氣象因子對高香氣烤煙品種主要香味前體物含量的影響*

劉冰洋 張小全** 張鋆鋆 許志文 彭玉富 楊立均 張廣普 楊鐵釗

?

氣象因子對高香氣烤煙品種主要香味前體物含量的影響*

劉冰洋1張小全1**張鋆鋆1許志文1彭玉富2楊立均3張廣普1楊鐵釗1

(1. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院 鄭州 450002; 2. 河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心 鄭州 450000; 3. 河南省煙草公司駐馬店市公司 駐馬店 463000)

為研究氣象因子對高香氣烤煙品種主要香味前體物質(zhì)含量的影響, 以烤煙品種‘云煙87’為對照, 對高香氣烤煙品種‘豫煙11號’在5個(gè)不同地點(diǎn)的主要香味前體物質(zhì)含量進(jìn)行了比較, 并分別對2個(gè)品種的香味前體物質(zhì)與氣象因子進(jìn)行了關(guān)聯(lián)度分析。研究結(jié)果表明: ‘豫煙11號’主要香味前體物質(zhì)含量在每個(gè)地點(diǎn)均顯著高于‘云煙87’。煙葉類胡蘿卜素在低緯度地區(qū)的含量顯著低于高緯度地區(qū), 多酚類物質(zhì)的含量隨著海拔降低、成熟期光照時(shí)數(shù)增加而逐漸增加, 葉片腺毛分泌物整體上高緯度地區(qū)的含量顯著高于低緯度地區(qū), 以河南盧氏的含量最高。2個(gè)品種的煙葉類胡蘿卜素含量受成熟期日照時(shí)數(shù)、旺長期平均氣溫等光溫因素影響較大, 而煙葉大田生長期間日照時(shí)數(shù)的長短對多酚類物質(zhì)含量影響較大。2個(gè)品種的煙葉石油醚提取物和腺毛分泌物含量與氣候因素的灰色關(guān)聯(lián)度趨勢有較大差異, ‘豫煙11號’煙葉石油醚提取物含量受煙葉生長期間的日照時(shí)數(shù)影響較大, ‘云煙87’則受平均氣溫的影響較大?！?1號’煙葉腺毛分泌物含量受成熟期日照時(shí)數(shù)和旺長期平均氣溫等的影響較大, ‘云煙87’則受伸根期平均氣溫、成熟期蒸發(fā)量和成熟期平均氣溫等的影響較大。高香氣烤煙品種‘豫煙11號’在選擇種植區(qū)域時(shí), 應(yīng)充分考慮成熟期日照時(shí)數(shù)和旺長期平均氣溫對品質(zhì)的影響。

烤煙 高香氣品種 氣象因子 香氣前體物 灰色關(guān)聯(lián)

煙草香味物質(zhì)的含量對煙葉的內(nèi)在質(zhì)量有重要影響, 決定煙葉的香氣品質(zhì)。煙草香味物質(zhì)大部分是次生代謝產(chǎn)物, 這些致香物質(zhì)合成和積累受生態(tài)、品種、栽培措施等條件的影響[1-4]。品種是決定煙葉風(fēng)格和質(zhì)量的內(nèi)在因素, 品種內(nèi)含基因的表達(dá)方式和水平受環(huán)境條件的影響, 在煙草的生長過程中, 生態(tài)條件和栽培措施極大地影響著煙草碳氮代謝相關(guān)基因的表達(dá), 并最終通過影響煙葉化學(xué)成分和主要次生代謝產(chǎn)物的含量及比例, 對煙葉品質(zhì)產(chǎn)生重要影響。長期以來, 人們從生態(tài)環(huán)境[5-7]、品種[8]、栽培措施[9]、調(diào)制[10]等與煙葉質(zhì)量的關(guān)系方面開展了大量研究。生態(tài)因素中, 氣候因子對煙葉質(zhì)量的影響較大[11-14], 人們圍繞氣候因子與煙葉香氣物質(zhì)的關(guān)系開展了系列研究, 但大多局限在某一特定地區(qū)的單一氣候因子與烤煙香氣物質(zhì)之間關(guān)系研究。

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)從煙葉腺毛分泌物入手, 把提高葉面致香物質(zhì)含量作為培育高香氣品種的一個(gè)突破口[15-17], 以優(yōu)質(zhì)、抗病、高香氣為選育目標(biāo), 培育出了一個(gè)具有高香氣特征的烤煙雜交種‘豫煙11號’, 其特點(diǎn)是香氣量大、致香物質(zhì)含量高, 但是在不同生態(tài)條件下, 其高香氣特征有差異?！茻?7’是目前我國廣大煙區(qū)種植面積最大的烤煙品種, 具有適應(yīng)性廣、煙葉質(zhì)量優(yōu)等特點(diǎn)。本文以‘豫煙11號’和‘云煙87’為材料, 研究了2個(gè)品種在5個(gè)不同經(jīng)緯度及海拔地點(diǎn)的主要香味前體物質(zhì)含量差異, 分析氣象條件與香味前體物質(zhì)的灰色關(guān)聯(lián)度, 以期為高香氣烤煙品種‘豫煙11號’煙葉生產(chǎn)的良種、良態(tài)、良法配套栽培提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試烤煙品種為‘豫煙11號’及‘云煙87’?！?1號’是河南農(nóng)業(yè)大學(xué)選育的一個(gè)高香氣烤煙雜交種, 2013年通過全國煙草品種審定委員會審定。‘云煙87’是目前我國煙區(qū)的主栽烤煙品種。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2011年在氣象條件差異較大的5個(gè)植煙縣進(jìn)行。用手持式GPS測定各試驗(yàn)點(diǎn)的海拔與經(jīng)緯度。各試驗(yàn)點(diǎn)地理信息分別為貴州畢節(jié)威寧縣(海拔2 119 m, 103°59′E, 26°45′N)、貴州黔東南施秉縣(海拔823 m, 108°09′E, 27°09′N)、河南三門峽盧氏縣(海拔799 m, 111°09′E, 34°09′N)、河南南陽內(nèi)鄉(xiāng)縣(海拔356 m, 111°94′E, 33°03′N)、河南許昌禹州市(海拔140 m, 113°46′E, 34°20′N)。

各試點(diǎn)土壤類型和肥力狀況移栽前取樣測定, 威寧縣為粉壤土, 有機(jī)質(zhì)14.18 g·kg-1, 堿解氮118.95 mg·kg-1, 有效磷45.65mg·kg-1, 有效鉀244.44mg·kg-1; 施秉縣為紅褐壤, 有機(jī)質(zhì)33.00 g·kg-1,堿解氮155.50 mg·kg-1, 有效磷44.85 mg·kg-1, 有效鉀233.38 mg·kg-1; 盧氏縣為黃土, 有機(jī)質(zhì)25.43 g·kg-1, 堿解氮105.43 mg·kg-1, 有效磷34.56 mg·kg-1, 有效鉀225.36 mg·kg-1; 內(nèi)鄉(xiāng)縣為黃褐土, 有機(jī)質(zhì)15.58 g·kg-1, 堿解氮158.51 mg·kg-1, 有效磷35.86 mg·kg-1, 有效鉀158.66 mg·kg-1; 禹州市為褐土, 有機(jī)質(zhì)20.80 g·kg-1,堿解氮130.32 mg·kg-1, 有效磷27.43 mg·kg-1, 有效鉀129.53 mg·kg-1。

田間采用大區(qū)對比試驗(yàn), 各試驗(yàn)點(diǎn)每個(gè)品種種植面積不少于667 m2, 栽植密度16 530株?hm-2。施純氮90 kg?hm-2, N︰P2O5︰K2O=1︰1.5︰3, 全部施用無機(jī)肥(煙草專用復(fù)合肥、過磷酸鈣和硫酸鉀), 用過磷酸鈣與硫酸鉀分別補(bǔ)充磷和鉀的不足, 70%作底肥, 30%作追肥。成熟采收后, 按三段式烘烤工藝烘烤。

待煙株團(tuán)棵后, 選定具有代表性的植株, 自下而上掛牌標(biāo)記1~22位可收葉(葉數(shù)不夠按照實(shí)際標(biāo)記葉位取樣), 打頂后20 d取樣, 選取中部葉(13、14葉位)為待測樣品, 一部分用來測定葉綠素和葉面分泌物含量, 一部分殺青用于煙葉多酚、類胡蘿卜素類物質(zhì)等含量的測定。

1.3 氣象數(shù)據(jù)收集

試驗(yàn)所選用的氣象因子包括平均氣溫、相對濕度、日照時(shí)數(shù)、降雨量、蒸發(fā)量、云量等6項(xiàng)。生態(tài)因子相關(guān)數(shù)據(jù)由5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)所在縣(市)氣象局提供(見表1)。各試驗(yàn)點(diǎn)將烤煙從移栽到煙葉成熟采收分為伸根期(還苗-團(tuán)棵)、旺長期(團(tuán)棵-現(xiàn)蕾)、成熟期(現(xiàn)蕾-中部煙葉成熟)3個(gè)發(fā)育時(shí)期, 貴州黔東南施秉縣、貴州畢節(jié)威寧縣、河南三門峽盧氏縣、河南許昌禹州市與河南南陽內(nèi)鄉(xiāng)縣試驗(yàn)點(diǎn)烤煙伸根期的氣象要素統(tǒng)計(jì)時(shí)段分別為4月下旬—5月中旬、5月中旬—6月上旬、5月中旬—6月上旬、5月上旬—下旬、5月上旬—下旬; 旺長期的氣象要素值分別為5月下旬—6月中旬、6月中旬—7月上旬、6月中旬—7月上旬、6月上旬—下旬、6月上旬—下旬; 中部煙葉成熟期的氣象要素值分別為6月下旬—7月中旬、7月中旬—8月上旬、7月中旬—8月上旬、7月上旬—下旬、7月上旬—下旬。

1.4 測定方法

葉綠素和類胡蘿卜素含量用乙醇提取后分光光度法測定[18]; 石油醚提取物采用殘余法測定[8]; 葉面分泌物的提取濃縮及定量測定采用韓錦峰等[19]、楊鐵釗等[15]提出的方法, 分別在鮮煙葉主脈兩側(cè)、葉基部、主脈兩側(cè)葉中部對稱位置、葉尖處切取直徑為10 cm的圓片共15片, 并依次將圓片在1 000 mL二氯甲烷中浸提3次, 每次浸提2 s, 加入1 mL內(nèi)標(biāo)(含正十七烷醇), 得到的浸提液經(jīng)過濾、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮、氮吹儀吹干、硅烷化處理后, 進(jìn)行GC/MS測定分析和NIST庫檢索定性[15]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

主要香味前體物含量結(jié)果為3次重復(fù)的平均值, 數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2000軟件進(jìn)行整理, 用DPS軟件對品種間差異進(jìn)行T測驗(yàn)顯著性分析, 對地點(diǎn)間差異采用方差分析, 并用Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較,<0.05為顯著水平。根據(jù)鄧聚龍灰色系統(tǒng)理論[20], 分別將3個(gè)發(fā)育階段的平均氣溫、相對濕度、日照時(shí)數(shù)、降雨量、蒸發(fā)量、云量(共18個(gè)氣象因子)與主要香味前體物質(zhì)含量指標(biāo)視為同一灰色系統(tǒng)。其中氣象因子作為比較數(shù)列, 各個(gè)主要香味前體物質(zhì)含量指標(biāo)作為參考數(shù)列, 然后數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方式選擇標(biāo)準(zhǔn)化, 按分辨系數(shù)為0.5進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析, 具體的計(jì)算采用DPS軟件進(jìn)行[21]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同試驗(yàn)點(diǎn)烤煙生長期間氣象要素差異

5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn), 海拔高度由高到低依次為威寧 (2 119 m)、施秉(823 m)、盧氏(799 m)、內(nèi)鄉(xiāng)(356 m)、禹州(140 m), 經(jīng)度變化不大且隨著海拔的降低而升高(103°59′E至111°94′E), 緯度則威寧(26°45′N)和施秉(27°09′N)相當(dāng), 盧氏(34°09′N)、內(nèi)鄉(xiāng)(33°03′N)和禹州(34°20′N)相當(dāng)。不同試驗(yàn)點(diǎn)烤煙生長期間氣象要素見表1, 煙草生長的伸根期、旺長期和成熟期的平均氣溫和日照時(shí)數(shù)表現(xiàn)出隨著海拔的降低而升高, 低緯度試驗(yàn)點(diǎn)明顯低于高緯度試驗(yàn)點(diǎn), 降雨量和云量隨著海拔的降低而降低的趨勢, 降雨量低緯度試驗(yàn)點(diǎn)明顯高于高緯度試驗(yàn)點(diǎn); 旺長期平均氣溫威寧和施秉低于24 ℃, 盧氏、內(nèi)鄉(xiāng)和禹州高于24 ℃; 成熟期平均氣溫除威寧為17.63 ℃外, 其他4個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)都高于26 ℃。5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)烤煙生長期間氣象要素隨海拔和經(jīng)緯度呈規(guī)律性變化。

表1 各試驗(yàn)點(diǎn)烤煙不同生育時(shí)期氣象因子值

Table 1 Meteorological factors at different tobacco development stages at different experimental locations

2.2 不同試驗(yàn)點(diǎn)烤煙主要香味前體物質(zhì)含量差異

2個(gè)品種在不同地點(diǎn)主要香味前體物質(zhì)和腺毛分泌物含量差異見表2。質(zhì)體色素(葉綠素和類胡蘿卜素)是影響煙葉品質(zhì)和可用性的主要成分之一, 它不僅決定了調(diào)制后煙葉的色澤, 而且其相關(guān)降解產(chǎn)物與煙葉的香氣質(zhì)和香氣量密切相關(guān)[1]。相同栽培條件下, 打頂后20 d, 5個(gè)地區(qū)植株中部葉片‘豫煙11號’葉綠素和類胡蘿卜素含量均顯著高于‘云煙87’。2個(gè)品種的葉綠素含量均在施秉最高, 在內(nèi)鄉(xiāng)最低。2個(gè)品種的類胡蘿卜素含量均在低緯度地區(qū)(威寧、施秉)顯著低于高緯度地區(qū)(盧氏、內(nèi)鄉(xiāng)、禹州)?？緹熤卸喾宇愇镔|(zhì)的含量與煙葉品質(zhì)呈正相關(guān), 植株中部葉片‘豫煙11號’多酚含量顯著高于‘云煙87’, 且在5個(gè)地區(qū)表現(xiàn)一致, 且有隨著海拔降低、成熟期光照時(shí)數(shù)增加而逐漸增加的趨勢。煙草中的石油醚提取物含有揮發(fā)性和非揮發(fā)性的精油、樹脂、脂肪烴、石蠟等物質(zhì), 被認(rèn)為是形成煙草香味的重要來源,與煙葉的香味和協(xié)調(diào)密切相關(guān)[1], 除施秉點(diǎn)外, 其他地點(diǎn)‘豫煙11號’多酚含量顯著高于‘云煙87’, 以河南盧氏的含量最高。

表2 兩個(gè)烤煙品種在不同地點(diǎn)主要香味前體物質(zhì)和腺毛分泌物含量差異

Table 2 Difference of main aroma precursors and leaf trichome exudates contents of two tobacco varieties in different experimental locations

表中數(shù)據(jù)格式為平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差。*表示兩個(gè)品種同一指標(biāo)在同一地點(diǎn)的測驗(yàn)差異顯著性(<0.05)。同行不同小寫字母表示同一品種在不同地點(diǎn)差異顯著(<0.05)。The results shown are means ± SE. * indicate significant difference at< 0.05 (Student’s-test) between two varieties in the same location. Different lowercases letters in a row indicate significant difference at 0.05 level among different locations of the same variety.

煙葉腺毛分泌物的主要成分是西柏烷類化合物, 是煙草香味物質(zhì)的重要來源之一[17]。相同栽培條件下, 打頂后20 d, 植株中部葉片腺毛分泌物主要組成成分的GC/MS測定結(jié)果表明, 腺毛分泌物的主要組分為西柏三烯二醇類物質(zhì), 占檢測到總物質(zhì)含量的95%以上, 整體上高緯度地區(qū)的含量高于低緯度地區(qū), 以河南盧氏的含量最高, 可能跟高緯度地區(qū)煙葉旺長期溫度較高有關(guān)。‘豫煙11號’煙葉腺毛分泌物總量顯著高于‘云煙87’, 高緯度地區(qū)的含量差異大于低緯度地區(qū), 特別是盧氏地區(qū)‘豫煙11號’的含量是‘云煙87’的3.8倍。這與王冬等[22-23]的研究結(jié)果一致。

2.3 香味前體物質(zhì)與不同生育時(shí)期氣象因子的關(guān)聯(lián)度分析

2.3.1 煙葉類胡蘿卜素含量與不同生育時(shí)期氣象因子的灰色關(guān)聯(lián)度分析

‘豫煙11號’和‘云煙87’煙葉類胡蘿卜素含量與氣象因子的灰色關(guān)聯(lián)度趨勢基本相同(表3), 依灰色關(guān)聯(lián)度大小主要有: 成熟期日照時(shí)數(shù)、旺長期平均氣溫、伸根期日照時(shí)數(shù)、成熟期蒸發(fā)量、成熟期平均氣溫、旺長期蒸發(fā)量、旺長期日照時(shí)數(shù)、伸根期蒸發(fā)量、伸根期平均氣溫, 灰色關(guān)聯(lián)度都在0.71以上?？梢姽鉁匾蛩厥窃斐刹煌貐^(qū)煙葉類胡蘿卜素含量差異的主要原因。煙草大田生長期間的平均氣溫和日照時(shí)數(shù)在高緯度試驗(yàn)點(diǎn)明顯高于低緯度試驗(yàn)點(diǎn)(表1), 兩品種類胡蘿卜素含量也表現(xiàn)為高緯度試驗(yàn)點(diǎn)顯著高于低緯度試驗(yàn)點(diǎn)。

表3 兩個(gè)烤煙品種類胡蘿卜素和多酚類物質(zhì)含量與不同生育時(shí)期氣象因子的灰色關(guān)聯(lián)度

Table 3 Grey correlation degree between meteorological factors at different growth stages and carotenoid and polyphenol contents of two tobacco varieties

2.3.2 煙葉多酚類物質(zhì)含量與不同生育時(shí)期氣象因子的灰色關(guān)聯(lián)度分析

‘豫煙11號’和‘云煙87’煙葉多酚類物質(zhì)含量與氣象因子的灰色關(guān)聯(lián)度趨勢一致(表3), 依灰色關(guān)聯(lián)度大小主要有: 旺長期日照時(shí)數(shù)、伸根期日照時(shí)數(shù)、旺長期蒸發(fā)量、伸根期蒸發(fā)量、成熟期日照時(shí)數(shù)、灰色關(guān)聯(lián)度都在0.52以上。可見煙葉大田生長期間日照時(shí)數(shù)的長短是造成煙葉多酚類物質(zhì)含量差異的主要原因, 結(jié)果與煙葉多酚隨著海拔降低、成熟期光照時(shí)數(shù)增加而逐漸增加的趨勢一致。

2.3.3 煙葉石油醚提取物含量與不同生育時(shí)期氣象因子的灰色關(guān)聯(lián)度分析

2個(gè)品種煙葉石油醚提取物含量與氣象因子的灰色關(guān)聯(lián)度有較大差異(表4)。與‘豫煙11號’煙葉石油醚提取物含量關(guān)聯(lián)關(guān)系較大的氣象因子, 依灰色關(guān)聯(lián)度大小主要有伸根期蒸發(fā)量、伸根期日照時(shí)數(shù)、旺長期日照時(shí)數(shù)、旺長期蒸發(fā)量、成熟期日照時(shí)數(shù)、旺長期平均氣溫、成熟期平均氣溫。與‘云煙87’煙葉石油醚提取物含量關(guān)聯(lián)關(guān)系較大的氣候因素, 依灰色關(guān)聯(lián)度大小主要有成熟期平均氣溫、伸根期平均氣溫、旺長期平均氣溫、成熟期蒸發(fā)量、成熟期日照時(shí)數(shù)、成熟期云量、伸根期日照時(shí)數(shù)、旺長期日照時(shí)數(shù)。可見‘豫煙11號’和‘云煙87’煙葉石油醚提取物含量受氣候因素的影響有所不同, ‘豫煙11號’煙葉石油醚提取物含量受煙葉生長期間的日照時(shí)數(shù)影響較大, ‘云煙87’則受平均氣溫的影響較大。

表4 兩個(gè)烤煙品種石油醚提取物和腺毛分泌物總量與不同生育時(shí)期氣象因子的灰色關(guān)聯(lián)度

Table 4 Grey correlation degree between meteorological factors at different growth stages and petroleum ether extract and trichome exudates contents of two tobacco varieties

2.3.4 煙葉腺毛分泌物含量與不同生育時(shí)期氣象因子的灰色關(guān)聯(lián)度分析

2個(gè)品種煙葉腺毛分泌物含量與氣象因子的灰色關(guān)聯(lián)度有較大差異(表4)。與‘豫煙11號’煙葉腺毛分泌物含量關(guān)聯(lián)關(guān)系較大的氣候因素, 依灰色關(guān)聯(lián)度大小主要有成熟期日照時(shí)數(shù)、旺長期平均氣溫、伸根期日照時(shí)數(shù)、旺長期蒸發(fā)量、旺長期日照時(shí)數(shù)、成熟期平均氣溫、伸根期蒸發(fā)量、伸根期平均氣溫。與‘云煙87’煙葉腺毛分泌物含量關(guān)聯(lián)關(guān)系較大的氣候因素, 依灰色關(guān)聯(lián)度大小主要有伸根期平均氣溫、成熟期蒸發(fā)量、成熟期平均氣溫、成熟期日照時(shí)數(shù)、旺長期平均氣溫、旺長期蒸發(fā)量、旺長期日照時(shí)數(shù)、伸根期蒸發(fā)量?？梢姟?1號’和‘云煙87’煙葉腺毛分泌物含量受氣候因素的影響有所不同, ‘豫煙11號’煙葉腺毛分泌物含量受成熟期日照時(shí)數(shù)和旺長期平均氣溫等的影響較大, ‘云煙87’則受伸根期平均氣溫、成熟期蒸發(fā)量和成熟期平均氣溫等的影響較大。

3 結(jié)論與討論

本文研究了‘豫煙11號’和‘云煙87’在5個(gè)不同海拔地點(diǎn)的主要香味前體物質(zhì)含量差異。5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)烤煙生長期間氣象要素呈現(xiàn)隨海拔和緯度呈規(guī)律性變化。煙葉類胡蘿卜素在低緯度地區(qū)的含量顯著低于高緯度地區(qū), 多酚類物質(zhì)的含量隨著海拔降低、成熟期光照時(shí)數(shù)增加而逐漸增加, 葉片腺毛分泌物整體上高緯度地區(qū)的含量顯著高于低緯度地區(qū), 以河南盧氏的含量最高。高香氣烤煙品種‘豫煙11號’主要香味前體物質(zhì)含量在每個(gè)點(diǎn)均高于‘云煙87’。說明氣候因子是煙葉品質(zhì)特點(diǎn)和區(qū)域風(fēng)格特色形成的基礎(chǔ)條件, 是決定煙葉品質(zhì)的外部因素之一, 品種因素除了本身的遺傳基礎(chǔ)對煙葉品質(zhì)進(jìn)行直接影響外, 在生長發(fā)育過程中, 不同生態(tài)條件下其相關(guān)基因的表達(dá)方式和程度不同[2], 最終通過影響煙葉化學(xué)成分和主要次生代謝產(chǎn)物的含量及比例, 間接對煙葉的品質(zhì)產(chǎn)生重要影響。

‘豫煙11號’和‘云煙87’煙葉類胡蘿卜素含量和多酚類物質(zhì)含量與氣候因素的灰色關(guān)聯(lián)度趨勢一致, 而煙葉石油醚提取物含量和腺毛分泌物含量與氣象因子的灰色關(guān)聯(lián)度有較大差異。煙葉類胡蘿卜素含量受成熟期日照時(shí)數(shù)、旺長期平均氣溫等光溫因素影響較大, 而煙葉大田生長期間日照時(shí)數(shù)的長短對多酚類物質(zhì)含量影響較大。類胡蘿卜素受光溫因素影響較大與其在光合作用的光能傳遞作用有關(guān), 易受光強(qiáng)、光質(zhì)、溫度、水分等因素綜合影響[24-26]。大量研究也證實(shí)多酚類物質(zhì)含量隨光照強(qiáng)度和時(shí)數(shù)的增加而增加[27]。煙葉石油醚提取物和腺毛分泌物是主要的煙葉表面化學(xué)物質(zhì), 是形成煙草香味的重要來源, 直接影響煙葉的品質(zhì), 影響其含量的因素較多[1]。本研究發(fā)現(xiàn)‘豫煙11號’煙葉石油醚提取物含量受煙葉生長期間的日照時(shí)數(shù)影響較大, ‘云煙87’則受平均氣溫的影響較大, ‘豫煙11號’煙葉腺毛分泌物含量受成熟期日照時(shí)數(shù)和旺長期平均氣溫等的影響較大, ‘云煙87’則受伸根期平均氣溫、成熟期蒸發(fā)量和成熟期平均氣溫等的影響較大, 說明品種與生態(tài)條件的互作對煙葉表面化學(xué)物質(zhì)影響較大?！?1號’煙葉腺毛分泌物含量高于‘云煙87’, 特別是盧氏地區(qū)“豫煙11號”的含量是‘云煙87’的3.8倍, 我們后續(xù)研究也證實(shí)與‘云煙87’相比‘豫煙11 號’的煙葉腺毛分泌物主要物質(zhì)西柏三烯二醇合成關(guān)鍵酶基因和的上調(diào)表達(dá)是造成其西柏三烯二醇含量較高的主要原因[23,28], 且較大的晝夜溫差和較高的光照強(qiáng)度促進(jìn)和的上調(diào)表達(dá), 從而使西柏三烯二醇得到充分的合成與積累[22]。

高香氣烤煙品種‘豫煙11號’主要香味前體物質(zhì)含量在不同氣象條件均顯著高于主栽烤煙品種‘云煙87’, 其煙葉石油醚提取物含量受煙葉生長期間的日照時(shí)數(shù)影響較大, 煙葉腺毛分泌物含量受成熟期日照時(shí)數(shù)和旺長期平均氣溫等的影響較大, 因而在選擇種植區(qū)域時(shí), 應(yīng)充分考慮成熟期日照時(shí)數(shù)和旺長期平均氣溫這些光溫因子對主要香味前體物質(zhì)含量以及煙葉品質(zhì)的影響。

References

[1] 史宏志, 劉國順. 煙草香味學(xué)[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 1998 Shi H Z, Liu G S. Tobacco Flavor[M]. Beijing: China Agriculture Press, 1998

[2] 程昌新, 盧秀萍, 許自成, 等. 基因型和生態(tài)因素對煙草香氣物質(zhì)含量的影響[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào), 2005, 21(11): 137–139 Chen C X, Lu X P, Xu Z C, et al. Effects of genotype and ecological factors on content of aroma components of tobacco[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2005, 21(11): 137–139

[3] 丁燕芳, 李亞培, 張小全, 等. 基因型、環(huán)境及其互作對烤煙主要致香成分的影響[J]. 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2012, 21(3): 97–102 Ding Y F, Li Y P, Zhang X Q, et al. Effects of genotype, environment and their interaction on the content of aroma components in flue-cured tobacco[J]. Acta Agriculturae Boreali-Occidentalis Sinica, 2012, 21(3): 97–102

[4] 張小全, 王新發(fā), 楊鐵釗. 氮素對烤煙基因型間香味基礎(chǔ)物質(zhì)及相關(guān)性狀的影響[J]. 中國煙草科學(xué), 2013, 34(3): 36–41 Zhang X Q, Wang X F, Yang T Z. Effect of nitrogen fertilization on basal aroma components and related characters in different flue-cured tobacco[J]. Chinese Tobacco Science, 2013, 34(3): 36–41

[5] 楊天旭, 文俊, 陳越立, 等. 涼山煙區(qū)生態(tài)因素與煙葉質(zhì)量特點(diǎn)分析[J]. 煙草科技, 2009(5): 52–56 Yang T X, Wen J, Chen Y L, et al. Analysis of ecological factors and flue-cured tobacco quality of Liangshan tobacco growing area[J]. Tobacco Science & Technology, 2009(5): 52–56

[6] 許自成, 劉國順, 劉金海, 等. 銅山煙區(qū)生態(tài)因素和煙葉質(zhì)量特點(diǎn)[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2005, 25(7): 1748–1753 Xu Z C, Liu G S, Liu J H, et al. Analysis of ecological factors and quality of flue-cured tobacco leaves in Tongshan tobacco-growing areas[J]. Acta Ecologica Sinica, 2005, 25(7): 1748–1753

[7] 徐照麗. 云南生態(tài)環(huán)境與云南烤煙香氣品質(zhì)關(guān)系的探討[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào), 2008, 24(8): 196–200 Xu Z L. The relationship between ecological environment and aroma quality of flue-cured tobacco in Yunnan Province[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2008, 24(8): 196–200

[8] Weeks W W, Sisson V A, Chaplin J F. Differences in aroma, chemistry, solubilities, and smoking quality of cured flue- cured tobaccos with aglandular and glandular trichomes[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1992, 40(10): 1911–1917

[9] 葉協(xié)鋒, 張春華, 劉國順, 等. 不同氮磷鉀肥配施對烤煙質(zhì)體色素及其降解產(chǎn)物含量的影響[J]. 華北農(nóng)學(xué)報(bào), 2011, 26(4): 178–183 Ye X F, Zhang C H, Liu G S, et al. Effects of different combining application of N, P, K fertilizers on the chromoplast pigment and degraded products in flue-cured tobacco leaves[J]. Acta Agriculturae Boreali-Sinica, 2011, 26(4): 178–183

[10] 王愛華, 王松峰, 騰春富, 等. 密集烘烤不同變筋溫度對煙葉香氣物質(zhì)和評吸質(zhì)量的影響[J]. 華北農(nóng)學(xué)報(bào), 2012, 27(S1): 116–121 Wang A H, Wang S F, Teng C F, et al. Effects of different muscle-yellowing temperature on aroma constituents and smoking qualities of tobacco leaves during bulk curing[J]. Acta Agriculturae Boreali-Sinica, 2012, 27(S1): 116–121

[11] 戴冕. 我國主產(chǎn)煙區(qū)若干氣象因素與煙葉化學(xué)成分關(guān)系的研究[J]. 中國煙草學(xué)報(bào), 2000, 6(1): 27–34 Dai M. Relationship between climate factors and leaf chemical composition in some tobacco leaf production areas in China[J]. Acta Tabacaria Sinica, 2000, 6(1): 27–34

[12] 李玲燕, 徐宜民, 王樹聲. 氣候因子對烤煙香氣物質(zhì)的影響研究進(jìn)展[J]. 中國煙草科學(xué), 2015, 36(1): 107–113 Li L Y, Xu Y M, Wang S S. Advance in effects of climatic factors on aroma components of flue-cured tobacco[J]. Chinese Tobacco Science, 2015, 36(1): 107–113

[13] 楊軍杰, 史宏志, 王紅麗, 等. 中國濃香型烤煙產(chǎn)區(qū)氣候特征及其與煙葉質(zhì)量風(fēng)格的關(guān)系[J]. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2015, 49(2): 158–165 Yang J J, Shi H Z, Wang H L, et al. Relationship analysis of climate characteristics and tobacco leaf quality and style in flue-cured tobacco planting regions of China[J]. Journal of Henan Agricultural University, 2015, 49(2): 158–165

[14] 黃愛纓, 木志堅(jiān), 蔣珍茂, 等. 土壤-氣候、煙草品種及其互作和煙葉等級對煙葉致香物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響[J]. 西南大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2015, 37(10): 22–29 Huang A Y, Mu Z J, Jiang Z M, et al. Effects of soil-climate conditions, tobacco varieties and their interaction and leaf grade on the contents of aroma components of tobacco leaves[J]. Journal of Southwest University: Natural Science Edition, 2015, 37(10): 22–29

[15] 楊鐵釗, 李偉, 李欽奎, 等. 烤煙葉面腺毛密度及其分泌物變化動態(tài)的相關(guān)分析[J]. 中國煙草科學(xué), 2005, 26(1): 43–46 Yang T Z, Li W, Li Q K, et al. Analysis of the varying trends and correlation of the density of glandular trichome and leaf surface exudate of flue-cured tobacco[J]. Chinese Tobacco Science, 2005, 26(1): 43–46

[16] 王霞, 翟爭光, 楊鐵釗, 等. 烤煙基因型間香味物質(zhì)的差異分析[J]. 中國煙草科學(xué), 2007, 28(6): 6–8 Wang X, Zhai Z G, Yang T Z, et al. Differences in aroma components among flue-cured tobacco genotypes[J]. Chinese Tobacco Science, 2007, 28(6): 6–8

[17] 殷全玉, 王霞, 楊鐵釗, 等. 葉面分泌物和中性香氣物質(zhì)在不同烤煙品種(系)和地區(qū)間的變化及其與常規(guī)化學(xué)成分的關(guān)系[J]. 中國煙草學(xué)報(bào), 2010, 16(3): 17–23 Yin Q Y, Wang X, Yang T Z, et al. Studies on leaf cuticular extraction and neutral aroma components in flue-cured tobacco genotypes and regions and its relation to routine chemical components[J]. Acta Tabacaria Sinica, 2010, 16(3): 17–23

[18] 趙世杰, 劉華山, 董新純. 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 1998: 68–72 Zhao S J, Liu H S, Dong X C. The Experimental Guide of Plant Physiology[M]. Beijing: China Agriculture Press, 1998: 68–72

[19] 韓錦峰, 王廣山, 遠(yuǎn)彤, 等. 烤煙葉面分泌物的初步研究[J].中國煙草, 1995, 16(2): 10–13 Han J F, Wang G S, Yuan T, et al. Preliminary study on trichome exudate of leaf surface of flue-cured tobacco[J]. Chinese Tobacco, 1995, 16(2): 10–13

[20] 鄧聚龍. 灰色系統(tǒng)綜述[J]. 世界科學(xué), 1983(7): 1–5 Deng J L. Review on Grey System[J]. World Science, 1983(7): 1–5

[21] 唐啟義, 馮明光. 實(shí)用統(tǒng)計(jì)分析及其DPS 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2002: 614–622 Tang Q Y, Feng M G. Practical Statistical Analysis and DPS Data Processing System[M]. Beijing: Science Press, 2002: 614–622

[22] 王冬, 張小全, 彭玉富, 等. 晝夜溫差和光照強(qiáng)度對煙草西柏三烯二醇的合成及、基因表達(dá)的影響[J]. 華北農(nóng)學(xué)報(bào), 2014, 29(5): 150–155 Wang D, Zhang X Q, Peng Y F, et al. Effects of temperature range and light intensity on content of CBT-diols and expression ofandin tobacco[J]. Acta Agriculturae Boreali-Sinica, 2014, 29(5): 150–155

[23] 王冬, 孫九哲, 彭玉富, 等. 不同品種(系)烤煙西柏三烯二醇代謝差異研究[J]. 中國煙草學(xué)報(bào), 2014, 20(6): 63–69 Wang D, Sun J Z, Peng Y F, et al. Metabolism differences of cembratrien-diols in different tobacco cultivars[J]. Acta Tabacaria Sinica, 2014, 20(6): 63–69

[24] 劉典三, 劉國順, 賈芳芳, 等. 不同光強(qiáng)對烤煙質(zhì)體色素及其降解產(chǎn)物的影響[J]. 華北農(nóng)學(xué)報(bào), 2013, 28(1): 234–238 Liu D S, Liu G S, Jia F F, et al. Effects of light intensity on plastid pigment and its degraded products in flue-cured tobacco[J]. Acta Agriculturae Boreali-Sinica, 2013, 28(1): 234–238

[25] 趙銘欽, 王付鋒, 張志逢, 等. 增施不同有機(jī)物質(zhì)對烤煙葉片質(zhì)體色素及其降解產(chǎn)物的影響[J]. 華北農(nóng)學(xué)報(bào), 2009, 24(6): 149–152 Zhao M Q, Wang F F, Zhang Z F, et al. Effect of different organic substance on chromoplast pigments and its degraded products in flue-cured tobacco leaves[J]. Acta Agriculturae Boreali-Sinica, 2009, 24(6): 149–152

[26] 趙進(jìn)恒, 趙銘欽, 韓富根, 等. 水肥耦合對烤煙質(zhì)體色素及其降解產(chǎn)物的影響[J]. 華北農(nóng)學(xué)報(bào), 2010, 25(2): 216–220 Zhao J H, Zhao M Q, Han F G, et al. Effect of water and fertilizer coupling on chromoplast pigment and its degraded products in flue-cured tobacco leaf[J]. Acta Agriculturae Boreali-Sinica, 2010, 25(2): 216–220

[27] 溫永琴, 徐麗芬, 陳宗瑜, 等. 云南烤煙石油醚提取物和多酚類與氣候要素的關(guān)系[J]. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2002, 28(2): 103–105 Wen Y Q, Xu L F, Chen Z Y, et al. Relationship between climatic factors and contents of petroleum ether extracts and polyphenol compounds in Yunnan tobacco[J]. Journal of Hunan Agricultural University: Natural Sciences, 2002, 28(2): 103–105

[28] 王冬, 張小全, 楊鐵釗, 等. 類西柏烷二萜代謝機(jī)理及調(diào)控研究進(jìn)展[J]. 中國煙草學(xué)報(bào), 2014, 20(3): 113–118 Wang D, Zhang X Q, Yang T Z, et al. Research progress on metabolic mechanism of cembranoid diterpenes and its regulation[J]. Acta Tabacaria Sinica, 2014, 20(3): 113–118

Effects of meteorological factors on aroma precursors contents of high aroma flue-cured tobacco*

LIU Bingyang1, ZHANG Xiaoquan1**, ZHANG Yunyun1, XU Zhiwen1, PENG Yufu2, YANG Lijun3, ZHANG Guangpu1, YANG Tiezhao1

(1. College of Tobacco Sciences, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China; 2. Technology Center of China Tobacco Henan Industrial Co., Ltd., Zhengzhou 450000, China; 3. Zhumadian Tobacco Company of Henan Province, Zhumadian 463000, China)

It is important to explore correlation between meteorological factors and aroma precursors for cultivation of high aroma flue-cured tobacco varieties. In this study, the contents of main aroma precursors of the high aroma flue-cured tobacco variety ‘Yuyan 11’ and conventional flue-cure tobacco variety ‘Yunyan 87’ at 5 different experimental locations (with different meteorological conditions due to different altitudes and latitudes) were analyzed to determine the effects of meteorological factors on aroma precursors contents of high aroma flue-cured tobacco. The correlations between aroma precursors contents and 6 meteorological factors (average temperature, relative humidity, sunshine duration, rainfall, evaporation and cloudiness) at rooting stage, vigorous growth and mature stage of tobacco, a total of 18 meteorological factors, were also determined using the grey relational degree method. The results indicated that the main aroma precursors contents of ‘Yuyan 11’ at each location was significantly higher than those of ‘Yunyan 87’. The contents of tobacco leaf carotenoids in low latitude locations were lower than those in high latitude locations. Polyphenol content increased gradually with decreasing altitude and increasing sunshine hour at maturity stage. The content of leaf trichome exudates in high latitude locations was higher than that in low-latitude locations, and it was highest in Henan Lushi. The contents of carotenoid in the leaves of ‘Yuyan 11’ and ‘Yunyan 87’ were influenced more by sunshine hour at maturity stage and average temperature at other growth stages. Sunshine duration during the growth period greatly influenced the content of polyphenols. Grey correlation trend for the contents of petroleum ether extracts and leaf trichome exudates with meteorological conditions for ‘Yuyan 11’ and ‘Yunyan 87’ were significantly different. The content of petroleum ether extract of ‘Yuyan 11’ was more influenced by sunshine hour during the growth period, but that of ‘Yunyan 87’ was more influenced by average temperature. The content leaf trichome exudates of ‘Yuyan 11’ was more influenced by sunshine hour at maturity stage and average temperature during vigorous growth stage, but that of ‘Yunyan 87’ was more influenced by average temperature at rooting stage, and by evaporation and average temperature at maturity stage. The effect of sunshine hour at maturity stage and that of average temperature at vigorous growth stage on the quality of high aroma flue-cured tobacco variety ‘Yuyan 11’ should be fully considered when choosing a planting area.

Flue-cured tobacco; High aroma variety; Meteorological factor; Aroma precursor; Grey correlation

10.13930/j.cnki.cjea.160065

S161; S572

A

1671-3990(2016)09-1214-09

2016-01-18 接受日期: 2016-03-25

* 河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司項(xiàng)目(HNZY102013002)和河南省煙草公司駐馬店市公司項(xiàng)目資助

**通訊作者:張小全, 主要從事煙草品種改良和推廣研究。E-mail: zxq013415@163.com

劉冰洋, 主要從事煙草品質(zhì)遺傳改良研究。E-mail: ycliubingyang@163.com

* Funded by the Project of China Tobacco Henan Industrial Co., Ltd (HNZY102013002) and the Project of Zhumadian Tobacco Company of Henan Province

** Corresponding author, E-mail: zxq013415@163.com

Jan. 18, 2016; accepted Mar. 25, 2016