烟草中性致香物质的配合力研究

陈绍嘅，刘洋，丁飞

(贵州大学，贵州省烟草品质研究重点实验室，贵阳 550025)

烟草中性致香物质的配合力研究

陈绍嘅，刘洋，丁飞

(贵州大学，贵州省烟草品质研究重点实验室，贵阳 550025)

为了使混合型卷烟由原来的物理混合向化学混合转变，利用 9 个烤烟品种（系）及一个白肋烟品种（TN90），按NCⅡ交配设计配制 25个杂交组合。对烟草中性致香物质的配合力进行了分析。结果表明，烟草中性致香物质的遗传特性主要受基因非加性效应控制。通过中性致香物质在各亲本材料中一般配合力（GCA）效应的综合表现，Va116、红花大金元是较为理想的亲本；综合中性致香物质在各组合间的特殊配合力（SCA）表现，较理想的组合有 NC82×红花大金元、NC2326 ×TN90、Va116×GDH88 和 G140×TN90。

烟草；品种；中性致香物质；配合力

烟草香气成分是评价烟叶及卷烟质量的重要指标之一。提高烟叶香气、改进烟叶香吃味的研究，已成为近年来国内外烟草行业发展研究的热点和主攻方向。影响烟草香气物质形成及香型风格的因素较多，但基因型差异是最关键的内因之一。李天福等[1]研究表明，品种对烟草香吃味的最大贡献率达 50%左右，是影响烟叶香吃味的第一因子。烟草的香味是由多种具有特定香味特征的香气物质共同作用的结果，不同的致香物质由于其性质、化学结构等的差异而具有不同的香味风格[2]。而有关白肋烟香气成分含量的研究方面，柴家荣等[3]研究了不同品种白肋烟的香气前提物降解产物与品质的关系。但目前由于对烟草香气物质在同种类型间研究较多，不同类型间研究较少。特别是对烟草香气性状的遗传机制了解较少，常用的感官评价主观性较强，很难对香气性状进行准确客观性描述。为此，本研究以具有典型的白肋烟风格(TN90)品种和 9个烤烟品种(系)为材料，对烟草中性致香物质的配合力进行了研究，旨在为混合型卷烟的发展提供科学理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

实验材料为贵州大学烟草品质研究重点实验室自育烟草种质 GDH88 及烟草常用种质(G80、G140、NC82、NC2326、K326、Va116、白肋烟TN90、红花大金元、革新 3 号)。GDH88 是贵州大学利用单倍体技术创制的烤烟 DH系，以 GDH88为亲本已经选育出 GY8、GY0802 等通过农业评审的优良杂交组合。

1.2 试验方法

1.3 统计分析方法

配合力分析采用不完全双列杂交模式结合Excel和 DPS 7.05 进行统计分析。

2 结 果

2.1 中性致香物质含量的方差分析

香味物质有多种分类方法，如按化学功能团分类、按香味前体物分类和按二者混合分类。为了便于分析，在此采用了按香味前体物分类的方法。中性致香物质可分为5大类:类胡萝卜素降解产物、芳香族氨基酸裂解产物、西柏烷类降解产物、棕色化反应产物、新植二烯[5]。

25 个杂交组合间中性致香物质含量的方差分析结果(表 1)表明，不同组合的中性致香物质含量在各处理间均存在极显著差异，说明参试的组合间在中性致香物质上存在真实的遗传差异，因此可进一步配合力方差分析。

表1 中性致香物质含量的方差分析Table 1 Variance analysis of the contents of aroma substances

2.2 中性致香物质含量的配合力方差分析

配合力方差分析结果(表 2)表明，P1、P2对中性致香物质中的棕色化产物类、芳香族氨基酸裂解产物、类胡萝卜素类降解产物无差异，西柏烷类降解产物在 P1中差异不显著，P1和 P2亲本材料中新植二烯分别达极显著差异，说明该性状在 P1和P2亲本材料中存在明显的极显著加性效应差异，这与10份烟草种质有丰富的遗传基础有很大的关系。中性致香物质的含量在各个组合间方差均达到极显著水平，说明特殊配合力方差达显著的性状同时受到基因的加性效应和非加性效应的影响，这表明同一亲本的不同组合效应是不同的。

2.3 一般配合力效应值（GCA）分析

一般配合力受基因的加性效应控制，是可稳定遗传的部分。一般配合力高，即表示有利基因的频率高，它既是产生杂种优势的基础，也是进行选择的重要指标。亲本的一般配合力效应值(表 3)，氨基酸与糖类作用的棕色化反应产物既具有香气，而且还具有颜色，香气的优劣与这些物质有重要关系。烟叶醇化后的坚果香、甜香、爆米花香等优质香气与这些化合物有很大关系[6]。在改善烟叶棕色化产物类作为育种目标时，以棕色化产物类为正向效应的亲本为优，就棕色化产物类而言，K326、G140 为好，他们的 GCA 较高，分别为 1.022、0.556，NC82 次之，为 0.450；NC2326、Va116 以及贵大自育种质 GDH88 和白肋烟(TN90)的 GCA 表现出负向效应。

表2 配合力方差分析Table2 Analysis of variance on combining ability

芳香族氨基酸裂解产物是烟叶中另一类致香物质，GCA 最大的是 Va116，其值为 2.2749，自育种质 GDH88 以 1.8226 的 GCA 效应值排列第二，具有典型的白肋烟风格品种(TN90)排列第三，其GCA 效应值为 0.8433，最小的是 NC2326，其值为-3.3112。

类胡萝卜素是烟叶中最重要的萜烯类化合物之一，在成熟调制陈化过程中降解产生多种重要的致香成分[2]。在所参试品种(系)中，类胡萝卜素降解产物 GCA 表现最大的是 Va116，其 GCA 效应值为 3.6808，红花大金元次之达 3.1838。最小的是革新 3 号，其 GCA 效应值为-2.2469。TN90 在类胡萝卜素降解产物中的 GCA 效应表现为负向效应，其值为-1.1892。

西柏烷类是烟叶腺毛分泌物的重要成分，西柏三烯的降解产物是烟草中含量最丰富的中性香味物质之一——茄酮的来源。西柏烷类降解产物 GCA效应值最大的 3 个品种是 K326、红花大金元、NC82，其值依次为 4.2306、3.1549、2.7399。最小的是自育种质 GDH88，其 GCA 效应值达-3.9472。

新植二烯为烟叶重要的萜烯类化合物，其本身不仅具有一定的香气，而且可分解转化形成低分子香味成分。新植二烯对烟叶香气的阈值较高，含量低时，难于奏效。周冀衡等[7]研究发现，浓香型和中间香型烤烟的新植二烯的含量和比例均低于清香型烤烟。在改良烟叶香型风格为育种目标时，特别是在浓香型和中间型风格上，以革新3号表现较好，其值为-265.3232，其次是 K326，GCA 效应值为-219.9484；在改良烟草清香型风格为育种目标时，以 G80 表现较好，GCA 效应值为 221.0598，其次是具有典型的白肋烟风格品种(TN90)。

综合这 5大类致香物质在所参试亲本中的GCA 效应的表现，Va116、红花大金元是较好的亲本，在分离世代中可望选出优质的后代。特别是具有典型的白肋烟风格品种(TN90)，在芳香族氨基酸裂解产物、新植二烯的 GCA 效应上表现为正向效应，在以后改善烟草香型风格上也是非常值得应用的亲本材料，尤其是为混合型卷烟提供材料，使混合型卷烟由原来的物理混合向化学混合转变提供理论支撑。而其他亲本可根据所需改良目的不同进行相关的选择。

表3 亲本的一般配合力（GCA）效应值Table 3 Effect value of parent general combining ability

2.4 杂交组合间中性致香物质特殊配合力效应值（SCA）分析

特殊配合力效应分析的主要目的是发掘新的杂种优势群及杂种优势配对模式，作为中长期烟草育种的优良基因库[8]。为此选用具有典型的白肋烟风格品种(TN90)、贵州大学自育种质 GDH88 和烤烟常用种质进行同种类型间及其不同类型间组配，研究其中性致香物质的特殊配合力效应(表 4)。结果表明，同一性状不同组合及同一组合不同性状间的 SCA 差异很大，表明各组合基因非加性效应的多样性。棕色化产物类的 SCA 变异范围为-3.115～2.595，其 SCA 最高的组合为 G140×TN90，效应值为 2.595；其次是 NC82×红花大金元，达2.090；最低组合为 G140×革新 3 号，其效应值为-3.115；芳香族氨基酸裂解产物的 SCA 变异范围为-9.300～9.246，其 SCA 较高的组合有 K326×TN90、K326×GDH88、NC82×红花大金元，效应值分别为 9.246、5.518、5.447，SCA 最低的是 NC82×TN90，效应值为-9.300；类胡萝卜素类降解产物在所参试的组合中 SCA 都较高的组合有 Va116×红花大金元、NC2326×TN90、G140×TN90，最低的组合为Va116×TN90；西柏烷类降解产物的 SCA 最高的组合为 NC82×红花大金元，效应值为 6.423，其次是K326×革新 3 号，SCA 效应值为 5.593，西柏烷类降解产物的 SCA 最低的组合为 NC82×G80，效应值达-6.462；新植二烯的 SCA 效应值最大的是 K326 ×革新 3 号，其值为 180.049，其次是 NC82×TN90，SCA 效应值达 135.026，最低的是 K326×TN90，SCA 效应值为-172.597。

综合5大类致香物质在各组合间的 SCA表现，较理想的组合有 NC82×红花大金元、NC2326× TN90、Va116×GDH88 和 G140×TN90，说明这些组合在育种实践中有重要的利用价值。

表4 25个组合的特殊配合力效应Table 4 The value of the 25 traits SCA for the tobaccos

3 讨 论

关于烟草香气成分的研究已有很多相关报道，不同烟草类型在致香成分上具有一定的相似性，但相互间烟叶的香气质和香气量差异很大，但基因型是影响烟草香气品质的根本内在因素[1]。鉴于遗传因素对烟草香气品质的重要作用，我国烟草育种研究者从发掘和改良烟草香气遗传基础研究方面做了不懈的努力。20 世纪 60 年代，中国农业科学院烟草研究所选育出具有特殊香味的烤烟品种大白筋 599、革新 3 号等，并以大白筋 599 作为提高烟草香气品质的种质，与 G28等品种杂交，获得了带有特殊香气的 3002、7611 等特香型品系[9]。常爱霞等[10]特 香 型 烤 烟香 气 成分 检 测 及 香气 形 状遗 传 分析表明，大白筋 599 的特殊香气质受显性单基因控制，而香气量可能受不完全显性或微效多基因控制。上述研究成果为烟草香气品质的遗传分析起到了一定的推动作用，但关于烟草香气遗传理论与方法的研究仍然很有限，从而在一定程度上制约了我国烟叶香气品质的提高。

本研究以具有典型的白肋烟风格品种(TN90)、贵州大学自育种质GDH88和烤烟常用种质为材料，按 NCⅡ设计方法配制 25个杂交组合。探讨其烟草中性致香物质含量的 GCA和 SCA效应。结果表明，在 P1和 P2亲本材料中新植二烯分别达极显著差异，说明该性状在 P1和 P2亲本材料中存在明显的极显著加性效应差异，主要受到基因的加性效应影响。其他4类烟草致香物质同时受到基因的加性效应和非加性效应的影响。综合这 5大类致香物质在所参试亲本中的 GCA 效应的表现，Va116、红花大金元是较好的亲本，在分离世代中可望选出优质后代。特别是具有典型的白肋烟风格品种(TN90)，在芳香族氨基酸裂解产物、新植二烯的 GCA 效应上表现为正向效应，在以后改善烟草香型风格上也是非常值得应用的亲本材料。而其他亲本能根据所需改良目的不同进行相关的选择。综合5大类致香物质在各组合间的 SCA 表现，在对烟草选育特殊香吃味风格品种时，较理想的组合有 NC82×红花大金元 、 NC2326×TN90、Va116× GDH88、G140× TN90，说明这些组合在育种实践中有重要的利用价值。尤其是为混合型卷烟提供材料，使混合型卷烟由原来的物理混合向化学混合转变提供理论支撑。由于对烟草致香物质的研究大多数在同类型间研究较多，不同类型间研究尚未见报道，本研究中对不同类型间烟草中性致香物质的配合力效应表现还需进一步的研究。

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CHEN Shaokai, LIU Yang, DING Fei
(Guizhou University, Guizhou Key Laboratory for Tobacco Quality, Guiyang 550025, China）

To make blended cigarettes to transfer from original physical mixture to chemical mixture, by using NC II design, 25 crosses were acquired from 9 tobacco varieties (lines) and a burley tobacco variety TN90, and in which the neutral aroma of tobacco combining ability were analyzed. The results showed that the genetic characteristics of the three main flavoring substances affecting the tobacco flavor style mainly controlled by non-additive gene effects. Through comprehensive performance in the parent material of general combining ability（GCA）effect by neutral aroma components, the Va116, Honghuadajinyuan were ideal parent; for the comprehensive neutral aroma components in various combinations by specific combining ability （SCA）performance, the ideal combination include: NC82 × Honghuadajinyuan, NC2326 × TN90, and Va116 × GDH88, G140 × TN90.

tobacco; variety; neutral Aroma; combining ability

S572.03

1007-5119（2014）04-0006-05 DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2014.04.002

陈绍凯，男，硕士研究生，研究方向为烟草遗传育种。E-mail:1013535556@qq.com

2013-07-14

2013-10-14

Combining Ability of Tobacco Neutral Fragrant Substance