烤烟烟叶成熟过程中色素含量变化及其生理机制

＝ＩＴ＝西农业学报２０１２，２４（３）：１３８～１４０　Ａｃｔａ　Ａｇｒｉｅｕｌｔｕｒａｅ　Ｊｉａｎｇｘｉ　烤烟烟叶成熟过程中色素含量变化及其生理机制　朱金峰　，郭瑞　，李广良　，黄海棠　，胡宏民　（１．河南省烟草公司漯河市公司，河南漯河４６２０００；２．河南省烟草公司质检站，河南郑州４５０００８）　摘要：为探讨烤烟生长及成熟过程中色素类物质代谢规律，以不同生长期烤烟为试验材料，研究了不同肥料处理烤烟　色素类物质代谢生理规律　结果表明，不同处理烤烟叶绿素含量在团棵期呈增长趋势，旺长期后各处理均逐渐下降，不同处　理类胡萝　紊含量随着成熟过程均呈逐渐下降的趋势。其中３０％无机肥＋７０％烟草专用肥处理的烟叶，生长前期色素含量　较高，后期降解较为充分，同时烟叶成熟前期ＰＯＤ保持较高的酶活性，ＬＯＸ保持较低的酶活性，成熟后期叶绿素酶和ＬＯＸ保　持较高的活性，对充分降解色素有利。　关键词：烤烟；成熟过程；色素；生理机制　中图分类号：￥５７２文献标识码：Ａ文章编号：１００１—８５８１（２０１２）０３—０１３８—０３　Ｃｈａｎｇｅｓ　ｏｆ　Ｐｉｇｍｅｎｔ　Ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｎ　Ｆｌｕｅ．—ｃｕｒｅｄ　Ｔｏｂａｃｃｏ　Ｌｅａｖｅｓ　ａｔ　Ｄｉｆｅｒｅｎｔ　Ｍａｔｕｒｅ　Ｓｔａｇｅｓ　ａｎｄ　Ｉｔｓ　Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ＺＨＵ　Ｊｉｎ—ｆｅｎｇ　，ＧＵＯ　Ｒｕｉ　，ＬＩ　Ｇｕａｎｇ—ｌｉａｎｇ　，ＨＵＡＮＧ　Ｈａｉ—ｔａｎｇ　，ＨＵ　Ｈｏｎｇ—ｒａｉｎ　（１．Ｌｕｏｈｅ　Ｔｏｂａｃｃｏ　Ｃｏｍｐａｎｙ　ｏｆ　Ｈｅｎａｎ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｌｕｏｈｅ　４６２０００，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｓｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ，Ｈｅｎａｎ　Ｔｏｂａｃｃｏ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　４５０００８，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｅｘｐｌｏｒｅ　ｔｈｅ　ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ　ｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ　ｏｆ　ｐｌａｓｔｉｄ　ｐｉｇｍｅｎｔｓ　ｉｎ　ｆｌｕｅ—ｃｕｒｅｄ　ｔｏｂａｃｃｏ　ｌｅａｖｅｓ　ａｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｇｒｏｗｔｈ　ａｎｄ　ｍａｔｕｒｅ　ｓｔａｇｅｓ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｇｅｓ　ｏｆ　ｐｉｇｍｅｎｔ　ｃｏｎｔｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｉｎ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｈａｄ　ａ　ｒｉｓｉｎｇ　ｔｒｅｎｄ　ａｔ　ｒｅｓｅｔｔｌｉｎｇ　ｇｒｏｗｔｈ　ｓｔａｇｅ，ａｎｄ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　ａｆｔｅｒ　ｔｈｅ　ｖｉｇｏｒｏｕｓ　ｇｒｏｗｉｎｇ　ｓｔａｇｅ．Ｔｈｅ　ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ａｌｌ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈｅ　ｄｅｃｌｉｎｉｎｇ　ｔｒｅｎｄ　ａｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｍａｔｕｒｅ　ｓｔａｇｅｓ．Ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｔｏｂａｃｃｏ　ｌｅａｖｅｓ　ｔｒｅａｔｅｄ　ｗｉｔｈ　３０％ｏｒｇａｎｉｃ　ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ　ｐｌｕｓ　７０％ｓｐｅｃｉａｌ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ，ｔｈｅｉｒ　ｐｉｇｍｅｎｔ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ａｎｄ　ＰＯＤ　ａｃｔｉｖｉｔｙ　ｗｅｒｅ　ｈｉｇｈｅｒ，ａｎｄ　ＬＯＸ　ａｃｔｉｖｉｔｙ　ｗａｓ　ｌｏｗｅｒ　ａｔ　ｔｈｅ　ｅａｒｌｉｅｒ　ｍａｔｕｒｅ　ｓｔａｇｅｓ；ｗｈｉｌｅ　ｔｈｅｉｒ　ｐｉｇｍｅｎｔ　ｈａｄ　ａ　ｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ　ｏｆ　ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ　ｅｎｚｙｍｅ　ａｎｄ　ＬＯＸ　ｗｅｒｅ　ｈｉｇｈｅｒ　ａｔ　ｔｈｅ　ｌａｔｔｅｒ　ｍａｔｕｒｅ　ｓｔａｇｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｆｌｕｅ—ｃｕｒｅｄ　ｔｏｂａｃｃｏ；Ｍａｔｕｒｅ　ｓｔａｇｅ；Ｐｉｇｍｅｎｔ；Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　色素及其降解物是烟叶重要的致香物质，它们的种　类和含量直接决定着烟叶的品质　。色素在烟叶生长　料取自河南省舞阳县。供试品种为中烟１００，５月５日移　栽，种植行距１２０　ｃｍ，株距５０　ＣＩＴＩ。供试土壤为红粘土，　土壤肥力中等，土壤碱解氮４９．５２　ｍｇ／ｋｇ，速效磷６．８　ｍｇ／ｋｇ，速效钾１４５．３１　ｍｇ／ｋｇ，ｐＨ为８．４９。施纯氮４５．０　发育过程中形成，含量高低受烟草基因型、生态环境、栽　培技术等多种因素的影响　。烟草在生长与成熟过程　中需要适量的各种营养元素，营养元素缺乏或比例失调　会使烟株的生长、生理代谢发生障碍或异常变化，影响烟　叶的产量和品质　。前人主要通过控制大田不同肥料　ｋｇ／ｈｍ　，Ｎ：Ｐ，０　：Ｋ，０＝ｌ：２：３。田间管理按优质烤烟栽　培生产技术规范进行。　１．１．２试验设计设３个处理。处理Ａ：无机肥处理；　施用量对部分香气前体物进行了研究　“　。研究多集　中在有机肥对烤烟色素变化、生理过程及产质的影　响　。而烟草专用肥对烤烟烟叶发育过程中色素代　谢及其相互关系的影响研究还不多见。本研究探讨了不　同肥料配比对烤烟烟叶成熟过程中色素含量变化及其相　处理Ｂ：３０％无机肥＋７０％烟草专用肥；处理Ｃ：７０％无机　肥＋３０％烟草专用肥。烟草专用肥由平舆康博汇鑫＂ｔｉｔａｎ‘　有限公司提供；无机肥（Ｎ：Ｐ２０　：Ｋ２０＝１０：１２：１８）由漯河　远洋肥业有限责任公司提供。定位中部第１　１～１２片烟　叶，分别于团棵期、旺长期、欠熟期、生理成熟期、工艺成　互关系的影响，为采取适宜的生物和农艺措施调控色素　含量提供理论依据。　熟期、过熟期分６次取样，每处理重复３次。　１．２测定项目与方法　１．２．１测定方法叶绿素和类胡萝卜素含量的测定采　１材料与方法　１．１试验材料与设计　用分光光度计比色法　。　叶绿素酶活性的测定参照郁志芳等Ⅲ　的方法。　脂氧合酶（ＬＯＸ）活性测定参照Ｓｅｋｉｙａ　１６ｊ的方法提　１．１．１试验材料试验于２００９～２０１０年进行，试验材　收稿日期：２０１１—１２—１４　基金项目：国家烟草专卖局资助项目（３３００８０６１５６）。　作者简介：朱金峰（１９７９一），男，河南新野人，硕士，主要从事烟草ｑ三产技术研究与推广。　３期　朱金峰等：烤烟烟叶成熟过程中色素含量变化及其生理机制　１３９　＾∞　目一＼＿軎妞懈　蕾踊　取粗酶液后，１００００　ｘｇ（４℃）离心１５　ｍｉｎ，上清液用于　ＬＯＸ活性测定。取酶液０．３　ｍＬ，加０．７　ｍＬ底物，摇匀、　置３０　ｑＣ下保温５　ｍｉｎ，加入２　ｍＬ无水乙醇，摇匀加入３　ｍＬ　６０％乙醇，摇匀吸取ｌ　ｍＬ，用６０％乙醇稀释至ｌ０　ｍＬ，在Ｄ２３４　ｎｍ比色。取０．３　ｍＬ酶液装入试管，在７０～　８０℃水浴中加热５～１０　ｍｉｎ，然后取出加０．７　ｍＬ底物在　３０℃保温５　ｍｉｎ，加入２　ｍＬ无水乙醇摇匀，加入３　ｍＬ　６０％乙醇，摇匀吸取１　ｍＬ，稀释至１０　ｍＬ，作对照。　过氧化物酶（ＰＯＤ）活性测定采用愈仓４木酚显　猢　如　０　从图３可以看出，烤烟烟叶成熟过程中叶绿素酶活性变　化趋势基本一致，即在团棵期后叶绿素酶活性大体上呈　逐渐下降的趋势，但不同处理略有差异。在团棵期处理　Ｂ叶绿素酶活性低于处理Ａ和处理Ｃ。在旺长期至生理　成熟期，各处理的叶绿素酶活性均降低并且差异达到显　著水平（Ｐ＜０．０５）；生理成熟期后各处理的叶绿素酶活　性变化较小。但是工艺成熟期及其后处理Ｂ叶绿素酶　活性显著高于处理Ａ和处理ｃ（Ｐ＜０．０５）。　色法　。　１．２．２数据处理采用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ　Ｅｘｃｅｌ软件进行数据处　理和绘图，用ＳＰＳＳＩ６．０软件进行数据统计分析。　２结果与分析　２．１烟叶色素含量　２．１．１　叶绿素含量变化从图１可以看出，烟叶成熟过　程中各处理叶绿素含量的变化趋势明显，在团棵期时总　叶绿素含量呈增长趋势，旺长期后各处理均呈逐渐下降　的趋势。在欠熟期之前，各处理不同取样点差异均显著　（Ｐ＜０．０５），欠熟期之后相邻各取样点差异不大。在生　理成熟期之前，处理Ｂ总叶绿素含量高于处理Ａ和处理　Ｃ，尤其在旺长期（２２８．５５　ｍｇ／ｇ，鲜重　时，差异最大，达　到极显著水平（Ｐ＜０．０１）。处理Ｂ在：生理成熟期后，总　叶绿素含量低于处理Ａ和处理Ｃ，但差异不大。　图１不同时期烤烟总叶绿素含量变化　２．１．２类胡萝卜素含量变化类胡萝卜素降解产生的　香味物质域值相对较低、刺激性较小、对烟叶香气贡献率　较大　。从图２可以看出，烤烟烟叶成熟过程中３个　处理不同时期类胡萝卜素含量变化均呈逐渐下降的趋　势，但是在团棵期处理Ｂ呈增长的趋势。处理Ｂ在旺长　期时，类胡萝卜素含量最高，其值为３７．５１　ｍｇ／ｇ。在旺长　期和欠熟期时，类胡萝卜素含量变化最显著，达到极显著　水平（Ｐ＜０．０１）。欠熟期各处理各生长取样点差异不　大。但在生理成熟期之前，处理Ｂ类胡萝卜素含量最　高，工艺成熟期之后，处理Ｂ类胡萝卜素含量最低。　２．２相关生理指标变化　２．２．１　叶绿素酶活性变化　叶绿素酶催化叶绿素水解　生成脱植醇叶绿素，是叶绿素降解中的关键酶之一＿２　。　５Ｏ　ｇ　４０　Ｖ　３０　托　懒２Ｏ　‘　１０　器　０　图２不同时期烤烟类胡萝卜素含量变化　；　・　謇。一９　蚤ｏ　６　藿　㈣　七　．　ｔ鹭　＜，　图３：　同时期烤烟叶绿素酶活，陛变化　２．２．２脂氧合酶活性变化脂氧合酶（ＬＯＸ）是类胡萝　卜素降解的关键酶　。从图４可以看出，ＬＯＸ活性随着　烟叶的成熟过程呈现先上升再下降的趋势，但不同处理　略有不同。其中在旺长期时ＬＯＸ活性最高，处理Ａ、处　理Ｂ和处理ｃ的脂氧合酶活性值分别为：０．１０４８、　０．０８８６、０．１０８０　ｔａ，ｍｏｌ／（ｇ・ｎ３ｉｎ），随后逐渐降低。在欠熟　期前，处理Ｂ的ＬＯＸ活性最低，处理Ａ和处理Ｃ的ＬＯＸ　活性较高。生理成熟期及其后，则与之前相反。在适熟　期ＬＯＸ活性的高低顺序是：处理Ｂ＞处理Ｃ＞处理Ａ。　０．１５　｝０．１２　百０　０９　０．０６　釜ｏ＿０３　０ｌｏ０　、，　，　，　，＼，　图４　不同时期烤烟脂氧合酶（ＬＯＸ）活－眭变化　ｌ４０　江西农业学报　２４卷　一一＝ＩⅢ．异一　００】／　、誊００　２．２．３过氧化物酶活性变化过氧化物酶（ＰＯＤ）对烟　叶色素及生理变化有一定影响　。本试验结果（如图　５）表明，烤烟烟叶成熟过程中ＰＯＤ活性先降低，在旺长　期时，各处理ＰＯＤ活性均较低，处理Ａ、处理Ｂ和处理Ｃ　的过氧化物酶活性值分别值分别为：０．３５、０．３４和０．３２　［ＯＤ　。／（ｇ・ｍｉｎ）］。旺长期后，处理Ａ、处理Ｂ和处理ｃ　ＰＯＤ活性均升高，在生理成熟期时最大，分别为：０．７３、０．　８６和０．９９［ＯＤ　。／（ｇ・ｍｉｎ）］。生理成熟期后各处理逐　渐下降　图５不同时期烤烟ＰＯＤ活性变化　３小结　烤烟烟叶成熟过程中叶绿素和类胡萝ｂ素含量在　旺长期达到高峰，随后急剧下降并趋于稳定。不同肥料　配比对成熟过程中色素含量的变化有一定影响，其中　３０％无机肥＋７０％专用肥（处理Ｂ）的烟叶，生长前期色　素含量较高，后期降解较为充分，处理Ｂ叶绿素酶和　ＬＯＸ活性在团棵和旺长期表现较低，进入成熟期以后活　性明显升高，但ＰＯＤ活性呈现出相反的规律，说明在烟　叶成熟前期ＰＯＤ保持较高的酶活性，ＬＯＸ保持较低的酶　活性，成熟后期叶绿素酶和ＬＯＸ保持较高的活性，对充　分降解色素有利。　参考文献：　［１］周冀衡，王勇，邵岩，等．产烟国部分烟区烤烟色素及主要挥发　性香气物质的含量比较［Ｊ］．湖南农业大学学报：自然科学版，　２００５，３１（２）：１２８—１３２．　［２］刘国顺．烟草栽培学［Ｍ］．北京：中国农业出版社，２００３：２４１　２４３．　［３］宫长荣．烟草调制学［Ｍ］．北京：中国农业出版社，２００３：９１　９２．　［４］韩锦峰，吕巧灵，杨素勤，等．饼肥种类及其与化肥配比对烤烟　生长发育及产质的影响［Ｊ］．河南农业科学，１９９８（２）：１４—１６．　［５］张钊，周冀衡，邵岩，等．缺素对烤烟叶片腺毛生长发育影响的　研究［Ｊ］．中国烟草学报，２００７，１３（５）：５０—５３．　［６］石俊雄，郑少清，刁朝强，等．有机肥及施氮水平对烟叶质量和　可用性的影响［Ｊ］．中国烟草科学，２００４（２）：４２—４５．　［７］刘围顺，叶协峰，王彦亭，等．不同钾肥施用量对烟叶香气成分　含量的影响［Ｊ］．中国烟草科学，２００４（４）：１—４．　［８］林桂华，杨斌，上官克攀，等．施用有机肥对龙岩特色烟叶香气　质量的影响［Ｊ］．中国烟草科学，２００３（３）：９—１０．　［９］张志华，向鹏华，方其春．施硼对烤烟产量和品质的影响研究　［Ｊ］．湖南农业科学，２０１０（５）：６２—６３，６６．　［１０］张春，何伟，周冀衡，等．施氮形态及方式对烤烟生长及烟碱　含量的影响［Ｊ］．湖北农业科学，２０１０，４９（５）：１０７５—　１０７７．１０８８．　［１１］尚志强，李天福．不同类型肥料对烤烟生长发育及品质的影　响［Ｊ］．内蒙古农业科技，２０１０（２）：５８—５９，７１．　［１２］陈义强，刘国顺，凌爱芬，等．氮、磷、钾肥和土壤水分对烟草　烤后叶中类胡萝　素含量的影响［Ｊ］．植物生理学通讯，　２００８，４４（２）：２７９—２８２．　［１３］蔺忠龙，浦勇，郭怡卿，等．生物有机肥对植烟土壤、烤烟生长　及品质影响的研究进展［Ｊ］．安徽农业科学，２０１０（１３）：６７ｏ９　—６７ｌ１．　［１４］何波，刘兰明，罗忠锋，等．有机无机肥配比对烤烟大田期生　理性状及烤后烟品质的影响［Ｊ］．安徽农业科学，２０１０（２４）：　１３２１５—１３２１６，１３２２８．　［１５］张玉树，丁洪，唐丽娜，等．控释烟草专用肥对烟草生长的影　响［Ｊ］．安徽农业科学，２０１０（２９）：１６３１４—１６３１８．　［１６］赵世杰．植物生理学实验指导［Ｍ］．北京：中国农业出版社，　１９９８：６８—７２．　［１７］郁志芳，李妍，康若讳，等．鲜切芦篙贮藏过程中叶绿素、纤维　素及相关酶的变化［Ｊ］．中国野生植物资源，２００３，２２（４）：６１　６４．　［１８］张志良　植物生理学实验指导［Ｍ］．北京：高等教育出版　社，２００２．　［１９］韦凤杰，刘国顺，杨永锋，等．烤烟成熟过程中类胡萝ｂ素变　化与其降解香气物质关系［Ｊ］．中国农业科学，２００５，３８（９）：　１８８２—１８８９．　［２Ｏ］袁芳，蒋笃忠，骆君华，等．湘烟３号下部叶烘烤特性研究　［Ｊ］．园艺与种苗，２０１１（５）：９３—９６．　［２１］唐蕾．银杏叶生长过程中的叶绿素酶活性变化［Ｊ］．植物生理　学通讯，２００２，３８（６）：５６１—５６３．　［２２］李艳梅，宫长荣，陈江华，等．烟叶在烘烤过程中脂氧合酶、脱　落酸与色素降解的关系［Ｊ］．中国烟草学报，２００１，７（３）：４６　—４８．　［２３］宫长荣，周义和，杨焕文．烤烟三段式烘烤导论［Ｍ］．北京：科　学出版社，２００５．