浓香型烟叶成熟期质体色素的变化特征研究

龙春芬，孟桂元，2* ，周清明，孙焕良*

(1湖南农业大学农学院，长沙410128;2湖南人文科技学院，娄底417000)

叶绿素和类胡萝卜素都是烟草中重要的质体色素［1～3］。烟草质体色素的含量受到区域、品种、栽培条件等因素的影响，同时也与生育期、烟株不同部位有很大的关系［4～7］。烟叶的叶绿素含量与其所测的SPAD值具有正相关关系［8，9］。目前，对于湖南浓香型特色优质烟叶质体色素的含量在同一烟草品种内的变化规律还缺乏系统研究。本研究以云烟87为材料，在湖南浓香型特色优质烟叶主产区设置试验，对其不同时期和不同叶位的质体色素含量进行比较研究，同时将仪器所测的SPAD值和室内测定的色素含量值进行相关性分析，旨在为浓香型特色烟草高产优质栽培提高科学理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试品种为云烟87，由湖南省烟草公司郴州市公司提供。

1.2 试验方法

1.2.1 田间种植及取样方法

试验于2012年4～8月在湖南省浓香型特色烟叶主产区郴州市桂阳县进行。试验田块土壤为壤土，地势平坦，排灌方便，前作为水稻，冬季休闲。苗床期的播种、除草、间苗、除虫、施肥、施药、炼苗按当地优质烤烟生产技术方案进行。4月10日移栽，栽植规格为120 cm×50 cm。采用随机区组试验，3次重复，每个小区种植60株。在烟草脚叶成熟后用红绳标记小区内所有烟株第6叶位置，待小区内第12叶、第18叶长出时也分别用红绳标记，并挂牌，有利于以后定点定位调查烟叶的相关指标。大田期的打脚叶、灌水、除草、施肥、喷药、打顶和采烤等栽培措施都按照当地的生产技术标准进行。

1.2.2 质体色素测定方法

(1)SPAD。502便携式叶绿素测定仪测定叶绿素的相对含量。选取10株代表性植株，分别在打顶期、打顶后10 d、打顶后20 d测定自下而上第12叶的相对叶绿素含量。测完后将所测的叶片取下，带回实验室进行相应部位质体色素的室内测定。

(2)质体色素含量测定。分别在打顶期、打顶后10 d、打顶后20 d，取上部叶(第18叶)、中部叶(第12叶)和下部叶(第6叶)，剔除主脉和第一支脉，取相应部位的叶片，用剪刀剪成1 mm×1 mm的小块，用分析天平秤取样品约0.2 g，放入25 mL容量瓶内，用95%的乙醇定容至25 mL，放入黑暗处浸提24 h至叶片完全变成白色，然后以95%乙醇为空白，用721型分光光度计分别测定提取液在470、649、665 nm处的吸光度，根据Arnon法计算各类质体色素的含量。质体色素含量测定重复3次，整个叶片的色素含量为叶片尖端、叶片中部和叶片基部三个部位色素含量的平均值。

计算公式:

1.3 数据处理

方差分析采用DPS软件进行统计分析，常规分析和图表采用Excel软件。

2 结果与分析

2.1 质体色素含量变化

表1显示出云烟87不同时期不同叶位质体色素含量变化差异。从表1可以看出，叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量表现出相同的变化趋势。同一时期不同叶位叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量都表现为:上部叶＞中部叶＞下部叶，在打顶期，上部叶和中部叶差异不显著，但都表现极显著高于下部叶，打顶后10 d和20 d，则不同部位叶间差异达极显著水平。同一部位不同时期叶片叶绿素含量变化则表现为，下部叶自打顶期后逐渐明显减少，中部叶在打顶期至打顶后10 d减幅较明显，随后有少幅增加趋势，而上部叶表现在打顶期后先升高，打顶后10 d后又明显减少。不难发现，这一变化结果可能是由于在打顶期后，烟株下部叶生长基本停止，叶片逐步变黄，叶功能明显变差，中部叶生长缓慢，处于叶功能维持和减弱状态，而上部叶刚长出，正处于旺盛生长阶段所致。

表1 云烟87不同叶位叶绿素含量(mg/g)比较Table 1 The chlorophyll content in different leaf position of Yunyan 87

云烟87不同叶位类胡萝卜素的含量变化如表2所示。不同叶位类胡萝卜素的含量变化在同一时期都表现为:上部叶＞中部叶＞下部叶，且叶位间存在极显著差异，这一变化主要是由于植株生育后期叶片功能自下而上逐渐减弱所致。相同叶位不同时期类胡萝卜素的含量则表现为，中部叶和下部叶自打顶后逐渐明显减少，上部叶则打顶后至打顶后10 d有少幅增加趋势，随后明显减少。由此可见，烟株中部叶和下部叶由于打顶期后叶片生长变缓和叶功能逐步减弱等原因，类胡萝卜素逐渐下降，而上部叶则由于打顶后促进了其快速生长以致类胡萝卜有所增加，至打顶后20 d，叶片生长变慢，叶功能逐渐变差，类胡萝卜素才开始减少。

2.2 叶绿素a与叶绿素b的比值

云烟87不同部位叶绿素a与叶绿素b的比值变化如图1所示。由图1可知，云烟87上部叶、中部叶和下部叶的叶绿素a与叶绿素b的比值都表现出下降趋势。从表1可知，叶绿素a和叶绿素b的含量在烟株不同部位的变化为，上部叶＞中部叶＞下部叶，在打顶期、打顶后10 d、打顶后20 d上部叶叶绿素a和叶绿素b的含量都先增加后降低，在打顶后10 d，叶绿素b的含量增加比叶绿素a快，因此此阶段两者的比值也有所下降，打顶后20 d，叶绿素a和叶绿素b的含量都下降，两者的比值也降低。中部叶和下部叶的叶绿素a和叶绿素b的含量在打顶期、打顶后10 d、打顶后20 d都是下降的，因此两者的比值也呈下降趋势。

表2 云烟87不同叶位类胡萝卜素含量(mg/g)比较Table2 Different carotenoid content in different leaf position of Yunyan 87

图1 云烟87不同部位叶绿素a/叶绿素b变化Fig.1 Chl.a/Chl.b changes in different leaf position of Yunyan 87

2.3 总叶绿素与类胡萝卜素的比值

云烟87不同部位总叶绿素与类胡萝卜素的比值变化如图2所示。从图2可以看出，烟株上部叶、中部叶和下部叶的总叶绿素与类胡萝卜素的比值都表现出先增加后降低的趋势，且表现出上部叶＞中部叶＞下部叶。在打顶期，上部叶处于旺盛生长阶段，总叶绿素含量和类胡萝卜素含量都比中部叶和下部叶高，在打顶后10 d，总叶绿素含量增加，而类胡萝卜素含量增加不明显，所以两者的比值升高，打顶后20 d，总叶绿素和类胡萝卜素的含量都降低，两者的比值也下降。从表1、表2可知，中部叶和下部叶的总叶绿素含量和类胡萝卜素含量从打顶期开始都表现出下降趋势，类胡萝卜素的下降速度比总叶绿素含量下降速度快，因此打顶后10 d，两者的比值反而有所上升，打顶后20 d，中部叶和下部叶成熟度提高，总叶绿素和类胡萝卜素含量都明显下降，两者的比值也降低。

图2 云烟87不同部位总叶绿素/类胡萝卜素变化Fig.2 Chlorophyll/Carotenoid changes in different leaf position of Yunyan 87

2.4 叶绿素含量和SPAD值的关系

烟草品种不同叶位各时期的叶绿素含量和SPAD值的相关性分析结果分别如图3、4、5所示。云烟87烟叶叶绿素a含量与SPAD值的关系:上部叶的 R2=0.8972＊＊，中部叶的 R2=0.8826＊＊，下部叶的R2=0.9290＊＊，叶绿素b含量与SPAD值的关系:上部叶的 R2=0.9603＊＊，中部叶的 R2=0.8846＊＊，下部叶的 R2=0.8852＊＊，总叶绿素含量与SPAD值的关系:上部叶的R2=0.9293＊＊，中部叶的 R2=0.8613＊＊，下部叶的 R2=0.9274＊＊，说明两种方法所测得的烟草不同叶位各时期的叶绿素a含量、叶绿素b含量、总叶绿素含量和SPAD值具有极显著的相关性，且决定系数都比较高。

图3 云烟87中部叶叶绿素与SPAD值的相关性Fig.3 Correlation between the chlorophyll content and the SPAD readings of the middle leaves in Yunyan 87

图4 云烟87上部叶叶绿素与SPAD值的相关性Fig.4 Correlation between the chlorophyll content and the SPAD readings of the upside leaves in Yunyan 87

图5 云烟87下部叶叶绿素与SPAD值的相关性Fig.5 Correlation between the chlorophyll content and the SPAD readings of the underside leaves in Yunyan 87

3 小结与讨论

(1)前人的研究表明，同一品种在不同生育期质体色素的含量有明显差异［10～13］。本试验研究结果显示，同一品种在不同时期叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素的含量变化都表现出先增加后降低的趋势。

(2)对叶绿素a与叶绿素b的比值进行研究，结果表明:在烟草打顶－打顶后10 d期间，上部叶叶绿素a和叶绿素b的含量都在增加，但叶绿素a与叶绿素b的比值却下降，说明成熟前期叶绿素b的增加速度要高于叶绿素a，但叶绿素b的含量远远低于叶绿素a，中部叶和下部叶叶绿素a和叶绿素b都呈减少趋势以致二者比值随之降低;在烟草打顶后10～20 d时，叶绿素a和叶绿素b的含量随着烟叶成熟度的提高而下降，叶绿素a与叶绿素b的比值也减少。

(3)对总叶绿素与类胡萝卜素的比值进行研究，结果表明:在烟草打顶－打顶后10 d期间，上部叶总叶绿素的含量明显增加，而类胡萝卜素的含量增幅不大，造成总叶绿素与类胡萝卜素比值升高;在烟草打顶后10～20 d，总叶绿素和类胡萝卜素的含量都下降，二者的比值也随之降低。

(4)试验结果表明:质体色素的含量存在空间差异，随着叶位的升高，质体色素的含量也随之增加，表现为:上部叶＞中部叶＞下部叶。烟叶质体色素含量与其SPAD值存在相关关系［8，9］。本研究中云烟87成熟阶段各个时期叶绿素含量与其SPAD值具有极显著的正相关关系，不同叶片部位各时期叶绿素含量与其SPAD值也同样具有极显著的正相关关系，且决定系数R2值都比较高。因此，两种方法测定叶绿素含量都具有可行性。在实际操作中，SPAD值可以快速的反映出叶绿素的相对含量，而通过试剂测定可以得出更精确的叶绿素含量值。

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