不同苗龄假植对烤烟抗氧化系统酶活性的影响

崔晓闯+王昕+陈颐+张震+熊伟+杨虹琦

摘 要：抗氧化系统能够清除植物体内活性氧，是植物提高抗逆性的主要途径，其中，抗氧化系统酶活性起着至关重要的作用。为了筛选出湖南低温寡照烟区烟苗的最适假植期，研究了不同苗龄假植对烤烟整个生育期抗氧化系统酶活性的影响。结果表明，在烤烟整个生育期，SOD，POD，CAT，APX和GR的活性变化趋势均为先升后降；烤烟SOD，CAT，POD，APX和GR的活性最高的时期为打顶期；不同苗龄假植中，5叶1心处理的烤烟抗氧化系统酶活性较高，故其抗逆性较强。

关键词：假植；烤烟；抗氧化系统；酶活

中图分类号：S572 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.04.003

Effect of Transplanting at Different Seedling Ages on Antioxidant System Enzyme Activity of Flue-cured Tobacco

CUI Xiaochuang1 ， WANG Xin2， CHEN Yi1， ZHANG Zhen3， XIONG Wei1， YANG Hongqi1

（1. College of Biological Science and Technology，Hunan Agricultural University，Changsha， Hunan 410128， China； 2.China Tobacco Zhejiang Industrial Company Limited， Hangzhou， Zhejiang 550009， China； 3.Shaoyang Tobacco Company of Hunan Province， Shaoyang， Hunan 422000， China）

Abstract： Antioxidant system can remove active oxygen in plant， which is the main way for plant to improve stress resistance. And the antioxidant enzyme activity plays a crucial role. To screen out the most suitable transplanting period of tobacco seedlings in Hunan low temperature and less sunlight radiation tobacco-growing areas， this paper studied the effect of transplanting at different seedling ages on antioxidant system enzyme activity of flue-cured tobacco in the whole growing period. The results showed that the change trends of the activities of SOD， POD， CAT， APX and GR of flue-cured tobacco were 'up-down' in the whole growing period. The activities of SOD， CAT， POD， APX and GR of flue-cured tobacco were the highest in the topping stage. Antioxidant system enzyme activity of flue-cured tobacco transplanted in five-leaf stage in different seedling ages was high. Therefore， the resistance of flue-cured tobacco in five-leaf stage was stronger.

Key words： transplanting； flue-cured tobacco； antioxidant system； enzyme activity

育苗是煙草生产中最重要的环节之一，培育整齐健壮、抗性高的烟苗是生产优质、适产烤烟的重要基础[1]。为应对湖南烟区育苗期间“低温寡照”的恶劣气候，水旱两段式育苗在漂浮育苗的基础上加以改进，在漂浮育苗烟苗达到4叶1心时，假植到已装填营养土的托盘里，最后在烟苗达到8叶1心时进行大田移栽，可以有效提高烟苗素质，缩短缓苗期，保障大田烟株的早生快发[2-3]。在湖南郴州、永州等烟区已有大面积推广。烟草在整个生长发育过程中，遭受干旱和弱光等一系列逆境胁迫，将会加速植株内活性氧的产生[4]，导致植株膜系统损伤，而此时烟株体内也将会产生对氧化胁迫的应激反应，通过增加抗氧化系统酶活性合成抗氧化物质，来清除多余的活性氧，使烟株免除过多活性氧的伤害，保障烟株正常的生长发育[5]。同时移栽期的不同可导致烤烟在整个大田生育期的光、温、水、热等环境因素发生改变，进而影响到烟叶的生长发育[6-10]、化学成分[10-12]、质量风格[6，9，13]及产质量[5-6]。但是对两段式育苗另一关键技术——不同苗龄假植的研究报道很少。

为了探索水旱两段式育苗方式中不同苗龄假植对烤烟整个生育期抗氧化系统酶活性的影响，本试验以云烟87为材料进行盆栽试验，研究了3叶1心、4叶1心、5叶1心3个时期的烟苗假植对烤烟整个生育期抗氧化系统酶活性的影响，旨在为优化湖南烟稻轮作烟区的水旱两段式育苗方式提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2015年12月在湖南农业大学小麦楼楼顶进行。试验土壤取自湖南农业大学烟草试验基地，土壤类型为水稻土，基础地力为：有机质33.79 g·kg-1，全氮1.87 g·kg-1，有效磷17.42 g·kg-1，速效钾157.12 mg·kg-1，pH值6.5。

1.2 试验材料

供试品种为云烟87。

1.3 试验设计

试验共设3个处理，在温室大棚中采用漂浮育苗方式培育3叶1心（处理1）、4叶1心（处理2）、5叶1心（处理3）时期的烟苗各100株备用，再将3叶1心、4叶1心、5叶1心烟苗假植到装满营养土（漂浮育苗专用基质和试验土壤1∶1的比例）的小钵中，培养至8叶1心时移栽到室外花盆。每处理设3次重复，各移栽15盆（共45盆）备用。所有处理均施用相同的烟草专用肥，并且统一施肥时间、施肥次数及施肥量，其他栽培管理措施严格按照当地优质烟生产技术规范进行。

1.4 检测指标及方法

分别于假植期、伸根期、团棵期、旺长期、打顶期、成熟期，从各处理中选取3株长势相近的烤烟整株取回实验室，取第2片展开的功能叶进行抗氧化系统指标检测。其中，超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮蓝四唑还原法测定[14]；过氧化物酶（POD）活性采用愈创木酚法测定[15]；过氧化氢酶（CAT）活性采用紫外吸收法测定[14]；抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性测定参照NAKANO等[16]的方法进行；谷胱甘肽还原酶（GR）的测定参照HALLIWELL等[17]的方法进行。

1.5 数据统计

试验数据均采用SPSS 18.0统计软件和Duncan新复极差法检验进行方差分析及多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同苗龄假植对烤烟整个生育期超氧化物歧化酶（SOD）的影响

SOD是一种重要的抗氧化剂，构成了植物抗氧化系统的第一道防线，它能分解自由基，是保护健康细胞不受自由基侵害的安全网，当与超氧阴离子自由基相遇时，将其还原为O2和H2O2，进而防止超氧阴离子对植物造成危害[18]。由图1可知，各处理烤烟整个生育期，SOD酶活性呈现先持续增加，最后急剧下降的变化趋势，并且以打顶期烤烟SOD酶活性最高；各处理间烤烟SOD活性在烤烟伸根期、团棵期、旺长期和打顶期均达到极显著性差异（P<0.01），其中均以处理3的SOD活性最高。表明5叶1心时期假植的烟苗整个生育期SOD的活性高于其他时期段假植，在大田生长过程中更有利于清除自由基，使烟株在一定时期内免受活性氧的伤害。

2.2 不同苗龄假植对烤烟整个生育期过氧化物酶（POD）的影响

过氧化物酶（POD）是由微生物或植物所产生的一类氧化还原酶，主要存在于细胞的过氧化物酶体中，可以消除过氧化氢和酚类物质的伤害。由图2可知，各处理烤烟整个生育期，POD活性以打顶期最高，假植期最低；各处理间烤烟POD活性在烤烟假植期、伸根期和团棵期均达到极显著性差异（P<0.01），其中均以处理3的POD活性最高。表明5叶1心时期假植的烤烟能够显著提高烤烟伸根期和团棵期POD活性，這可能是由于5叶1心时期的烟苗抗逆性较强，主要表现在增强烟苗细胞清除自由基的能力和抑制细胞的膜脂过氧化。

2.3 不同苗龄假植对烤烟整个生育期过氧化氢酶（CAT）的影响

过氧化氢酶（CAT）是生物体内主要的抗氧化酶之一，其主要功能是清除过氧化体中产生的H2O2。由图3可知，各处理烤烟CAT活性在整个大田生育期以打顶期最高；各处理间烤烟CAT活性在烤烟假植期、伸根期和团棵期均达到极显著性差异（P<0.01），其中，均以处理3的CAT活性最高。表明5叶1心时期烟苗假植能够显著提高烤烟伸根期和团棵期CAT活性，CAT与SOD，POD相互协调配合，清除过剩的自由基，使烤烟体内自由基维持在一个正常的动态水平，以提高植物的抗逆性[19-21]。

2.4 不同苗龄假植对烤烟整个生育期抗坏血酸还原酶（APX）和谷胱甘肽还原酶（GR）的影响

抗坏血酸-谷胱甘肽循环（AsA-GSH）系统是一条清除活性氧和自由基的重要途径[22]，其中，抗坏血酸过氧化物酶（APX）和谷胱甘肽还原酶（GR）是AsA-GSH系统的重要组成部分，其活性限制着AsA-GSH系统的运行速率。由图4，5可知，各处理烤烟APX和GR活性在整个大田生育期呈现先增加后降低的变化趋势，以打顶期烤烟APX和GR活性达到最大值，表明打顶期AsA-GSH系统运行速率最高，随着成熟期的到来，烟株逐渐接近衰亡，AsA-GSH系统运行速率下降；各处理间烤烟APX和GR活性在烤烟伸根期和打顶期均达到极显著差异（P<0.01），其中均以处理3的APX和GR活性最高，表明伸根期和打顶期烤烟处于逆境条件下，5叶1心时期假植的烤烟能显著提高烤烟AsA-GSH系统的运行速率。

3 结论与讨论

抗氧化系统是植物清除体内活性氧毒害物质的一个主要途径，其中抗氧化酶系统起着至关重要的作用[23-24]。在植物正常生长情况下，抗氧化系统使活性氧的产生和清除处于动态平衡状态。在逆境条件下，体内抗氧化系统清除活性氧能力下降，平衡被打破。烤烟在生长过程中，主要面临干旱、低温、人为打顶等逆境胁迫。本试验研究表明，不同苗龄假植下的烤烟在整个生育期SOD，POD，CAT，APX，GR的活性变化趋势均表现为先升后降的趋势，这与黎时光等[25]和牛慧伟等[26]的研究结论相似。其中，烤烟SOD，CAT，POD，APX和GR的活性最高时期为打顶期，这是因为烤烟去花处理使得烤烟处于人为的逆境环境，为应对活性氧自由基的大量累积，机体抗氧化酶系统也需相应提高来响应，以便减轻活性氧自由基对烟株带来的伤害。抗氧化系统酶活性在成熟期急剧下降，可能是因为烤烟在成熟期处于生长末期，接近衰亡，各项生理机能的衰退导致抗氧化系统酶活性的降低。

不同苗龄假植处理的烤烟中，以5叶1心时期假植的烤烟在整个生育期抗氧化系统酶活性显著高于其他时期的烤烟，故其抗逆性较强。可能是由于5叶1心时期的烟苗健壮、根系较发达的优势为烤烟大田期的抗逆性打下良好的基础，因此，苗龄较大假植更有利于提高烤烟的抗逆性。本研究只是初步定量地分析了不同苗龄假植烤烟整个生育期抗氧化酶活性的变化规律，初步筛选出最适苗龄假植，事实上，烤烟生长过程中的体外抗氧化能力也相当重要，如烟碱、多糖、类胡萝卜素和脂肪酸等，这些物质也是抗氧化系统的重要组成部分。有关烤烟大田生长的体外抗氧化机制还有待进一步研究。

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