光照強(qiáng)度對(duì)雪茄煙葉片組織結(jié)構(gòu)及內(nèi)源激素含量的影響

吳曉穎 高華軍 王曉琳 吳元華 張娟 劉好寶 馬興華

摘要：遮蔭栽培是雪茄外包皮煙葉生產(chǎn)的關(guān)鍵栽培技術(shù)。為明確低光強(qiáng)對(duì)葉片形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響及其生理機(jī)制，在室內(nèi)模擬條件下，以雪茄品種H382為材料，設(shè)置高中低3個(gè)光照強(qiáng)度，分別為T200[20015umol（m2s）]T100[100：15umol（m2s）和T50[5Ot5umol/（m2-s）]，研究了光強(qiáng)對(duì)雪茄葉片的形態(tài)特征、葉片組織結(jié)構(gòu)及內(nèi)源激素含量的影響。結(jié)果表明，隨光強(qiáng)降低，葉長(zhǎng)、葉寬、葉面積及比葉面積顯著增加，單葉干質(zhì)量和比葉重顯著降低，植株干物質(zhì)積累量顯著降低。低光照強(qiáng)度T0）的葉片葉綠素含量低于中、高光照強(qiáng)度處理。中、低光強(qiáng)的葉片上、下表皮厚度低于高光強(qiáng)處理，隨光強(qiáng)減弱柵欄

組織變薄，海綿組織厚度表現(xiàn)為12001T501100，T50處理葉片的海綿組織細(xì)胞間隙大，組織疏松。光強(qiáng)減弱，葉片生長(zhǎng)素（IAA）和脫落酸（ABA）含量顯著降低，但赤霉素（GA）含量卻增加，而玉米素（2t）含量呈先增加后降低趨勢(shì)。可見，低光強(qiáng)一方面提高GA含量，降低ABA含量，促進(jìn)葉片發(fā)育;另一方面降低IAA含量和葉綠素含量，最終葉片變薄，干物質(zhì)積累量減少。

關(guān)鍵詞：雪茄;光照強(qiáng)度;葉片組織結(jié)構(gòu);內(nèi)源激素含量

雪茄外包皮（茄衣）煙葉是雪茄的外衣，是雪茄的精華部分，雪茄外包皮煙葉質(zhì)量的優(yōu)劣，是衡量雪茄煙質(zhì)量和檔次的重要因素之一。因此雪茄對(duì)外包皮煙葉的質(zhì)量要求較高，優(yōu)質(zhì)雪茄外包皮煙葉應(yīng)該具有大小適中、葉型較寬、葉脈細(xì)而不突、葉片薄且完整度好、無斑點(diǎn)或孔洞、組織細(xì)密、顏色均勻一致、彈性好、拉力強(qiáng)、燃燒均勻等質(zhì)量特征。遮蔭栽培是提升雪茄外包皮葉片質(zhì)量的關(guān)技術(shù)。通過遮蔭栽培，煙葉較薄且組織結(jié)構(gòu)細(xì)膩，符合高質(zhì)量的雪茄外包皮煙葉的要求。

光是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最重要的環(huán)境因子之一，不僅是植物進(jìn)行光合作用的驅(qū)動(dòng)力，也是作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)。研究顯示，遮蔭促進(jìn)了植物的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，變化最明顯的是植物進(jìn)行光合作用的主要器官一葉片。葉片形態(tài)具有高度可塑性，為了適應(yīng)光環(huán)境，植物可以產(chǎn)生葉片水平上的形態(tài)和生理變化。已有研究表明，弱光處理導(dǎo)致櫻桃蘿ト新葉片葉綠素含量下降，大豆凈光合速率（P）下降;長(zhǎng)期弱光條件導(dǎo)致馬鈴薯葉片變薄，葉面積變小;遮蔭下棉花子葉期子葉變薄，柵欄組織和海綿組織厚度減小，細(xì)胞間隙增大。

遮蔭栽培是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)雪茄外包皮煙葉的關(guān)鍵特色技術(shù)，但關(guān)于光強(qiáng)對(duì)雪茄葉片生長(zhǎng)發(fā)育的影響機(jī)理研究尚少。本文旨在通過模擬試驗(yàn)，從葉片形態(tài)建成與組織結(jié)構(gòu)、葉綠素含量及內(nèi)源激素含量等方面解析光強(qiáng)對(duì)葉片生長(zhǎng)發(fā)育影響的生理機(jī)制，豐富雪茄遮蔭栽培理論與技術(shù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試雪茄煙品種為BESNOH382，由中國(guó)煙草總公司海南省公司?？谘┣蜒芯克峁?/p>

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2019年7-10月在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所青島試驗(yàn)基地進(jìn)行。采用托盤育苗方式培育煙苗，長(zhǎng)至6葉1心時(shí)，選取長(zhǎng)勢(shì)一致的煙株移栽至塑料花盆，放置于人工氣候室進(jìn)行光照處理。人工氣候室晝夜溫度分別為28℃和24℃，相對(duì)濕度為（60士5）%，光周期為晝夜15h9h。設(shè)置高中低3種光照強(qiáng)度，分別為T200[200：15umol（m2s），T100[10015mol（m2s）]和T50[5015mol（m2s）]。采用可升降的LED紅藍(lán)光源控制光強(qiáng)（RB：3.52），利用光合作用測(cè)定儀（L-6800，LI-COR，美國(guó)）測(cè)定其有效輻射強(qiáng)度。每個(gè)光強(qiáng)處理種植24盆，處理前標(biāo)記新生葉片，光照處理10d后對(duì)該葉片進(jìn)行樣品采集和指標(biāo)測(cè)定。煙苗生長(zhǎng)過程中水分供應(yīng)充足。

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法

.3.1生物量與比葉重的測(cè)定光照處理10d，每個(gè)處理隨機(jī)采集3株，收獲完整植株，水洗去除根部土壤，擦凈水分后，根、莖、葉分別測(cè)定鮮質(zhì)量然后105℃殺青0.5h，80℃烘干，稱干質(zhì)量，計(jì)算生物量。另選3株煙苗的標(biāo)記葉片，測(cè)量葉長(zhǎng)葉寬后稱單葉鮮質(zhì)量，并用數(shù)碼相機(jī)和Adobe Photoshop C（2019軟件2測(cè)量葉片面積，然后80℃烘干測(cè)定干質(zhì)量。比葉重（g/m2）=葉片干質(zhì)量（g）/葉片面積（cm2）;比葉面積（m2/g）=葉片面積（cm2）葉片干質(zhì)量（g）

1.3.2葉片光合色素含量測(cè)定每個(gè)處理隨機(jī)采集3片標(biāo)記葉片，用直徑為12.5mm的打孔器打孔（避開葉脈），剪成約1mm細(xì)絲狀，放入盛有5mL80%的丙酮溶液的刻度試管中，參照舒展等1的方法進(jìn)行測(cè)定和計(jì)算色素含量。

1.3.3葉片組織結(jié)構(gòu)分析處理10d后隨機(jī)選取3片標(biāo)記葉，打孔取樣，放入70%的FAA固定液（甲醛、冰醋酸、酒精體積比5：5：90）中4℃保存。用乙醇溶液梯度脫水，石蠟包埋切片，番紅（1%）固綠（0.5%）染色，光學(xué)顯微鏡（LEICADMC2900，中國(guó)）下觀察，并捕獲觀圖像。用Image J測(cè)量葉片上、下表皮、柵欄組織、海綿組織厚度，計(jì)算葉片厚度。

1.3.4葉片內(nèi)源激素含量測(cè)定將取得的葉片樣品迅速用液氮處理后，置-80C冰箱保存，供測(cè)定植物激素用。葉片中生長(zhǎng)素（IAA）、脫落酸（ABA）、赤霉素（GA3）、玉米素（Z）含量采用HIPLC-MS/MS方法進(jìn)行檢測(cè)。

1.4數(shù)據(jù)分析與處理

采用Excel2019軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和作圖，SAS9.1進(jìn)行單因素方差分析（One-way ANOVA），采用LSD法比較處理間的差異顯著性<0.05）。

2結(jié)果

2.1光照強(qiáng)度對(duì)雪茄煙葉片形態(tài)建成和物質(zhì)積累的影響

表1示出，T100和T50處理的葉長(zhǎng)、葉寬、葉面積值均大于T200，且T100與T200間差異顯著。與200相比，T100和T50葉長(zhǎng)分別增加11.11%和3.86%6，葉寬分別增加12.73%和8.18%，葉寬對(duì)弱光的響應(yīng)更明顯。隨光強(qiáng)降低，單葉干質(zhì)量和比葉重顯著降低，相反，比葉面積顯著增大。T50的根系鮮質(zhì)量顯著低于T100和T200，但各處理的莖稈和葉片及植株鮮質(zhì)量無顯著差異。T50的根系干質(zhì)量顯著低于T100和1200，莖稈和葉片的干質(zhì)量及整株的干質(zhì)量隨光強(qiáng)降低而顯著降低?？梢?，光照強(qiáng)度顯著影響了葉片形態(tài)建成和物質(zhì)積累，低光強(qiáng)通過增加葉長(zhǎng)和葉寬提高了葉面積，但降低了器官干物質(zhì)積累量。

2.2光照強(qiáng)度對(duì)雪茄煙葉片葉綠素含量的影響

由表2可知，光照強(qiáng)度顯著影響了葉綠素a含量，T50處理分比200和T100低22.4%6和249%，T100高于T200，但差異不顯著;光照強(qiáng)度對(duì)葉綠素b含量無顯著影響。由于低光照強(qiáng)度顯著降低了葉綠素a的含量，因此葉綠素a+b含量和葉綠素a/b均表現(xiàn)為T50處理顯著低于其他處理。說明，低光照強(qiáng)度通過降低葉綠素a的含量降低了總的葉綠素含量，進(jìn)而影響了葉片的光合作用。

2.3光照強(qiáng)度對(duì)雪茄煙葉片組織結(jié)構(gòu)的影響

光照強(qiáng)度對(duì)葉片組織結(jié)構(gòu)影響顯著（表3、圖1）。隨光強(qiáng)降低，葉片上、下表皮厚度顯著降低T50和1T100上表皮厚度分別僅為1200的52.5%和49.1%，下表皮厚度僅為47.5%和39.4%，但T50和T100處理間無顯著差異。隨光強(qiáng)降低，葉片柵欄組織厚度顯著降低，且排列由緊密、規(guī)則逐漸變?yōu)槭杷伞o序（圖1）。對(duì)海綿組織及葉片總厚度而言，T100處理的厚度最小，T50次之，T200最厚處理間差異顯著?？梢姡鈴?qiáng)對(duì)葉片各組織結(jié)構(gòu)具有顯著影響，光強(qiáng)減弱，各組織厚度降低，排列趨向疏松;而更低光強(qiáng)通過進(jìn)一步增加海綿組織的細(xì)胞間隙，使其排列更加疏松（圖1），提高了海綿組織厚度。

2.4光照強(qiáng)度對(duì)雪茄煙葉片植物源激素的影響

由圖2可知，低光強(qiáng)處理顯著降低了葉片生長(zhǎng)素（IAA）的含量，T50處理分別比T100和T200降低了28.49%6和29.9%。隨光強(qiáng)減弱，葉片脫落酸（ABA）含量逐漸下降，處理間差異顯著。赤霉素（GA3）含量對(duì)光強(qiáng)變化的響應(yīng)趨勢(shì)與IAA和ABA相反，光強(qiáng)越低，GA3含量越高。玉米素（Z）含量T100處理最高，其次是T200處理，T50處理含量最低，處理間差異顯著。

3討論

光是影響植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要環(huán)境因素，光照的變化會(huì)影響植物的生長(zhǎng)、形態(tài)、解剖、生理和細(xì)胞生物化學(xué)的各個(gè)方面，植物也通過這種改變適應(yīng)不同的光環(huán)境，維持一定的光合能力和生命活動(dòng)1。作為植物制造有機(jī)物的重要器官，葉片的形態(tài)和功能影響著植物的物質(zhì)生產(chǎn)能力。其中，葉大小可以影響植物對(duì)光的截取和碳獲取能力，并且在不同生境中差別很大，具有較大的可塑性。本研究結(jié)果表明，光強(qiáng)對(duì)葉片大小和結(jié)構(gòu)具有顯著影響，隨光強(qiáng)降低，葉長(zhǎng)葉寬增加，葉面積增加，說明在低光照強(qiáng)度下，葉片通過增加受光面積來維持光合能力是一種主動(dòng)適應(yīng)弱光環(huán)境的策略。比葉面積表示的是獲得一定干物質(zhì)所需要的捕光表面積。本研究中，隨光照強(qiáng)度的降低，比葉面積顯著增加，說明低光強(qiáng)條件下雪茄葉片的光攔截效率較高1。葉片結(jié)構(gòu)的可塑性是衡量植物適應(yīng)光環(huán)境改變的重要指標(biāo)。研究認(rèn)為，葉片變薄、表皮結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、海綿組織疏松是葉片適應(yīng)弱光的一種適應(yīng)特性。本研究結(jié)果表明，隨光照強(qiáng)度的弱，葉片厚度明顯變薄，上下表皮厚度、柵欄組織和海綿組織厚度均降低，而且組織排列疏松，說明雪茄葉片在組織結(jié)構(gòu)上對(duì)弱光環(huán)境做出了適應(yīng)性改變，特別是低光照處理（T50），為進(jìn)一步適應(yīng)弱光脅迫，組織結(jié)構(gòu)變化更加劇烈，柵欄組織細(xì)胞空隙更大，排列更疏松（圖1）。葉肉細(xì)胞是葉綠體的儲(chǔ)存場(chǎng)所，是進(jìn)行光合作用的主要場(chǎng)所，因此光強(qiáng)減弱造成的柵欄組織厚度降低將影響葉片的光合能力。同時(shí)本研究發(fā)現(xiàn)光強(qiáng)減弱導(dǎo)致葉片葉綠素含量下降（表2）。因此，雖然低光強(qiáng)增加了葉片的捕光面積和光攔截效率，但在光強(qiáng)減弱、柵欄組織厚度減小和葉綠素含量降低等因素的共同作用下光合能力最終可能下降，表現(xiàn)為低光強(qiáng)處理的植株干物質(zhì)積累量較少（表1）。植物內(nèi)源激素在調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育中起著重要作用。研究表明，植物在遇到逆境或光照脅迫時(shí)植物體內(nèi)各種激素會(huì)發(fā)生不同程度的升高或降低，調(diào)節(jié)植物生理活動(dòng)22。前人研究發(fā)現(xiàn)，遮蔭降低了葉片中IAA、GA3、Zt的含量，提高了ABA的含量。本研究結(jié)果表明，光強(qiáng)對(duì)葉片內(nèi)源激素含量具有明顯影響，IAA的含量隨光強(qiáng)減弱而降低，這與上述研究結(jié)果一致，但ABA含量隨光強(qiáng)減弱表現(xiàn)為降低，GA3含量隨光強(qiáng)減弱增加，玉米素（Zt含量隨光強(qiáng)減弱呈先增加后降低趨勢(shì)，以T100處理最高，這可能是葉片響應(yīng)弱光脅迫的一種方式。ABA主要對(duì)細(xì)胞的分裂與伸長(zhǎng)起抑制作用，抑制根、莖、葉等器官的生長(zhǎng)2，葉片ABA含量減少有利于減弱對(duì)葉片生長(zhǎng)的抑制作用。GA3具有促進(jìn)葉片生長(zhǎng)、維持葉片功能的作用，GA3含量升高促進(jìn)了葉片的生長(zhǎng)2。玉米素是細(xì)胞分裂素的一種，具有通過促進(jìn)細(xì)胞橫向生長(zhǎng)擴(kuò)大細(xì)胞體積的作用。本研究中，玉米素含量隨光照強(qiáng)度降低呈先增加后降低的趨勢(shì)，特別是在（5015）umol/（m2-s）光強(qiáng)下含量顯著低于其他光強(qiáng)，主要是由于此光強(qiáng)近乎黑暗環(huán)境在這種條件下可能造成了玉米素合成基因的下調(diào)或降解基因的上調(diào)2。因此在不同內(nèi)源激素的協(xié)同作用下，促進(jìn)了低光照條件下葉片的伸長(zhǎng)和增寬提高了葉面積。

4結(jié)論

光照強(qiáng)度對(duì)雪茄葉片生長(zhǎng)及內(nèi)源激素含量具有顯著影響。與高光照強(qiáng)度相比，中低光照強(qiáng)度提高了葉片GA3和t等內(nèi)源生長(zhǎng)素的含量，促進(jìn)了片的生長(zhǎng)，具有較大的葉長(zhǎng)、葉寬和葉面積，提高了捕光面積，降低了葉片厚度、葉綠素含量和干物質(zhì)積累量。本試驗(yàn)條件下，（00生15）umol（m2s）光強(qiáng)有利于雪茄葉片形態(tài)和葉片組織結(jié)構(gòu)建成。

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