豫煙11號基礎(chǔ)香味物質(zhì)對不同海拔生態(tài)的響應(yīng)

張銘真++張廣譜++薛剛++許杰++楊鐵釗++徐世曉

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2016.10.101

摘要：高香氣特色煙草新品種豫煙11號具有較強(qiáng)的生態(tài)響應(yīng)性，不同生態(tài)區(qū)煙葉香味差異較大，為研究豫煙11號煙葉香味質(zhì)量生態(tài)差異的原因，以豫煙11號為材料，以云煙87為對照品種，選取5個不同海拔的煙區(qū)進(jìn)行大田試驗(yàn)，對煙草葉片的類胡蘿卜素、葉綠素、石油醚提取物、腺毛分泌物以及中性致香物質(zhì)等基礎(chǔ)香味物質(zhì)進(jìn)行分析。結(jié)果表明，豫煙11號5種基礎(chǔ)香味物質(zhì)含量在5個海拔地區(qū)都明顯高于云煙87，豫煙11號種植在中等海拔（800 m）地區(qū)貴州施秉、河南盧氏的類胡蘿卜素含量、石油醚提取物含量、腺毛分泌物含量、中性香氣物質(zhì)總量較高。由結(jié)果可知，不同海拔生態(tài)條件能夠影響煙葉香味物質(zhì)的含量及組分，為豫煙11號適宜種植推廣區(qū)域研究提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：海拔；生態(tài)；豫煙11號；香味物質(zhì)

中圖分類號：S572.01 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2016）10-0346-05

收稿日期：2015-08-24

基金項(xiàng)目：中國煙草總公司重點(diǎn)項(xiàng)目（編號：110201002008）。

作者簡介：張銘真（1992—），女，河南鞏義人，碩士研究生，研究方向?yàn)闊煵葸z傳育種與生理。E-mail：yczhangmingzhen@163.com。

通信作者：徐世曉，博士，講師，主要從事分子遺傳學(xué)研究。E-mail：xushixiao@126.com。目前，我國煙葉生產(chǎn)的主要問題依然是香氣量不足、濃度不夠等，隨著吸煙與健康問題的研究不斷深入及低焦油卷煙產(chǎn)品的開發(fā)與生產(chǎn)，工業(yè)上對煙葉香氣質(zhì)量的要求越來越高。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)于2013年培育出新的高香氣特色品種豫煙11號，河南中煙工業(yè)責(zé)任公司技術(shù)中心對該品種在貴州銅仁、河南三門峽盧氏、河南許昌襄縣、河南南陽內(nèi)鄉(xiāng)等地進(jìn)行原料特色和工業(yè)驗(yàn)證。結(jié)果表明，豫煙11號種植在貴州銅仁和河南三門峽盧氏感官質(zhì)量較好，表現(xiàn)為香氣質(zhì)較好、香氣量較足、香氣誘發(fā)、煙氣細(xì)膩；在廣東南雄和河南駐馬店感官質(zhì)量較差，表現(xiàn)出明顯的藥草氣息，影響煙葉香氣品質(zhì)的表達(dá)?？梢娫?1號具有較強(qiáng)的生態(tài)響應(yīng)性，不同生態(tài)區(qū)煙葉香味差異較大。相同的煙草品種在不同的生態(tài)條件下，形成的香氣風(fēng)格也不盡相同[1]。而適宜的優(yōu)良品種種植在特定地區(qū)才可以表現(xiàn)出較高的商品價(jià)值及工業(yè)可用性[2]。因此，為確定豫煙11號適宜種植推廣地域，研究豫煙11號煙葉香味質(zhì)量生態(tài)差異尤為重要。

生態(tài)因素主要包括生物因素和非生物因素，而非生物因素主要有光、溫度、水和濕度[3]。煙草對生態(tài)條件的變化非常敏感，某一個地區(qū)的生態(tài)條件在很大程度上決定了煙葉的香氣風(fēng)格[4]。生態(tài)因素是影響烤煙香吃味的重要因素之一，而海拔變化會綜合導(dǎo)致光照、積溫、降水量、紫外線強(qiáng)度和空氣濕度等生態(tài)因子發(fā)生明顯變化，進(jìn)而導(dǎo)致烤煙香味物質(zhì)的形成與積累。胡國松等對湖北利川不同海拔和不同品種烤煙的研究表明，K326和CT90的香吃味會隨著海拔增加而改善，但不同品種特性各異，對海拔生態(tài)的要求也不同[5]。向必坤等以K326、云煙87和中煙103為材料，分析了湖北恩施州不同海拔地區(qū)烤煙中性致香物質(zhì)含量的差異，發(fā)現(xiàn)烤煙中性致香物質(zhì)含量受海拔和品種的共同影響[6]。陳傳孟等研究發(fā)現(xiàn)，隨著海拔升高，烤煙香吃味變好，煙葉品質(zhì)的變化主要受海拔氣象因子的影響[7]。錢車以云煙87為材料比較不同海拔煙葉的產(chǎn)量和品質(zhì)，得出隨著海拔的增加，煙葉的香氣質(zhì)較好、香氣量較足的結(jié)論[8]。

目前，海拔對煙葉品質(zhì)及化學(xué)成分的影響研究較多，但不同海拔生態(tài)特征對烤煙基礎(chǔ)香味物質(zhì)的研究卻鮮見報(bào)道。本研究分析豫煙11號與對照品種云煙87基礎(chǔ)香味物質(zhì)（類胡蘿卜素、葉綠素、石油醚提取物、腺毛分泌物及中性致香物質(zhì)）在不同海拔生態(tài)地區(qū)的含量及其對生態(tài)因子的響應(yīng)，明確豫煙11號煙葉香味質(zhì)量生態(tài)差異的原因，可為豫煙11號不同產(chǎn)區(qū)安排與利用提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

豫煙11號為高香氣煙草品系8306與MSK326雜交培育出的新品種；對照品種為云煙87。

1.2試驗(yàn)地點(diǎn)

選擇5個不同海拔的生態(tài)區(qū)，分別為貴州畢節(jié)威寧（海拔2 119 m）、貴州黔東南施秉縣（海拔823 m）、河南三門峽盧氏（海拔799 m）、河南南陽內(nèi)鄉(xiāng)縣（海拔356 m）、河南許昌禹州（海拔140 m），海拔由手持式全球定位系統(tǒng)（GPS）測定。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

豫煙11號、云煙87種子由河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草育種實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)一提供。田間試驗(yàn)布置采用大區(qū)對比，不設(shè)重復(fù)。供試地塊面積不少于0.067 hm2，栽植密度16 530株/hm2；施純氮90 kg/hm2，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），分別用過磷酸鈣與硫酸鉀補(bǔ)充磷和鉀的不足，70%作底肥，30%作追肥。統(tǒng)一在60%煙株中心花開放時一次性打頂，施肥種類、施肥量、試驗(yàn)地前茬作物一致。

1.4樣品采集

鮮樣選定具有代表性的植株，自下而上標(biāo)記1至22位可收葉（葉片數(shù)不夠按照實(shí)際標(biāo)記葉位取樣），掛牌標(biāo)記，中部葉為13、14葉位（團(tuán)棵期除去底部2張底腳葉標(biāo)記葉位），打頂后20 d時取樣。煙葉成熟采烤后取具代表性等級（C3F）測定香氣成分。

1.5測定方法

腺毛分泌物含量的提取濃縮和定量分析采用楊鐵釗等方法[9-10]；用蒸餾萃取法提取煙草中性香氣物質(zhì)；用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC/MS）進(jìn)行定量和定性分析[11]。 石油醚提取物采用殘余法測定；葉綠素和類胡蘿卜素含量用乙醇提取后用分光光度法[12]測定。其中僅中性致香物質(zhì)用烤后葉測定，其他均用鮮葉。

2結(jié)果與分析

2.1氣象數(shù)據(jù)與海拔高度

氣象數(shù)據(jù)為2011—2013年平均氣象數(shù)據(jù)，不同試驗(yàn)點(diǎn)的氣象數(shù)據(jù)見表1。

由表1可見，威寧試驗(yàn)點(diǎn)海拔較高，生育期溫度較低，相對濕度較大，日照時間相對較短，降水量相對較大，蒸發(fā)量相對較小，云量相對較大。施秉試驗(yàn)點(diǎn)生育期溫度適宜，相對濕度較大，伸根期和旺長期的日照時間相對低于威寧試驗(yàn)點(diǎn)，降水量相對較大，云量相對較大。盧氏、內(nèi)鄉(xiāng)、禹州試驗(yàn)點(diǎn)生育期溫度適宜，相對濕度較低，日照時間充足，蒸發(fā)量相對較大，云量相對較大。海拔從高到低依次為威寧、施秉、盧氏、內(nèi)鄉(xiāng)、禹州。

2.2不同生態(tài)條件下煙葉類胡蘿卜素含量

對不同生態(tài)條件下烤煙基因型間煙葉類胡蘿卜素含量進(jìn)行分析，由表2可見，從生態(tài)區(qū)來看，豫煙11號5個地區(qū)的煙葉類胡蘿卜素含量差異顯著；而云煙87除禹州、盧氏2個煙區(qū)煙葉類胡蘿卜素含量差異不顯著外，其他煙區(qū)間差異顯著。豫煙11號煙葉類胡蘿卜素含量在盧氏較高，在威寧較低；云煙87煙葉類胡蘿卜素含量在內(nèi)鄉(xiāng)最高，在威寧最低。豫煙11號煙葉類胡蘿卜素含量在5個地區(qū)都顯著高于云煙87。

從煙葉類胡蘿卜素含量與植煙地海拔來看，在低海拔地區(qū)（<700 m）的禹州和內(nèi)鄉(xiāng)和在中等海拔地區(qū)（700 m左右）的盧氏、施秉煙葉類胡蘿卜素含量較高，在高海拔地區(qū)（威寧）煙葉類胡蘿卜素含量較低。

2.3不同生態(tài)條件下煙葉葉綠素含量

對不同生態(tài)條件下不同基因型間煙葉葉綠素含量進(jìn)行分析，由表3可見，從生態(tài)區(qū)來看，5個地區(qū)的煙葉葉綠素含量差異基本顯著。豫煙11號煙葉葉綠素含量在施秉最高，在內(nèi)鄉(xiāng)最低；云煙87煙葉葉綠素含量在施秉最高，在盧氏最低。豫煙11號煙葉葉綠素含量在5個地區(qū)顯著高于云煙87。從煙葉葉綠素含量與植煙地海拔來看，在中等海拔地區(qū)（700 m左右）的施秉較高，在高海拔地區(qū)（威寧）次之，在低海拔地區(qū)（<700 m）禹州、內(nèi)鄉(xiāng)煙葉葉綠素含量較低。

2.4不同生態(tài)條件下煙葉石油醚提取物含量

對不同生態(tài)條件下烤煙基因型間煙葉石油醚提取物含量進(jìn)行分析，由表4可見，從生態(tài)區(qū)來看，5個地區(qū)的煙葉石油醚提取物含量差異顯著。豫煙11號煙葉石油醚提取物含量在盧氏最高，在施秉最低。云煙87煙葉石油醚提取物含量在盧氏最高，在威寧最低。除在施秉地區(qū)豫煙11號與云煙87煙葉石油醚提取物含量差異不顯著外，在其他地區(qū)二者石油醚提取物含量差異顯著。從煙葉石油醚提取物含量與植煙地海拔來看，在中等海拔地區(qū)（700 m左右）煙葉石油醚提取物含量較高，在低海拔地區(qū)（<700 m）的禹州、內(nèi)鄉(xiāng)煙葉石油醚提取物含量稍次之，在高海拔地區(qū)威寧含量較低。

2.5不同生態(tài)條件下煙葉腺毛分泌物含量

對不同生態(tài)條件下烤煙基因型間煙葉腺毛分泌物含量進(jìn)行分析，由表5可見，從生態(tài)區(qū)來看，5個地區(qū)的煙葉腺毛分泌物含量差異顯著。豫煙11號煙葉腺毛分泌物含量在盧氏最高，在威寧最低。云煙87煙葉腺毛分泌物含量在禹州最高，在威寧最低。從品種來看，豫煙11號煙葉腺毛分泌物含量與云煙87差異顯著，在5個地區(qū)都顯著高于云煙87。從煙葉腺毛分泌物總量與植煙地海拔來看，在中等海拔地區(qū)（700 m左右）的盧氏煙葉腺毛分泌物總量較高，在低海拔地區(qū)（<700 m）的內(nèi)鄉(xiāng)煙葉腺毛分泌物總量稍次之，在高海拔地區(qū)威寧較低。

從表6可以看出，5個地區(qū)腺毛分泌物主成分含量之間存在差異。盧氏煙葉腺毛分泌物各主成分的含量較高，威寧較低。豫煙11號的腺毛分泌物總量、α-西柏三烯二醇與β-西柏三烯二醇含量在5個地區(qū)均高于對照品種。豫煙11號腺毛分泌物總量、蔗糖酯、α-西柏三烯二醇與β-西柏三烯二醇含量在盧氏表現(xiàn)較高，威寧表現(xiàn)較低。云煙87蔗糖酯含量在禹州較高，內(nèi)鄉(xiāng)較低；β-西柏三烯二醇在施秉較高，威寧較低；α-西柏三烯二醇含量在內(nèi)鄉(xiāng)較高，威寧較低。

2.6不同生態(tài)條件下煙葉中性香氣物質(zhì)含量

經(jīng)GC/MS聯(lián)用儀對5個地區(qū)的中部葉煙葉進(jìn)行樣品分析，分析結(jié)果見表7，共檢測出29種物質(zhì)。5個地區(qū)煙葉中性香氣物質(zhì)含量差異較明顯，隨著海拔的增加，煙葉中性致香物質(zhì)總量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。

豫煙11號棕色化反應(yīng)產(chǎn)物含量在施秉較高，威寧次之，禹州、盧氏再次之，內(nèi)鄉(xiāng)較低；苯丙氨酸類物質(zhì)含量在施秉較高，禹州和威寧次之，盧氏、內(nèi)鄉(xiāng)較低。

云煙87類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量在內(nèi)鄉(xiāng)較高，盧氏較低；煙葉茄酮含量在禹州較高，威寧較低；棕色化反應(yīng)產(chǎn)物含量在盧氏較高，威寧較低；苯丙氨酸類物質(zhì)含量在盧氏較高，威寧較低。

豫煙11號煙葉中性香氣物質(zhì)總量在5個地區(qū)均高于云煙87；類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量除在盧氏與云煙87相當(dāng)外，在其他地區(qū)都高于云煙87；茄酮含量在盧氏、禹州高于云煙87，在其他地區(qū)低于云煙87；棕色化反應(yīng)產(chǎn)物含量在禹州、施秉、威寧高于云煙87；苯丙氨酸類物質(zhì)含量在施秉、禹州、威寧高于云煙87，其他地區(qū)低于云煙87。

3討論與結(jié)論

質(zhì)體色素、葉面分泌物及石油醚提取物都與煙葉的香氣質(zhì)和香氣量密切相關(guān)[13-14]。本研究結(jié)果表明，豫煙11號5種檢測的基礎(chǔ)香味物質(zhì)含量在5個海拔地區(qū)都顯著高于云煙87。豫煙11號基礎(chǔ)致香物質(zhì)在不同海拔生態(tài)條件下差異較大，該品種種植在海拔中等（800 m）的地區(qū)施秉、盧氏類胡蘿卜素含量、石油醚提取物含量、腺毛分泌物、中性香氣物質(zhì)總含量較高。

類胡蘿卜素是光合作用的輔助色素，能夠吸收紫外光，因此紫外輻射強(qiáng)，能夠促進(jìn)煙葉中類胡蘿卜素的合成[15]。日光中藍(lán)紫光輻射比例大有利于煙草葉綠素、類胡蘿卜素等質(zhì)體色素的合成[16]；另外，煙草旺長期與成熟期遮陰類胡蘿卜素含量會增加[17]。旺長期至成熟期的弱光處理能促進(jìn)類胡蘿卜素的合成，但卻會使葉綠素積累[18]。黃勇等研究表明，中下部煙葉葉綠素含量與光照度呈正相關(guān)[19-20]。盧氏、內(nèi)鄉(xiāng)煙區(qū)處于中等海拔，光照度較威寧、施秉弱，有利于類胡蘿卜素等致香物質(zhì)的合成；威寧、施秉等地較強(qiáng)的光照會使煙草具有較高的葉綠素含量，類胡蘿卜素含量則較少。韓錦峰等研究表明，成熟期出現(xiàn)輕度干旱，煙葉中大部分香氣物質(zhì)含量增加，促進(jìn)煙葉香氣物質(zhì)的轉(zhuǎn)化[21]。隨著土壤水分含量的下降，煙草葉綠素含量減少，光合速率下降[22-24]。施秉、威寧2地降水量大，空氣相對濕度較高，促進(jìn)煙葉葉綠素累積；內(nèi)鄉(xiāng)降水量少，云量較少，蒸發(fā)量大，煙葉內(nèi)葉綠素含量較低。

相關(guān)研究表明，海拔在340～870 m的地區(qū)，煙葉中石油醚提取物含量最高[25]。降水量對煙葉石油醚提取物含量影響較為強(qiáng)烈，煙草大田的降水量與煙葉石油醚提取物含量之間為負(fù)效應(yīng)關(guān)系；日照時間則起正作用[26]。盧氏海拔中等，相對適宜，成熟期溫度高，降水量少，為豫煙11號石油醚提取物含量高提供了條件。威寧海拔高，大田生育期溫度較低，日照時間較短，成熟期降水量偏多，導(dǎo)致煙葉石油醚提取物含量偏低。

翁夢苓等采用遮陰處理，對煙葉腺毛密度及形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)遮陰條件下光照不足，腺毛發(fā)育遲緩，影響腺毛分泌物的合成與積累[27]。王冬等采用光照溫度控制試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，光照不足會抑制西柏三烯二醇相關(guān)基因的表達(dá)，較高的光照度及較大的晝夜溫差有利于西柏三烯二醇的合成和積累[28]。盧氏煙區(qū)成熟期日照時間較長，有利于豫煙11號煙葉腺毛分泌物含量的提升。

甄才紅等通過大田試驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，海拔800～1 000 m的烤煙有較高的中性致香物質(zhì)含量[29]。研究表明，隨著海拔的升高，大多數(shù)體現(xiàn)清香型風(fēng)格特征的中性致香物質(zhì)含量增加，而反映濃香型風(fēng)格特征的中性致香物質(zhì)含量減少[6]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同海拔生態(tài)條件對煙葉的中性香氣物質(zhì)總量影響較大，適宜的海拔有利于豫煙11號煙葉中性香氣物質(zhì)總量的提升。

綜上所述，豫煙11號具有較強(qiáng)的生態(tài)響應(yīng)性，基礎(chǔ)致香物質(zhì)響應(yīng)不同海拔生態(tài)條件差異較大，中海拔的施秉、盧氏具有較高的光照度、較大的晝夜溫、成熟期較少的降水量，使得類胡蘿卜素含量、石油醚提取物含量、腺毛分泌物總量、中性香氣物質(zhì)總含量較高，從而能夠彰顯其品種特色，可規(guī)劃為豫煙11號種植推廣的適宜區(qū)域。

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