低温持续时间对烤烟苗期农艺性状与生理特性的影响

张小良，何 康，王靖渊，屠乃美，易镇邪*

(1 衡阳市烟草公司衡南县分公司，湖南衡南 421100； 2 湖南农业大学农学院，长沙 410128)

低温持续时间对烤烟苗期农艺性状与生理特性的影响

张小良1，何 康2，王靖渊2，屠乃美2，易镇邪2*

(1 衡阳市烟草公司衡南县分公司，湖南衡南 421100； 2 湖南农业大学农学院，长沙 410128)

在光照培养箱条件下开展模拟试验，研究了低温持续时间对烤烟苗期生长与叶片生理特性的影响。结果表明：(1)烟苗农艺性状明显受到低温的影响，且所受影响随低温处理时间延长而增大；各农艺性状指标中，对低温最敏感的是株高，其次是叶长和叶面积，叶宽最不敏感；根系对低温的敏感程度较地上部小；(2)叶片叶绿素a、b、a+b含量在低温条件下显著提高，且处理间差异随低温处理时间延长而增大；(3)低温使叶片可溶性糖与丙二醛含量及电解质渗漏率显著提高，且处理间差异随处理时间延长而增大。

烤烟；育苗；低温；农艺性状；生理特性

烟草是重要的经济作物之一，优质烟叶生产需要较高的温度和充足的光照。烟草生长的适宜温度为 25～28℃，在10～13℃以下时将停止生长[1]。早春低温危害一直是制约我国南方烟区优质烟叶生产的普遍问题[2]。湖南省衡南县是特色烟叶优势产区，一般于每年12月中下旬开始育苗。此时，苗床外界气温较低，且多为寡照天气，加上移栽后常遇到“倒春寒”等恶劣天气，对优质烟叶生产影响很大。

目前，烤烟对低温胁迫或弱光胁迫响应研究较多，且多集中在叶片酶活性或某些成分含量的变化研究上[3～5]，而关于低温持续时间对烤烟苗期的影响研究尚少。本试验在光照培养箱条件下开展模拟试验，研究低温持续时间对烤烟苗期生长与叶片生理特性的影响，以期为烤烟逆境生理研究积累资料，为优质烤烟生产提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试品种为湖南省主栽烤烟品种湘烟3号。育苗盘：轻质泡沫塑料10×20=200孔育苗盘；育苗基质：烟草育苗专用基质；育苗肥：采用烤烟育苗专用肥，并于烤烟出苗后对水施入。

1.2 试验设计

实验在湖南农业大学作物生理与分子生物学实验室进行。参照常规漂浮育苗标准播种后，将育苗盘漂浮于搪瓷盘中，盘中所盛营养液由烤烟育苗专用肥配制而成，育苗盘置于恒温光照培养箱中，光照强度为5 000 Lx，光周期为12 h/12 h(昼/夜)，温度设定为25℃。待烟苗长出第4片真叶时将幼苗分成2组(每组3盘)，分别置于温度设定为11℃和25℃(CK)的培养箱中。

1.3 测定项目与方法

当烟苗长出第5、6、7、8片真叶时分别取样，即温度处理周期分别为4～5叶期、4～6叶期、4～7叶期和4～8叶期。各处理取5株有代表性的烟苗，分株测定烟苗农艺性状与烟叶生理生化指标。

农艺性状：测定幼苗株高、叶长、叶宽、根长和全苗鲜重；并于80℃下烘干至恒重，测定幼苗全苗干重。

叶绿素含量：取烟株倒数第3片完全展开真叶用剪刀分部位剪碎，称0.5 g置于20 mL螺口试管中，加入10 mL按4.5∶4.5∶1比例配成的丙酮∶无水乙醇∶双蒸水混合液，封口置于暗箱中保存24 h，然后以混合液为对照，在663、646、470 nm波长下测定光密度，依据公式计算叶绿素及类胡萝卜素含量。

丙二醛含量：取烟株倒数第3片完全展开真叶用剪刀分部位剪碎，取待测叶片0.5 g，用5 mL 4℃的0.05 mol/L pH 7.8的PBS(内含1%PVPP)和少量石英砂冰浴研磨，匀浆后在4℃下8 000 rpm离心15 min，上清液即为酶液。取酶液1.5 mL加入0.5%硫代巴比妥酸2.5 mL，混匀后在沸水中反应20 min，迅速冷却后离心。取上清液测定532、600、450 nm波长下的吸光值，并根据公式计算MDA含量。

可溶性糖含量：取烟株倒数第3片完全展开真叶烘干粉碎样品0.1 g放入试管中，重复3次，分别加5～10 mL蒸馏水，塑料薄膜封口，于沸水浴中浸提30 min(提取2次)，提取液滤入25 mL容量瓶中，反复漂洗试管和残渣并定容至刻度。吸取样品提取液0.5 mL于20 mL刻度试管中，重复3次，各加蒸馏水1.5 mL，使总体积和标曲一致。然后分别加0.5 mL蒽酮乙酸乙酯和5 mL浓硫酸，沸水浴1 min，取出冷却至室温在630 nm波长下测其吸光度，并根据标准曲线方程计算可溶性糖含量。

相对电导率：取烟株倒数第3片完全展开真叶用双蒸水冲洗3次，用纱布擦干，并按部位将叶片剪成0.5 cm×1 cm的小片段，称0.2 g于平底烧杯中，加入20 mL双蒸水，真空渗透30 min，在室温静置30 min，然后在已预热好的电导仪(电极0.96)上测定相对RC，结果取平均值。

1.4 数据处理

数据采用SAS软件(8.0)进行统计分析，采用Excel生成图表。

2 结果与分析

2.1 低温对烟苗农艺性状的影响

自4叶期开始进行低温处理。由表1可见，低温对烟苗农艺性状有明显影响。处理至5叶期，低温(11℃)处理烟苗根长、叶长、叶宽、叶面积稍小于对照，而株高显著低于对照；处理至6叶期，处理间各农艺性状指标差异与5叶期一致，但处理间差异明显增大；处理至7叶期，处理间烟苗根长、叶宽差异进一步加大，但仍无显著差异，而处理间株高、叶长、叶面积差异显著；处理至8叶期，处理间叶宽差异进一步加大，但仍不显著，而其他各农艺性状指标间差异均达显著水平。

可见，随着低温处理时间延长，烟苗农艺性状所受影响越大(与对照差距越来越大)；各农艺性状指标中，对低温最敏感的是株高，其次是叶长和叶面积，叶宽最不敏感；相对而言，根系所受影响较地上部要小(7叶期以前差距均不显著)，即根系对低温的敏感程度较地上部小。

表1 低温处理下的烟苗农艺性状

注：同列数据后面小写字母不同表示达到5%差异显著水平。下同。

2.2 低温对烟苗物质积累的影响

由表2可见，低温对烟苗物质积累有明显影响。单叶鲜重，自5叶期开始，低温处理即显著低于对照；单苗鲜重自6叶期开始表现低温处理显著低于对照的趋势；单苗干重自7叶期开始才表现低温处理显著低于对照的趋势。可见，低温处理下，烟苗首先是水分吸收受到了影响，随处理时间延长，其干物质积累也逐渐受到了影响。

表2 低温处理的烟苗物质积累量(g)变化

2.3 低温对烟苗生理特性的影响

由表3可见，不同温度条件下烟苗叶绿素含量差异显著，表现低温处理显著高于对照的趋势，叶绿素a、b、a+b表现基本一致；且处理间差异有随低温处理时间的延长而增大的趋势。

表3 低温处理的烟苗叶绿素含量(mg/g)

低温对烟苗叶片可溶性糖与丙二醛含量及电解质渗漏率的影响见表4。叶片可溶性糖含量随处理时间推进而增大，低温处理显著高于对照；叶片丙二醛含量、电解质渗漏率随时间变化趋势以及处理间差异与可溶性糖含量基本一致。

表4 低温处理的烟苗叶片可溶性糖与丙二醛含量及电解质渗漏率

3 小结与讨论

南方烟区烤烟生产面临着苗期低温冷害问题。针对苗期低温对烟苗生长和生理特性的影响开展研究具有重要意义。前人对此开展了大量研究。本试验研究了苗期低温对烟苗农艺性状的影响，发现随着低温处理时间延长，烟苗农艺性状所受影响越大(与对照差距越来越大)；各农艺性状指标中，对低温最敏感的是株高，其次是叶长和叶面积，叶宽最不敏感；相对而言，根系所受影响较地上部要小(7叶期以前差距均不显著)，即根系对低温的敏感程度较地上部小。从低温胁迫下烟苗鲜重与干重的变化来看，本研究发现低温处理下，烟苗首先是水分吸收受到了影响，从而引起鲜重下降，随处理时间延长，其干物质积累也逐渐受到了影响。

本研究表明，不同温度条件下烟苗叶绿素含量差异显著，表现低温处理显著高于对照的趋势，叶绿素a、b、a+b表现基本一致，且随低温处理时间延长，处理间差异有增大趋势。晋艳等[3]研究表明，叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量可能因叶绿体受损而下降。本研究结果与之不一致，可能原因是两项研究设置的温度处理不一致，本研究设置的温度处理为11℃和25℃，而晋艳等[3]设置的是6℃和10℃，可见如果温度处理进一步降低，烟草幼苗所受伤害将进一步增大。

研究表明，低温胁迫下，可溶性糖和蔗糖含量提高，膜透性随着胁迫温度的降低和胁迫时间的增加而增加[3]，产量和质量因低温逆境条件下植物利用光能的能力降低而下降[6]。崔翠等[7]研究表明，4个烤烟品种在低温胁迫下，电解质渗透率、丙二醛含量、脯氨酸含量和可溶性糖含量均显著上升。本试验研究了低温对烟苗叶片可溶性糖与丙二醛含量的影响，证明了叶片可溶性糖与丙二醛含量的提高是植物应对低温胁迫的机制之一。植物细胞生物膜的破裂或选择透性的丧失，是冻害的细胞学原因，电解质渗漏法测定膜透性变化具有相当程度的灵敏度和精确性。本研究发现低温使烟苗叶片电解质渗漏率明显增大，与前人研究结果一致。进一步分析发现，经过4、5叶期的低温处理后，电解质渗漏率增大64.33%，继续处理到6、7、8叶期，低温处理电解质渗漏率仍高于对照29.71%、24.09%和78.64%。可见，烟苗在经过一段时间低温处理后，细胞膜会得到一定程度的修复，但是低温胁迫持续时间过长，则伤害又会进一步加大。因为本试验只做到了成苗期(8叶期)，因此低温的后续影响有待进一步研究。

[1] 韩锦峰. 烟草栽培生理学[M]. 北京: 农业出版社，2003.20.

[2] 陈卫国，周冀衡，杨虹琦. 烟草抗寒性生理生化研究进展[J]. 作物研究，2007，21(1): 81-83.

[3] 晋 艳，杨宇虹，华水金，等. 低温胁迫对烟草保护性酶类及氮和碳化合物的影响[J]. 西南师范大学学报(自然科学版)，2007，32(3): 74-79.

[4] 陈卫国，刘 勇，周冀衡. 低温胁迫对烟草膜保护酶系统的影响[J]. 安徽农业科学，2011，39(7): 3978-3980.

[5] 宋正熊，朱列书，尹 佳，等. 低温胁迫对烟草幼苗生化指标的影响及相关性分析[J]. 江西农业学报，2014，26( 2) : 99-101.

[6] 郭汉华，易建华，孙在军. 低温胁迫对烟苗光合作用的后续影响[J]. 烟草科技，2004(4): 31-33.

[7] 崔 翠，李君可，周清元，等. 温度胁迫下烤烟幼苗的生理生态响应研究[J]. 农机化研究，2012(1): 185-189.

Effect of Low Temperature Duration on Agronomic Traits and Physiological Properties of Seedlings of Flue-cured Tobacco

ZHANG Xiao-liang1，HE Kang2，WANG Jing-yuan2，TU Nai-mei2，YI Zhen-xie2*

(1 Hengnan Branch of Hengyang Tobacco Company，Hengnan，Hunan 421100，China; 2 College of Agronomy，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128，China)

A simulation experiment was conducted in illumination box to study the effect of low temperature duration on growth of seedlings and physiological properties of leaves of flue-cured tobacco. The results showed that (1) agronomic traits of tobacco seedlings were clearly affected by low temperature，and the effects turned greater with the prolongation of low temperature treatment. Among agronomic traits，the most sensitive index to low temperature was plant height，and the next two indexes were leaf length and leaf area，while the most insensitive index was leaf width. The sensitive degree of roots to low temperature was lower than that of upland part. (2) Content of chlorophyll a，b and a+b in tobacco leaves were significantly increased in low temperature treatment，and the differences between treatments were increased with the prolongation of low temperature treatment. (3) The electrolyte leakage and content of soluble sugar and MDA were significantly increased under low temperature condition，and the differences between treatments were increased with the prolongation of low temperature treatment.

flue-cured tobacco; seedling; low temperature; agronomic traits; physiological properties

2015-02-17

张小良(1972-)，男，湖南衡南人，技师，主要从事烟叶生产与管理工作，Email：zhangxiaoliang2014@126.com。

*通信作者：易镇邪，博士，教授，主要从事作物高产生理与资源高效利用研究，Email: yizhenxie@126.com。

衡阳市烟草公司资助项目。

S572.043

A

1001-5280(2015)02-0152-04

10.3969/j.issn.1001-5280.2015.02.10