‘YY021’烘烤特性及其雜種優(yōu)勢

孫計平，王亞樂，李麗華，李雪君，呂文鈞，孫煥

（1河南省農(nóng)業(yè)科學院煙草研究所，河南許昌 461000；2河南省煙草公司洛陽市公司，河南洛陽 471000）

0 引言

烤煙是中國的重要經(jīng)濟作物，品種是優(yōu)質(zhì)煙葉原料生產(chǎn)的基礎[1]。然而，中國烤煙生產(chǎn)上所用主栽品種單一化問題嚴重[2]，品種綜合抗病、抗逆性退化。傳統(tǒng)育種方式時間長、效率低下，烤煙雜交種能快速組合多個目標性狀、開發(fā)多抗基因型，盡快培育多抗新品種。近年來，津巴布韋主要培育和推廣烤煙雄性不育雜交種[3]，巴西、南非也廣泛開展烤煙雜種優(yōu)勢利用研究[4]，中國培育的烤煙品種有1/3 左右為雜交種，但推廣應用相對較少，品種單一化問題仍然比較嚴重。

對烤煙農(nóng)藝性狀和經(jīng)濟性狀的雜種優(yōu)勢研究相對較多[5-7]，對烤煙烘烤特性的雜種優(yōu)勢和遺傳特性研究相對較少，可能是由于F2代烤后煙外觀質(zhì)量一般呈連續(xù)分布，不符合孟德爾遺傳規(guī)律?？緹熀婵咎匦钥赡苡蓴?shù)量基因控制，并受母性遺傳基因控制[8]。倪超等[9]對‘云煙85’、‘中煙100’、‘大白筋599’和‘翠碧1 號’等4 個烘烤特性不同的品種及其雜交、回交后代研究認為，烤煙烘烤特性的遺傳符合兩對加性-顯性-上位性主基因+加性-顯性多基因模型，主基因遺傳率在60%以上。

烘烤過程決定著煙葉的最終質(zhì)量，煙葉烘烤特性可以分為“易烤性”和“耐烤性”兩個方面，烘烤特性好的品種既易烤又耐烤[10]。品種間烘烤特性差異較大，孫福山等[11]研究認為‘云煙85’烘烤特性較好，‘紅花大金元’烘烤特性一般，‘翠碧1 號’烘烤特性較差；李豪等[12]研究認為‘云煙105’易烤性較好，耐烤性不如‘云煙87’；張國超等[13]研究認為‘KRK26’易烤性較好、耐烤性較差；肖志君等[14]研究認為‘云煙87’易烤性和耐烤性均較好，烘烤特性好，‘K326’易烤性和耐烤性均為中等；劉芳等[15]研究認為‘許金101’易烤性較好、耐烤性一般，烘烤特性稍好于‘中煙100’。

目前影響烤煙品種推廣的重要因素是烘烤特性，易烤性好的品種，煙農(nóng)接受快，品種推廣容易；而易烤性較差的品種，推廣相對困難。因此，研究品種烘烤特性，針對性制定配套烘烤工藝有利于品種推廣。本研究選擇適合豫西煙區(qū)種植的‘豫煙13號’和‘河洛1號’為親本，利用‘豫煙13號’的抗病性和優(yōu)良品質(zhì)、‘河洛1 號’的抗逆性與易烤性，針對性的配制雜交組合‘YY021’，深入研究雜交種的烘烤特性，為新品系應用提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

烤煙新品系‘YY021’及其母本‘豫煙13 號’(‘MSY106’)，父本‘河洛1號’(‘LY1306’)，共計3個材料。試驗田位于河南省許昌市省農(nóng)科院煙草所試驗田，2022 年5 月6 日栽煙，每個品種栽煙120 株，行株距：1.20 m×0.55 m，按照河南優(yōu)質(zhì)煙葉栽培技術規(guī)程管理。

暗箱試驗和電烤箱試驗在河南省農(nóng)業(yè)科學院煙草研究所烘烤實驗室進行。電烤箱試驗中部煙葉烘烤工藝參數(shù)：定色階段和干筋階段參考煙草行業(yè)標準YC/T311—2009[16]，變黃階段參數(shù)調(diào)整：裝煙后干球溫度以每小時1℃的速度升至35℃，濕球溫度控制在33～34℃，穩(wěn)溫6 h；將干球溫度以2 h 1℃的速度升至38～39℃，保持濕球溫度36～37℃，穩(wěn)溫24 h；將干球溫度以2 h 1℃的速度升至40℃，保持濕球溫度38℃，穩(wěn)溫8 h；將干球溫度以2 h 1℃的速度升至42℃，保持濕球溫度37℃，穩(wěn)溫16 h。

1.2 試驗方法

1.2.1 變黃指數(shù)和變褐指數(shù)測定供試材料中部煙葉整體成熟達到七八成黃后，每個材料在田間選取3 片相同部位煙葉。均勻掛在與室溫一致的暗箱中，每24 h 測定一次煙葉顏色變化，分別記錄煙葉變黃比例(Y)和變褐比例(B)，計算其與測定次數(shù)(n)之間的比值，得到變黃指數(shù)(YI)和變褐指數(shù)(BI)。YI值越大，變黃越快，易烤性越強；BI值越大，變褐越快，耐烤性越差[13,15]。

1.2.2 失水特性測定采用電烤箱烘烤煙葉，根據(jù)煙草行業(yè)標準YC/T311—2009[16]，在烘烤階段的0、24、48、72、96 h分別取參試材料中部煙葉，采取殺青烘干法測定煙葉含水量，計算失水速率和失水均衡性。

1.2.3 葉綠素含量測定根據(jù)煙草行業(yè)標準YC/T311—2009[16]，在烘烤階段的0、72 h 分別取參試材料中部煙葉，采用95%乙醇浸提，分光光度法測定葉綠素含量，計算葉綠素降解速率。

1.2.4 多酚氧化酶(PPO)活性測定根據(jù)煙草行業(yè)標準YC/T311—2009[16]，在烘烤階段的24、48、72、96 h 分別取參試材料中部煙葉，采用鄰苯二酚氧化分光光度法測定多酚氧化酶活性，酶活性1 U：1 min內(nèi)1 g煙葉干重吸光度值變換為1。

1.3 試驗統(tǒng)計

數(shù)據(jù)處理和作圖采用Excel 2019；方差分析應用DPS14.5，LSD法進行差異性檢驗。

中種優(yōu)勢MPH、超親優(yōu)勢HPH計算見式(1)和(2)。

式中，MP為兩親本平均值，HP為高親值，變褐指數(shù)和PPO活性采用低值親本作為高親值。

2 結(jié)果與分析

2.1 煙葉變黃和變褐特性

2.1.1 變黃時間和變褐時間‘YY021’及其父母本暗箱試驗變黃和變褐時間比較見表1。不同部位比較來看，下部煙變黃時間最短，上部煙變黃和變褐時間最長?！甕Y021’、‘MSY106’和‘LY1306’下部煙完全變黃時間分別為80 h、96 h 和88 h，變褐時間分別為72 h、48 h 和48 h，根據(jù)煙草行業(yè)標準YC/T311—2009，‘YY021’下部煙易烤性和耐烤性均為中等；‘MSY106’和‘LY1306’易烤性為中等，耐烤性較差?！甕Y021’、‘MSY106’和‘LY1306’中部煙完全變黃時間分別為104 h、120 h和104 h，變褐時間分別為88 h、32 h和40 h，根據(jù)煙草行業(yè)標準YC/T311—2009，‘YY021’中部煙易烤性和耐烤性均為中等；‘MSY106’易烤性和耐烤性較差；‘LY1306’易烤性中等，耐烤性較差?！甕Y021’、‘MSY106’和‘LY1306’上部煙完全變黃時間分別為112 h、120 h和112 h，變褐時間分別為88 h、88 h和80 h，根據(jù)煙草行業(yè)標準YC/T311—2009，‘YY021’及其父母本上部煙易烤性較差，耐烤性較好。

表1 暗箱條件下煙葉變黃和變褐時間比較

2.1.2 變黃速率和變褐速率‘YY021’及其父母本暗箱試驗下部煙、中部煙、上部煙變黃速率和變褐速率比較見圖1。不同部位比較來看，下部煙變黃速率最快，上部煙變褐速率最慢。‘YY021’與父母本比較來看，變黃速率表現(xiàn)為‘YY021’>‘LY1306’>‘MSY106’，上、中、下部位表現(xiàn)一致；下部煙和中部煙變褐速率表現(xiàn)為‘LY1306’>‘MSY106’>‘YY021’，上部煙變褐速率表現(xiàn)為‘LY1306’>‘YY021’>‘MSY106’。

圖1 暗箱條件下煙葉的變黃和變褐速率

2.1.3 變黃指數(shù)和變褐指數(shù)比較‘YY021’及其父母本暗箱試驗YI的比較見圖2A?！甕Y021’下部煙YI最高，極顯著高于‘MSY106’和‘LY1306’，變黃較父母本快?！甕Y021’和‘LY1306’中部煙YI相當，極顯著高于‘MSY106’，‘YY021’中部煙變黃較母本快?！甕Y021’上部煙YI略小于‘LY1306’、大于‘MSY106’，但YI與父母本差異均不顯著，‘LY1306’上部煙YI顯著高于‘MSY106’?！甕Y021’、‘MSY106’、‘LY1306’YI均隨著葉片部位升高而減小。YI越高，易烤性越好，‘YY021’下部煙和中部煙易烤性MPH、HPH明顯，上部煙易烤性中親優(yōu)勢明顯。

圖2 暗箱條件下變黃指數(shù)和變褐指數(shù)比較

不同烤煙品系暗箱試驗BI的比較見圖2B?！甕Y021’中部煙BI顯著低于父母本、下部煙BI顯著低于父本‘LY1306’，上部煙BI與父母本差異不顯著。下部煙、中部煙和上部煙BI均以‘LY1306’最高，‘MSY106’最低?！甕Y021’、‘MSY106’、‘LY1306’BI均隨著葉片部位升高而減小。BI越高，耐烤性越差，‘YY021’中部煙耐烤性的MPH、HPH明顯，下部煙耐烤性的MPH明顯，上部煙耐烤性無雜種優(yōu)勢。

2.2 烘烤過程中煙葉失水特性

由表2 可以看出，烘烤0 h 和48 h，煙葉含水量均以‘MSY106’最高，極顯著高于‘YY021’；烘烤72 h，煙葉含水量以‘LY1306’最高，極顯著高于‘MSY106’和‘YY021’?！甕Y021’及其父母本煙葉含水量均隨烘烤時間延長而降低，48～72 h失水速率較快，以‘MSY106’最為明顯。

表2 烘烤過程中煙葉失水特性

‘LY1306’失水均衡性顯著高于‘MSY106’，‘YY021’失水均衡性介于父母本中間，有中親優(yōu)勢。

2.3 烘烤過程中葉綠素降解特性

由表3 可以看出，‘YY021’及其父母本葉綠素含量在烘烤72 h 明顯低于0 h。烘烤0 h，葉綠素含量表現(xiàn)為‘LY1306’>‘YY021’>‘MSY106’，品種間差異顯著；烘烤72 h，‘YY021’和‘LY1306’葉綠素含量均顯著高于‘MSY106’?！甕Y021’葉綠素降解速率與父母本差異不顯著，無雜種優(yōu)勢。

表3 煙葉烘烤過程中葉綠素降解特性

2.4 烘烤過程中PPO活性變化

由表4 可以看出，在烘烤24～96 h，‘YY021’及其母本‘MSY106’煙葉的PPO 活性呈先增加再降低趨勢，‘LY1306’煙葉PPO 活性則呈降低趨勢。烘烤0、72、96 h，PPO 活性均表現(xiàn)為‘MSY106’顯著高于‘LY1306’和‘YY021’；烘烤24 h，三者PPO 活性差異不顯著；烘烤48 h，‘MSY106’和‘YY021’PPO 活性顯著高于‘LY1306’。

表4 煙葉烘烤過程中PPO活性變化

24～96 h PPO 活性均值以‘LY1306’最低，‘MSY106’最高，‘YY021’PPO 活性均值介于父母本中間，差異顯著?！甕Y021’PPO 活性低于雙親中值，說明耐烤性有中親優(yōu)勢。

2.5 ‘YY021’易烤性和耐烤性雜種優(yōu)勢

煙葉烘烤特性包括變黃變褐特性、失水特性、葉綠素降解特性及PPO 活性變化等。根據(jù)煙草行業(yè)標準YC/T311—2009，每一個指標均影響煙葉的烘烤特性，采用單一指標來評價品種烘烤特性并不準確，各指標在評價過程中可能存在相互矛盾現(xiàn)象。因此，分別計算變黃指數(shù)、失水均衡性和葉綠素降解速率的中親優(yōu)勢和超親優(yōu)勢，取3個指標的平均值來評價易烤性。從表5可見，‘YY021’易烤性中親優(yōu)勢明顯，無超親優(yōu)勢。

表5 ‘YY021’易烤性和耐烤性雜種優(yōu)勢

分別計算變褐指數(shù)和PPO 活性的中親優(yōu)勢和超親優(yōu)勢，然后再取2個指標的平均值來評價耐烤性，由于變褐指數(shù)和PPO活性越小，耐烤性越好，因此，選擇低值親本作為HP。由表5可見，‘YY021’耐烤性低于雙親中值而高于低值親本，‘YY021’耐烤性中親優(yōu)勢明顯，無超親優(yōu)勢。

3 討論與結(jié)論

煙葉烘烤特性是煙葉在農(nóng)藝過程中獲得的鮮煙葉在烘烤過程中表現(xiàn)出來的特性[15]，可以分為“易烤性”和“耐烤性”兩個方面[17]。易烤性好的煙葉較易變黃，較易脫水，反之則不易烤；在定色期對烘烤環(huán)境變化不敏感，不易變褐的煙葉耐烤性好，否則不耐烤[8]。劉芳等[15]采用暗箱試驗和變黃指數(shù)、變褐指數(shù)評價‘許金101’烘烤特性，結(jié)論是易變黃、易變褐，易烤性較好，耐烤性一般。張軍剛[18]設置暗箱試驗和電烤箱試驗研究了‘CF220’的烘烤特性，李豪[19]采用暗箱試驗和烘烤試驗結(jié)合，研究了‘云煙116’在畢節(jié)地區(qū)的烘烤特性，曹想等[20]采用暗箱和電烤箱試驗方法研究了‘HN2146’中部和上部煙葉烘烤特性。為了研究‘YY021’的烘烤特性，本研究采用暗箱試驗，根據(jù)變黃和變褐特性，初步比較‘YY021’與其父母本的易烤性和耐烤性，研究結(jié)果表明，上、中、下部位變黃速率均表現(xiàn)為‘YY021’>‘LY1306’>‘MSY106’；下部煙和中部煙變褐速率表現(xiàn)為‘LY1306’>‘MSY106’>‘YY021’，上部煙變褐速率表現(xiàn)為‘LY1306’>‘YY021’>‘MSY106’。根據(jù)變黃時間和變褐時間，依據(jù)煙草行業(yè)標準YC/T311—2009，‘YY021’下部煙和中部煙的易烤性和耐烤性均為中等，上部煙易烤性較差、耐烤性較好。

烤煙烘烤特性除了變黃變褐特性，烘烤過程中煙葉失水快慢、葉綠素降解特性和多酚氧化酶活性等，也是評價烘烤特性的重要指標。其中，失水速率和失水均衡性、葉綠素降解量和降解速率等指標主要用來評價烤煙品種的易烤性；多酚氧化酶活性主要用來評價烤煙耐烤性。暗箱試驗和電烤箱試驗多指標評價，更全面地明確烤煙品種的烘烤特性。本研究結(jié)果表明：‘YY021’及其父母本中部煙葉失水均衡性均低于1.0，葉綠素降解速率均小于1.15%/h。根據(jù)YC/T311—2009煙葉失水均衡性和葉綠素降解速率評價‘YY021’易烤性較差，其原因可能是目前許昌煙葉普遍較十幾年前（標準制定為2009年）煙葉大、含水量高，此外，本研究與標準所采用的烘烤設備及烘烤工藝也不完全相同，YC/T311—2009 標準采用的電烤箱烘烤變黃時間僅48 h左右，而本研究變黃時間在72 h左右，故導致本研究結(jié)果與評價標準有差異。失水均衡性和葉綠素降解速率均表現(xiàn)為‘LY1306’>‘YY021’>‘MSY106’，因此，易烤性以‘LY1306’最好、‘YY021’居中、‘MSY106’最差。參考前人研究及生產(chǎn)實際上‘LY1306’易烤性強，脫水容易，本研究中‘YY021’失水均衡性和葉綠素降解速率略低于‘LY1306’，易烤性屬于中等或較好。不同烘烤設備和烘烤條件下，煙葉烘烤特性也會存在差異[10]，本研究結(jié)果也與前人觀點相吻合。

PPO 在酶促褐變反應中起催化作用，在烘烤過程中的變化是煙葉棕色化變褐與否的決定因素，其活性的高低與煙葉耐烤性密切相關[19,21]。烘烤期間PPO活性越高的品種，煙葉棕色化反應的可能性越大，烤后雜色煙比例也越大，耐烤性不好。王傳義等[21]研究認為烘烤過程中平均PPO活性(72 h)中部煙葉在0.3 以下，耐烤性較好，0.4 以上則耐烤性較差，本研究參試品種中部煙葉PPO 活性測定結(jié)果表明，‘MSY106’PPO 活性最高(0.45 U)，其次是‘YY021’的(0.35 U)，均高于‘LY1306’(0.23 U)。根據(jù)YC/T311—2009 標準評價：‘MSY106’耐烤性較差，‘YY021’耐烤性中等，‘LY1306’耐烤性較好。

為了準確評價‘YY021’及其父母本的烘烤特性及雜種優(yōu)勢，綜合上述變黃指數(shù)和變褐指數(shù)、煙葉失水率、葉綠素降解速率和多酚氧化酶活性，‘YY021’中部煙葉易烤性和耐烤性中等，有中親優(yōu)勢明顯，無超親優(yōu)勢。

不同品種、不同部位的烘烤特性不同。因此，在煙葉調(diào)制過程中，應根據(jù)品種的烘烤特性，制定適宜的烘烤工藝，才能最大限度地發(fā)揮品種的潛力。