，說明該性狀在 P1和 P2親本材料中存在明顯的極顯著加性效應(yīng)差異，主要受到基因的加性效應(yīng)影響。其他4類煙草致香物質(zhì)同時受到基因的加性效應(yīng)和非加性效應(yīng)的影響。綜合這 5大類致香物質(zhì)在所參試親本中的 GCA 效應(yīng)的表現(xiàn)，Va116、紅花大金元是較好的親本，在分離世代中可望選出優(yōu)質(zhì)后代。特別是具有典型的白肋煙風(fēng)格品種(TN90)，在芳香族氨基酸裂解產(chǎn)物、新植二烯的 GCA 效應(yīng)上表現(xiàn)為正向效應(yīng)，在以后改善煙草香型風(fēng)格上也是非常值得應(yīng)用的親本材料。而其他親本能根據(jù)所需改良目的不同進(jìn)行相關(guān)的選擇。綜合5大類致香物質(zhì)在各組合間的 SCA 表現(xiàn)，在對煙草選育特殊香吃味風(fēng)格品種時，較理想的組合有 NC82×紅花大金元 、 NC2326×TN90、Va116× GDH88、G140× TN90，說明這些組合在育種實(shí)踐中有重要的利用價值。尤其是為混合型卷煙提供材料，使混合型卷煙由原來的物理混合向化學(xué)混合轉(zhuǎn)變提供理論支撐。由于對煙草致香物質(zhì)的研究大多數(shù)在同類型間研究較多，不同類型間研究尚未見報道，本研究中對不同類型間煙草中性致香物質(zhì)的配合力效應(yīng)表現(xiàn)還需進(jìn)一步的研究。

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CHEN Shaokai, LIU Yang, DING Fei
(Guizhou University, Guizhou Key Laboratory for Tobacco Quality, Guiyang 550025, China）

To make blended cigarettes to transfer from original physical mixture to chemical mixture, by using NC II design, 25 crosses were acquired from 9 tobacco varieties (lines) and a burley tobacco variety TN90, and in which the neutral aroma of tobacco combining ability were analyzed. The results showed that the genetic characteristics of the three main flavoring substances affecting the tobacco flavor style mainly controlled by non-additive gene effects. Through comprehensive performance in the parent material of general combining ability（GCA）effect by neutral aroma components, the Va116, Honghuadajinyuan were ideal parent; for the comprehensive neutral aroma components in various combinations by specific combining ability （SCA）performance, the ideal combination include: NC82 × Honghuadajinyuan, NC2326 × TN90, and Va116 × GDH88, G140 × TN90.

tobacco; variety; neutral Aroma; combining ability

S572.03

1007-5119（2014）04-0006-05 DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2014.04.002

陳紹凱，男，碩士研究生，研究方向?yàn)闊煵葸z傳育種。E-mail:1013535556@qq.com

2013-07-14

2013-10-14

Combining Ability of Tobacco Neutral Fragrant Substance