不同栽培方式對白肋煙活性氧代謝、激素含量及產質量的影響

王亞寧，楊春雷，徐芳森，楊錦鵬*，余 君，樊凱孝，鄧燦東，樊友倫，劉騰飛

（1.華中農業大學微量元素研究中心，武漢 430070；2.湖北省煙草科學研究院，武漢 430030；3. 湖北中煙工業有限責任公司，武漢 430051）

不同栽培方式對白肋煙活性氧代謝、激素含量及產質量的影響

王亞寧1，楊春雷2，徐芳森1，楊錦鵬2*，余 君2，樊凱孝2，鄧燦東2，樊友倫2，劉騰飛3

（1.華中農業大學微量元素研究中心，武漢 430070；2.湖北省煙草科學研究院，武漢 430030；3. 湖北中煙工業有限責任公司，武漢 430051）

為探明立體育苗及井窯式移栽促進煙草生長的機理，通過大田試驗分析了4種栽培方式對白肋煙農藝性狀、葉片活性氧代謝、激素含量、經濟產量及化學品質的影響。結果表明，立體育苗結合井窯式移栽的組合栽培方式取得最顯著改善效果。在農藝性狀方面，可以顯著提高株高、莖圍、腰葉面積及葉數；在生理指標方面，團棵期CAT、SOD活性及IAA含量比對照分別提高了53.7%、35.1%、17.2%，MDA含量降低29.3%，成熟期CAT、POD的活性提高幅度分別為38.7%、28.2%，MDA及ABA含量降低幅度分別為35.3%、31.0%；調制后煙葉產量和產值分別提高了30.0%和39.1%，中上等煙率提高了13.3%，并通過改善煙葉總植物堿含量、氮堿比、鉀氯比等指標提高了煙葉化學成分協調性。

白肋煙；立體育苗；井窯式移栽；抗氧化酶；激素

育苗和移栽是煙草生產的重要技術環節，煙苗質量關系到幼苗能否早生快發以及能否增強煙株的抗逆性和抗病性等，是煙草優質高產的基礎。漂浮育苗是我國煙草生產育苗的主要方式，但存在占地面積大、受外界環境條件尤其是溫度變化影響大、育苗時間長等缺點[1-4]。立體育苗能有效調控苗期溫度、光照生長因子，對促進煙苗早生快發并實現減工降本、提質增效具有重要意義[5]。常規的移栽技術往往出現高腳苗、還苗期長等問題。井窖式小苗移栽是由貴州煙區研究人員開發的新移栽技術，近年來被很多煙區引進[6]，即在壟體內制造一個適合煙苗生長的相對穩定的溫度、濕度和營養環境，栽后煙苗的成活率高、還苗期縮短，田間煙株的生長均勻一致性好，整齊度顯著提高，研究表明井窖式移栽能夠顯著提高煙葉產量及產值[7-8]。

立體育苗與井窯式移栽配套技術具有很大的推廣前景，但關于立體育苗與井窯式移栽促進煙株生長的生理機制研究尚少。本研究從活性氧代謝水平和內源激素的變化入手，揭示不同栽培方式下煙草生長差異的生理機制，為新的栽培技術推廣提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2014年在湖北省恩施市崔壩鎮白肋煙試驗田進行，供試土壤為黃棕壤，土壤有機質22.25 g/kg，堿解氮73.50 mg/kg，有效磷46.52 mg/kg，速效鉀240.00 mg/kg；供試白肋煙品種為鄂煙1號。

1.2 試驗設計

試驗設4個處理：T1，立體育苗+井窖式移栽；T2，立體育苗+常規移栽；T3，漂浮育苗+井窖式移栽；T4（CK），漂浮育苗+常規移栽。立體育苗用立體栽培架（專利號ZL200920288925.5）并通過托盤式淺層營養液育苗[9]；井窯式移栽的井窯為圓形，井窖口直徑8～9 cm，井窖深度18 cm左右，移栽按照煙草井窖式小苗移栽的技術操作執行[7]，移栽后煙苗生長點距壟頂平面5 cm左右。每個處理3次重復，共12個小區，隨機區組排列；行株距為120 cm×50 cm。3月2日播種，5月10日移栽；施肥量按照施純氮17.5 kg/667m2，m(N):m(P2O5):m(K2O) = 1:1:2，分別以硝銨（含氮量為30%）、過磷酸鈣（P2O5含量為12%）和農用硫酸鉀（K2O含量為49.4%）為肥源，不施有機肥及其他肥料，其他非試驗處理的技術環節均按當地現行生產技術規范 執行。

分別于團棵期（6月10日）、旺長期（7月2日）以及成熟期（7月28日）測量農藝性狀及取樣，共3次，每次取樣各處理隨機選3株，采集中部葉片5～6 g，存放于-80 ℃冰箱保存，用于測定抗氧化酶活性及內源激素含量。

1.3 測定項目及方法

田間農藝性狀中的最大葉面積參照中國煙草行業標準（YC/T 142—2010）[10]計算所得，即葉面積=葉長×葉寬×0.6345，其中0.6345為計算葉面積時的修正系數。過氧化氫酶（CAT）活性測定采用紫外吸收法，超氧化物歧化酶（SOD）活性測定采用氮藍四唑法[11]，過氧化物酶（POD）活性測定采用愈創木酚法[12]，丙二醛（MDA）含量測定采用雙組分光光度計法[11]，脫落酸（ABA）與生長素（IAA）含量測定采用超快速液相色譜/電噴霧電離串聯質譜法[13]，儀器為型號為ABI 4000Q-TRAP（Shimadzu Corporation, Kyoto, Japan）。煙葉成熟后，按不同處理分小區采收晾制，測定各處理產量，按國家標準GB/T 8966—2005 白肋煙進行分級[14]，計算中上等煙率，并按2014年國家煙草專賣局收購指導價格計算產值和均價。煙葉化學品質指標，采集調制后的中部葉（從腳葉向上第8～11葉位）進行化驗，總植物堿含量測定是依據中國煙草行業標準YC/T 468—2013 煙草及煙草制品總植物堿的測定—連續流動（硫氰酸鉀）法[15]，檢測儀器Astoria Analyzer（Astoria-Pacific International, USA）；總氮含量測定采用半微量凱氏定氮法[16]；總糖含量測定用蒽酮比色法[16]；鉀含量測定采用火焰光度計法[16]；氯含量測定采用自動電位滴定法[16]；氮堿比是總氮含量與煙堿含量的比值，鉀氯比是鉀含量與氯含量的比值。

1.4 數據處理方法

試驗相關數據用SPSS 17.0、Excel 2010軟件進行統計分析和作圖。

2 結 果

2.1 不同栽培方式對白肋煙農藝性狀的影響

由表1可以看出，在團棵期，各處理的株高、莖圍和最大葉面積均顯著高于對照，且以T1最佳，T1、T2、T3的株高分別比CK增加了13.40%、5.50%、2.11%，莖圍分別比CK增加了13.17%、6.72%、4.39%，最大葉面積分別比CK增加了9.50%、3.25%、2.47%，葉數只有T1顯著高于CK，增加了0.55。在旺長期，T1的株高顯著高于CK，增加了11.78%，T1和T2的莖圍分別比CK顯著增加了6.48%、3.73%，最大葉面積中T1、T2、T3均顯著高于CK，分別增加了11.13%、6.60%、4.99%，葉數中只有T1顯著高于CK，增加了1.16。成熟期時，T1的株高顯著高于CK，增加了5.46%，T1和T2的莖圍分別比CK顯著增加了3.28%、1.54%，T1、T2、T3最大葉面積及葉片數均顯著高于CK，其中最大葉面積分別增加了19.81%、15.28%、8.61%，葉數上分別增加了2.74、2.11、1.80。總體來講，各處理之間的性狀從優到劣的順序是T1＞T2≥T3≥CK，說明立體育苗與井窯式移栽可以提高煙株的農藝性狀。

2.2 不同栽培方式對白肋煙抗氧化酶活性的影響

2.2.1 不同栽培方式對CAT活性的影響 從圖1可以看出，隨著煙株的生長，CAT活性也會增強，團棵期時，T1、T2、T3三個處理的CAT活性均顯 著高于CK，提高幅度分別為53.7%、40.4%、35.1%。旺長期時，各處理間并無顯著性差異。成熟期時，T1的CAT活性顯著高于CK，提高幅度為38.7%，T2、T3則與CK無顯著性差異。

表1 不同栽培方式對白肋煙農藝性狀的影響Table 1 Effect of different cultivating patterns on agronomic traits of burley tobacco

圖1 不同栽培方式對白肋煙中部葉CAT活性的影響Fig. 1 Effect of different cultivating patterns on CAT activities of middle leaves of burley tobacco

2.2.2 不同栽培方式對SOD活性的影響 從圖2可以看出，團棵期時，T1、T2、T3的SOD活性均顯著高于CK，提高幅度分別為35.1%、33.0%、63.2%。旺長期與成熟期時，各處理間均無顯著性差異。此結果說明，立體育苗與井窖式移栽提高了煙株生長前期SOD的活性，但在成熟期對提高SOD活性的效果并不顯著。

2.2.3 不同栽培方式對POD活性的影響 從圖3可以看出，POD的活性隨著煙株生長而增強，團棵期時，各處理間沒有顯著性差異。旺長期時，T1的POD活性顯著高于CK，T2、T3的POD活性則稍高于CK，但并無顯著性差異。成熟期時，各處理間的POD活性與旺長期表現一致，T1的POD活性顯著高于CK，T2、T3與CK無顯著性差異。此結果說明，立體育苗結合井窯式移栽可以提高煙株旺長期與成熟期POD的活性，但是對生長前期提高POD活性的效果并不顯著。

圖2 不同栽培方式對白肋煙中部葉SOD活性的影響Fig. 2 Effect of different cultivating patterns on SOD activityies of middle leaves of burley tobacco

圖3 不同栽培方式對白肋煙中部葉POD活性的影響Fig. 3 Effect of different cultivating patterns on POD activities of middle leaves of burley tobacco

2.3 不同栽培方式對白肋煙MDA含量的影響

MDA是膜脂過氧化最重要的產物之一，它的產生會使多種酶和膜系統損傷，其含量的高低常被用于反應細胞膜脂過氧化的水平。從圖4可以看出，團棵期時，T1、T2、T3的MDA含量均顯著低于CK，分別降低了29.3%、32.4%、35.5%。旺長期時，各處理間并無顯著性差異。成熟期煙葉中的MDA含量明顯高于團棵期與旺長期，說明成熟期時，煙葉衰老進程加劇，此過程中細胞膜脂過氧化水平也隨之升高，其中T1、T2的MDA含量顯著低于CK，分別降低了35.3%、28.0%，而T3略低于CK，但無顯著差異。

圖4 不同栽培方式對白肋煙中部葉MDA含量的影響Fig. 4 Effect of different cultivating patterns on MDA concentration of middle leaves of burley tobacco

2.4 不同栽培方式對白肋煙激素含量的影響

2.4.1 不同栽培方式對白肋煙IAA含量的影響 IAA是影響植物細胞分裂、伸長和細胞分化，營養器官與生殖器官生長的主導因素。從圖5可以看出，團棵期時，T1、T3的IAA含量顯著高于CK，分別提高了16.5%，19.5%，而T2與CK間沒有無顯著差異。旺長期與團棵期相似，T1、T3的IAA含量顯著高于CK，分別提高了17.2%，24.4%，T2稍高于CK，但未達到顯著差異。成熟期時，各處理間的IAA含量均無顯著性差異。

圖5 不同栽培方式對白肋煙中部葉IAA含量的影響Fig. 5 Effect of different cultivating patterns on IAA concentration of middle leaves of burley tobacco

2.4.2 不同栽培方式對白肋煙ABA含量的影響 脫落酸可以影響煙草的光合功能，促進煙葉衰老[17]。從圖6可以看出，團棵期時，T1、T2、T3的ABA含量與CK相比沒有顯著差異，而T3的ABA含量顯著高于T2。旺長期時，ABA含量明顯升高，是團棵期的2～3倍，T1、T2、T3的ABA含量顯著低于CK，分別降低了37.7%、27.2%、21.7%。成熟期ABA含量反而降低，這是由于打頂的原因，其中T1的ABA含量顯著低于CK，降低了31.0%，T2、T3低于CK，但未達到顯著差異。

圖6 不同栽培方式對白肋煙中部葉ABA含量的影響Fig. 6 Effect of different cultivating patterns on ABA concentration of middle leaves of burley tobacco

2.5 不同栽培方式對白肋煙經濟性狀的影響

由表2可以看出，T1、T2、T3的產量、產值、均價、上中等煙率均顯著高于CK，其中，產量分別提高了30.0%、11.7%、5.6%，煙葉產值分別提高了39.1%、15.2%、7.9%，均價分別提高了7.0%、3.1%、2.3%，中上等煙率分別提高了13.29、4.71、1.83個百分點，可見，處理間差異與各生育期的田間農藝性狀表現差異一致，即T1可以獲得最佳的煙葉產量、產值及中上等煙率，T2、T3次之。

表2 不同處理對煙草產量、產值、均價和中上等煙率的影響Table 2 Effect of different cultivating patterns on tobacco yield, output value, average price and the rate of medium-superior tobacco

2.6 不同栽培方式對白肋煙煙葉化學成分的影響

一般認為優質白肋煙的總植物堿、總氮含量范圍為2.0%～4.0%，最適含量為3.0%；氮堿比的適合范圍為1～2，總糖不宜超過1%，氯含量＜0.5%，鉀氯比≥5[18-19]。由表3可知，各處理間的總植物堿含量均較適宜，且以T1最佳，其次是T2和T3；總氮含量總體上均處于較適宜水平，但是氮堿比以T1顯著高于CK，處于更適宜水平；總糖含量、氯也是總體上處于較適宜水平；鉀氯比以T1顯著高于CK，其次是T2和T3。可見，T1的化學成分總體協調性最佳，其次是T2、T3。

表3 不同栽培方式對白肋煙中部葉化學成分的影響Table 3 Effect of different cultivating patterns on chemical quality of burley tobacco middle leaves

3 討 論

3.1 抗氧化系統參與煙株抗性形成

在自然環境條件下，植物的生長會受到多種逆境脅迫，對于煙草來說，不利于其生長的環境因子主要是低溫和干旱[20]。研究表明，煙苗受到低溫和干旱時，其POD、SOD和CAT活性顯著上升，并且MDA含量也會明顯上升[21-22]。煙苗從苗床移栽到田間后，其光、溫、水、氣、肥等生理環境都發生了很大變化，此時煙苗會經歷一個逆境的脅迫過程[23]。本研究發現，隨煙株生長，抗氧化酶活性有著不同程度的上升，這與趙靜等[23]研究結果一致，并且，在不同生育期內，不同栽培方式對此3種保護酶的活性影響也不相同，比如團棵期時，提高了CAT與SOD的活性，而成熟期則是提高了CAT與POD的活性，這與苗保河等[24]研究指出的不同保護性酶在不同生育期分別發揮著不同程度作用的結論一致。

3.2 煙堿與IAA的關系

煙堿（尼古丁）主要在根系中合成，是煙葉和卷煙的主要有害成分之一。研究發現，煙草打頂后施用外源IAA噴施，可以降低煙葉中煙堿的含量，說明IAA在調節煙堿的合成上起到一個負信號作用[25-26]。本試驗對IAA含量研究發現，在團棵期和旺長期時，IAA的含量有所上升，而成熟期即打頂之后差異不顯著，說明IAA在成熟期可能并沒有影響煙堿的合成，這與前人研究有所不同，值得一提的是，煙堿含量雖然在打頂之后會大幅度上升，但其合成并非只在打頂之后，本研究結果發現，在生長前期，IAA可能作為負信號調控煙堿合成，其作用機制有待進一步研究。

4 結 論

立體育苗與井窯式移栽通過提高煙株生長過程中抗氧化酶（CAT、POD、SOD）活性及生長前期IAA含量，同時降低生長后期ABA含量，從而提高了煙株移栽后對大田環境的適宜能力，并且降低了生長前期及衰老過程中膜脂過氧化產物對煙株的損傷，從而促進了煙株生長，提高了煙株農藝性狀表現、煙葉品質及經濟產量。

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Effects of Different Cultivating Patterns on Active Oxygen Metabolism, Hormone Concentration, and Yield and Quality of Burley Tobacco

WANG Yaning1, YANG Chunlei2, XU Fangsen1, YANG Jinpeng2*, YU Jun2, FAN Kaixiao2, DENG Candong2, FAN Youlun2, LIU Tengfei3

(1. Microelement Research Center of Huazhong Agriculture University, Wuhan 430070, China; 2. Tobacco Research Institute of Hubei Province, Wuhan 430030, China; 3. Hubei Zhongyan Tobacco Industry Co., Ltd., Wuhan 430051, China)

In order to find out the mechanism of promoting tobacco growth by the application of stereoscopic seedling nursing and well-cellar transplanting, we studied the effects of four different cultivating patterns on agronomic traits, active oxygen metabolism, hormone concentration, economic yield and chemical quality of burley tobacco. The experimental results showed that stereoscopic seedling nursing combined with well-cellar transplanting showed the most obvious advantages. On the agronomic traits, the new pattern significantly improved plant height, stem diameter, the maximum leaf area and leaf number during the all growing stages. On the physiological traits, the activities of CAT and SOD increased by 53.7% and 17.2%, respectively, and the IAA concentration increased by 17.2% and MDA concentration decreased by 29.3% at the rosette stage. At the mature stage, the activities of CAT and POD increased by 38.7% and 28.2%, respectively. The concentration of MDA and ABA decreased by 35.3% and 31.0%, respectively. On the yield and chemical quality traits of tobacco leaves, the new pattern’s yield, output value rate of and medium-superior tobacco increased by 30.0%, 39.1% and 13.3%, respectively, and the content of total alkaloids, the ratio of total nitrogen to total alkaloids, the ratio of total potassium to total chlorine were also significantly improved.

burley tobacco; stereoscopic seedling nursing; well-cellar transplanting; antioxidant enzymes; hormone

S572.01

1007-5119（2016）06-0049-06

10.13496/j.issn.1007-5119.2016.06.009

國家煙草專賣局重點科技項目“白肋煙早生快發栽培與可控調制技術研發、集成及應用研究”（110201302015）

王亞寧（1989-），男，在讀碩士研究生，主要從事植物營養生理研究。E-mail：wyn@webmail.hzau.edu.cn。*通信作者，E-mail：yjp2022@126.com

2016-03-29

2016-05-03