不同植物生長調節劑對煙草生育期和煙葉品質的影響

摘要：豫西煙區煙葉種植歷史悠久，是多家工業主要原料來源地區，但近年來受干旱影響，出現煙葉晚熟、品質降低等問題。為探究不同植物生長調節劑對煙草大田生育期和煙葉品質的影響，以云煙87為試驗材料，對其打頂后葉面噴施脫落酸（200 μmol/L）、茉莉酸（100 μmol/L）、乙烯利（1 000 mg/L）處理后的大田生育期、常規化學成分、質體色素和碳氮代謝相關特性等方面進行了對比研究。結果顯示：噴施脫落酸、茉莉酸、乙烯利處理的生育期相比對照分別提前了14、15、21 d；3種植物生長調節劑處理后均使烤后煙葉中的還原糖、總糖、鉀含量提高，煙堿、總氮、氯含量降低，鉀氯比、糖堿比提高，其中乙烯利處理的化學成分更協調；3個處理與對照的葉綠素和類胡蘿卜素含量關系均表現為清水處理gt;脫落酸處理gt;茉莉酸處理gt;乙烯利處理；噴施脫落酸、茉莉酸、乙烯利處理后煙葉的碳氮代謝關鍵酶活性和相關基因（NtNR、NtGS、NtSPS、NtSS）相對表達量均顯著降低。云煙87打頂后噴施3種植物生長調節劑均能縮短生育期，提高煙葉品質，且乙烯利處理的綜合效果最優，該研究結果可以為豫西旱地栽培提供現實參考。

關鍵詞：云煙87；生育期；煙葉品質；乙烯利；脫落酸；茉莉酸

中圖分類號：S572.04" 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）04-0101-07

收稿日期：2023-04-05

基金項目：江蘇中煙工業有限責任公司科技項目（編號：20220729）；河南省科技攻關項目（編號：202102310026）。

作者簡介：韓雅婷（1997—），女，河南洛陽人，碩士研究生，主要從事煙草品質生態研究。E-mail：1562714698@qq.com。

通信作者：黃五星，博士，副教授，主要從事煙草品質生態與質量評價研究。E-mail：wxhuang@henau.edu.cn。

煙草是我國重要的經濟作物，其適熟適時采收有利于科學調控煙葉生育期，協調化學成分，提高煙葉品質［1］。豫西煙區作為河南省最大的植煙區，煙葉種植已有百年歷史［2-5］，因其處于山地丘陵地區，缺乏灌溉條件，尤其近年來氣候干旱，導致大田生育期延長，煙葉內含物質不充足，品質下降等問題頻頻發生［6-7］。

植物生長調節劑是一種由人工合成具有植物激素同等作用的有機物質［8-11］，對調節植物生長發育和衰老有重要影響，其中促進衰老的包括脫落酸、茉莉酸、乙烯利等［12］。脫落酸、茉莉酸、乙烯利分別具有促進葉片脫落、衰老、氣孔關閉，抑制植物生長，促進果實成熟等作用［13-14］。有研究指出，外源脫落酸能夠調節葉片氣孔運動降低蒸騰速率，緩解干旱、低溫等逆境脅迫［15-16］；外源噴施茉莉酸能夠通過調控相關酶的活性提高內源茉莉酸含量，促使成熟相關基因表達或使乙烯提前釋放進而促進蘋果、草莓、香蕉成熟［17-20］；噴施乙烯利可以提高烤煙的抗脅迫能力，能夠通過啟動衰老進程加速葉綠素降解，促進煙葉變黃成熟，使烤后煙葉化學成分更協調［21-24］。

目前，有關植物生長調節劑對植物內源激素、生長發育和抗脅迫能力的影響，前人已做了大量研究［25-26］，而關于在成熟期施用植物生長調節劑對烤煙生育期和煙葉品質的作用報道較少。鑒于此，本試驗在云煙87打頂后噴施脫落酸、茉莉酸、乙烯利，對大田生育期、化學成分、質體色素以及碳氮代謝相關酶活性和基因表達量等方面進行了研究，以期篩選出適宜的植物生長調節劑實現云煙87適時落黃成熟，生產更優質的煙葉，為當地旱作栽培提供現實依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2021年在河南省三門峽市朱陽鎮梁家莊進行。該地年平均氣溫13.2 ℃，無霜期184～218 d，煙葉大田生育期日照時數750 h以上。土壤基礎理化性質為：堿解氮含量97.1 mg/kg，速效磷含量 10.54 mg/kg，速效鉀含量134.45 mg/kg，有機質含量 11.03 g/kg，pH值7.06。

供試品種為云煙87，試驗采用完全隨機設計，分別設置為噴施清水（CK）、噴施脫落酸（T1）、噴施茉莉酸（T2）、噴施乙烯利（T3）4個處理，3次重復，共12個試驗小區。于打頂后陰天或晴天傍晚無風無降雨時用農用噴霧器均勻噴施中上部葉片，各處理噴施濃度詳見表1。

1.2 測定方法

1.2.1 烤后煙葉常規化學成分的測定和大田生育

期的調查 煙葉采收烘烤后，各個處理隨機取B2F等級煙葉，用連續流動分析法［27］進行煙堿、還原糖、總糖等化學成分的測定。記錄烤煙下、中、上部葉采收結束時間，并計算大田生育期天數（從移栽當天到上部葉采收結束的總天數）。

1.2.2 樣品采集 煙苗移栽后120 d，各小區分別采集3株長勢均勻一致的煙株，取上部葉（頂3葉）葉中部位，剔除主脈和支脈，剪碎混勻后分為2份，一份直接用于質體色素含量的測定；另一份用錫紙包裹，液氮速凍，于-80 ℃超低溫冰箱保存，用于碳氮代謝關鍵酶活性和相關基因表達量的測定。

1.2.3 質體色素含量、碳氮代謝關鍵酶活性和相關基因表達量的測定 在室內采用分光光度法［28］分別測定葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素和總葉綠素含量；氮代謝關鍵酶活性采用北京索萊寶科技有限公司提供的硝酸還原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）試劑盒進行測定，碳代謝關鍵酶活性采用蘇州科銘生物技術有限公司提供的蔗糖合成酶（SPS）、蔗糖磷酸合成酶（SS）試劑盒進行測定，具體操作步驟按照相應酶試劑盒說明書進行。碳氮代謝相關基因表達量采用EastepSuper總RNA提取試劑盒提取總RNA，采用Novoprotein試劑盒進行反轉錄，使用Primer 6.0軟件為所有候選基因設計qRT-PCR引物，引物序列見表2。設計原則為：每條引物堿基數18～23 bp，產物長度150～250 bp，退火溫度60～70 ℃，GC含量40%～60%，采用AceQTM qPCR SYBR Green Master Mix試劑盒進行Real Time PCR，以上3個試劑盒由武漢賽弗瑞科技有限公司提供，試驗結果采用2–ΔΔCT算法［29］進行分析。

1.3 數據處理

試驗結果分析采用SPSS 26.0軟件處理和分析，使用Origin 2021軟件進行作圖。

2 結果與分析

2.1 植物生長調節劑對云煙87成熟采收結束時間和大田生育期的影響

表3所示為不同處理各個部位成熟采收時間及大田生育期。因栽培管理情況一致，下部葉采收時間也一致；T3處理的中部葉采收結束時間最早，比CK 處理提前15 d， T1、 T2處理中部葉采收時間一

致，比CK處理提前7 d；T1、T2、T3處理上部葉采收結束時間分別比CK處理提前14、15、21 d。綜上所述，3個噴施植物生長調節劑處理相比對照處理均能使云煙87中上部葉提前采收，大田生育期縮短2周及以上，其中噴施乙烯利處理的大田生育期最短，為124 d，其次是噴施茉莉酸處理。

2.2 植物生長調節劑對云煙87烤后煙葉常規化學成分的影響

表4中為不同處理烤后煙葉的常規化學成分。與CK處理相比，T1、T2、T3處理的煙堿含量分別降低了10%、14%、20%；T3處理的還原糖、總糖含量最高，分別比CK處理提高了12%、11%；T1、T2、T3處理的總氮、氯含量相比CK顯著降低；各個處理的鉀氯比、糖堿比均有顯著性差異，表現為 T3gt;T2gt;T1gt;CK，各個處理的氮堿比差異不顯著。說明噴施3種植物生長調節劑能夠顯著降低烤后煙葉中煙堿、總氮、氯含量，提高還原糖、總糖含量，協調鉀氯比、糖堿比，使烤煙化學成分趨于協調，其中T3處理更優。

2.3 植物生長調節劑對云煙87質體色素的影響

移栽后120 d不同處理的質體色素含量如圖1所示，進行噴施處理后，T1、T2、T3處理與CK處理相比4個質體色素指標均表現出顯著降低趨勢。由圖1-A可知，各個處理之間的葉綠素a含量差異均顯著，其關系為CKgt;T1gt;T2gt;T3；由圖1-B可知，T3處理的葉綠素b含量最低，相比CK、T1、T2處理分別降低了13.59、3.04、1.60 mg/g；由圖1-C可知，T3處理的類胡蘿卜素含量顯著低于CK、T1、T2處理，T1、T2處理間無顯著性差異；由圖1-D可知，T1、T2、T3處理相比CK處理總葉綠素含量分別降低了53.81、59.60、68.80 mg/g。總體來看，3個噴施處理均能使成熟期云煙87質體色素含量顯著降低，其中T3處理最低。

2.4 植物生長調節劑對云煙87碳氮代謝關鍵酶活性的影響

圖2所示為移栽后120 d不同處理碳氮代謝關鍵酶活性。由圖2-A可知，CK處理的硝酸還原酶活性與T1、T2、T3處理均有顯著性差異，T3處理的硝酸還原酶活性最低；由圖2-B可知，與CK處理相比，T1、T2、T3處理的谷氨酰胺合成酶活性顯著降低，分別是CK處理的31%、26%、19%；由圖2-C可知，CK、T1處理的蔗糖磷酸合成酶活性顯著高于T2、T3處理，T2、T3處理間差異不顯著，T1、T2、T3處理的蔗糖磷酸合成酶活性分別是CK處理的52%、30%、27%；如圖2-D所示，T3處理的蔗糖合成酶活性最低，且顯著低于CK、T1處理。相比對照處理，3個處理均能降低云煙87成熟期碳氮代謝關鍵酶活性，其中T3處理酶活性最低。

2.5 植物生長調節劑對云煙87碳氮代謝相關基因表達量的影響

圖3所示為移栽后120 d不同處理碳氮代謝相關基因表達量。由圖3-A可知，T1、T2、T3處理的NtNR相對表達量顯著低于CK處理，分別是CK處

理的57%、36%、20%；由圖3-B可知，4個處理間的NtGS相對表達量差異均顯著，關系為CKgt;T1gt;T2gt;T3；由圖3-C可知，T3處理的NtSPS相對表達量最低，分別是CK、T1、T2處理的16%、29%、40%；由圖3-D可知，CK、T1、T2、T3處理間的NtSS相對表達量均有顯著性差異，且T3處理最低。說明3個噴施植物生長調節劑處理均能夠降低成熟期云煙87碳氮代謝相關基因的相對表達量，乙烯利處理更能影響成熟期煙葉碳氮代謝相關基因的表達。

2.6 云煙87碳氮代謝關鍵酶活性、相關基因表達量與煙葉常規化學成分的相關性

表5中為成熟期碳氮代謝酶活性與基因表達量

的相關性。硝酸還原酶、谷氨酰胺合成酶、蔗糖磷酸合成酶、蔗糖合成酶活性之間表現為顯著或極顯著正相關水平，其中硝酸還原酶與谷氨酰胺合成酶活性間以及蔗糖合成酶與硝酸還原酶、谷氨酰胺合成酶、蔗糖磷酸合成酶活性間的相關性達極顯著水平；NtNR、NtGS、NtSPS、NtSS相對表達量之間表現為極顯著正相關水平；硝酸還原酶活性與NtNR、NtGS、NtSPS、NtSS相對表達量間為顯著或極顯著正相關水平，谷氨酰胺合成酶活性與NtGS、NtSS相對表達量間的相關性為顯著水平，蔗糖磷酸合成酶活性與NtNR、NtGS、NtSPS、NtSS相對表達量間為顯著正相關水平，蔗糖合成酶活性與NtNR、NtGS、NtSPS、NtSS相對表達量間的相關性為顯著或極顯著水平，其中硝酸還原酶、蔗糖合成酶活性與NtGS相對表達量間為極顯著正相關水平，說明碳氮代謝酶活性之間、酶活與基因相對表達量之間能夠相互促進，相互影響。

表6中為成熟期碳氮代謝酶活性及基因表達量與常規化學成分的相關性。碳氮代謝相關基因表達量與常規化學成分間（除NtGS相對表達量與鉀氯比之間）相關性為顯著或極顯著水平，硝酸還原酶活性與煙堿、總氮含量間為顯著正相關水平，蔗糖磷酸合成酶活性與煙堿、還原糖、總氮、氯含量及氮堿比間顯著相關水平，蔗糖合成酶活性與煙堿、總氮、氯含量間為顯著正相關水平。綜合來看，碳氮代謝酶活性及基因相對表達量與煙堿、總氮、氯含量呈正相關水平，碳氮代謝酶活性及基因相對表達量與還原糖、總糖、鉀、鉀氯比、糖堿比、氮堿比呈負相關水平，說明成熟期碳氮代謝的強弱會反向影響烤后煙葉常規化學成分的協調性。

3 討論

煙葉成熟的過程就是逐漸衰老的過程，是煙葉品質形成的關鍵時期［30-31］。本試驗通過在打頂后對云煙87噴施脫落酸、茉莉酸、乙烯利后發現，相比對照，3個處理均能使大田生育期提前。魏星等認為，脫落酸、茉莉酸、乙烯利代謝旺盛的煙株成熟落黃較快［32］，本研究側面驗證了這一觀點，其中乙烯利處理的生育期相比對照提前了21 d。噴施3種植物生長調節劑均能夠降低烤后煙葉中煙堿、總氮、氯含量，增加總糖、還原糖、鉀含量，提高鉀氯比、糖堿比，其中乙烯利處理的烤煙常規化學成分更協調，這與王瑩等的研究結果［33］一致。葉片衰老的標志是葉綠素降解導致的葉片黃化［34］，本試驗中噴施的3種植物生長調節劑均使成熟期云煙87的葉綠素、類胡蘿卜素含量顯著降低，且乙烯利處理的質體色素含量降解最快。葉綠素、類胡蘿卜素降解越多，衰老程度越深［35-36］。

在煙葉生長發育的恰當時期碳氮代謝的及時轉化是成熟衰老和優質煙葉形成的重要控制因素［37］。闞洪贏研究發現，碳代謝弱、氮固定轉化能力低的烤煙落黃較快［38］。本研究得出，噴施植物生長調節劑處理使成熟期云煙87的碳氮代謝關鍵酶活性與基因表達量均顯著降低，且成熟期碳氮代謝的強弱能夠影響烤煙常規化學成分的協調性：一方面，隨著氮代謝、碳的固定和轉化代謝能力減弱，煙葉的衰老程度加深；另一方面，碳氮代謝的強度影響烤后煙葉常規化學成分的協調性，碳氮代謝的弱化使煙葉品質得到提高，這與雷佳等的研究結果［39］一致。與碳氮代謝關鍵酶活性相比，相關基因表達量與烤煙常規化學成分的相關性更顯著，可能是由于植物內源激素相互協調，噴施植物生長調節劑能夠促進內源激素影響碳氮代謝相關基因表達，進而影響了煙葉品質，其作用機制還需進一步研究。

4 結論

打頂后噴施脫落酸、茉莉酸、乙烯利處理相比對照處理分別使云煙87大田生育期縮短了14、15、21 d；噴施植物生長調節劑處理使烤后煙葉常規化學成分更協調，其中乙烯利處理相比對照處理的烤后煙葉煙堿含量降低了20%，還原糖、總糖分別提高了12%、11%。成熟期噴施植物生長調節劑處理能夠促進云煙87葉綠素、類胡蘿卜素降解，噴施脫落酸、茉莉酸、乙烯利處理相比對照處理總葉綠素含量分別降低了53.81、59.60、68.80 mg/g；3種植物生長調節劑均能夠降低成熟期煙葉的碳氮代謝關鍵酶活性和相關基因表達量，且各處理在NtNR、NtGS、NtSPS、NtSS相對表達量指標上關系均表現為CKgt;T1gt;T2gt;T3。乙烯利處理的綜合指標最優，大田生育期最短，煙葉品質更佳，因此結合當地栽培措施在打頂后噴施乙烯利能夠緩解當地存在的煙葉晚熟、品質下降等問題，生產出更優質的煙葉。

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