育苗方式对烤烟大田期抗氧化系统酶活性的影响

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（1湖南农业大学生物科学技术学院，长沙410128；2浙江中烟工业有限责任公司，杭州550009；3湖南省烟草公司邵阳市公司，邵阳422000）

育苗方式对烤烟大田期抗氧化系统酶活性的影响

崔晓闯1，瞿意2，陈颐1，张震3，熊伟1，杨虹琦1*

（1湖南农业大学生物科学技术学院，长沙410128；2浙江中烟工业有限责任公司，杭州550009；3湖南省烟草公司邵阳市公司，邵阳422000）

为了探索湖南烟稻轮作地烤烟的最优育苗方式，研究了不同育苗方式对烤烟大田期抗氧化系统酶活性的影响。结果表明：（1）在大田期，烤烟SOD和POD活性变化趋势表现为“降－升－降”，CAT活性变化趋势表现为“降－升－降－升”，APX和GR活性变化趋势表现为“升－降”；（2）烤烟CAT、POD、APX、GR的活性最高时期为旺长期，SOD的活性最高时期为打顶期，抗氧化系统酶活性最低的时期为成熟期，表明烤烟在旺长期阶段抗氧化酶活性最高，在成熟期阶段酶活性最低；（3）在不同的育苗方式下，烤烟大田期抗氧化系统酶活性之间差异显著（p＜0.01），其中采用两段式育苗的烤烟抗氧化系统酶活性较高，故其抗逆性较强。

烤烟；育苗方式；抗氧化系统；酶活性

育苗是烟草生产最重要的环节之一，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］。湖南烟区育苗期间受到“低温寡照”恶劣天气的影响，常规漂浮育苗所育的烟苗较弱小，抗逆性差，还苗期长，严重制约优质烤烟的生产［2］。两段式育苗是近几年新兴的一种育苗方式，可以有效提高烟苗素质，缩短还苗期，保障大田烟株的早生快发［3］。浅水育苗在漂浮育苗的基础上加以改进，采用占有空间小，造价比较低的硬质塑料PS（聚苯乙烯）或PVC（聚氯乙烯）加工的塑料盘，育苗池内水深只需要0.03～0.04 m，池水提温快，烟苗苗期长势旺盛，可有效缩短成苗期［4，5］。近年来，有关育苗方式对烟苗生长发育及生理特性［6］、成苗素质［7］、育苗成本［8，9］、烟叶产质量［10］影响的研究较多，但是有关育苗方式对烤烟大田期抗氧化系统的影响鲜有报道。为了探讨育苗方式对大田期烟株抗氧化系统的影响，本实验以‘云烟87’为材料，在邵阳烟区横板桥镇立志村和宁乡烟区横市镇铁冲村两地，研究了普通漂浮育苗、浅水漂浮育苗、两段式育苗和浅水两段式育苗对烤烟大田期抗氧化系统的影响，为优化湖南烟稻轮作烟区烤烟的育苗方式提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点及品种

试验于2015年12月至2016年8月在邵阳烟区横板桥镇立志村和宁乡烟区横市镇铁冲村进行，材料为‘云烟87’。

1.2 试验设计

试验采用4种育苗方式按照以下方式进行处理。

对照：漂浮育苗，于2015年12月在当地育苗大棚严格按照漂浮育苗规程育苗10盘，成苗后于2016年3月12日进行大田膜下移栽。

处理1：两段式育苗，于2016年3月3日采用当地“5叶1心”漂浮育苗烟苗10盘，移栽至装满消毒营养土的纸杯，再进行大田膜下移栽。

处理2：浅水漂浮育苗，于2015年12月在当地育苗大棚严格按照浅水漂浮育苗技术规程育苗10盘，成苗后于2016年3月15日进行大田膜下移栽。

处理3：浅水两段式育苗，于2016年3月5日采用当地“5叶1心”浅水漂浮育苗10盘，移栽至装满消毒营养土的纸杯，再进行大田膜下移栽。

试验采用随机区组设计，4个处理，设3次重复，共12个小区，每小区50 m2，行距1.2 m，株距0.5 m。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。

1.3 取样及检测指标

分别于移栽期、团棵期、旺长期、打顶期、成熟期时，从各小区中选取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。超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮蓝四唑还原法测定［11］；过氧化物酶（POD）活性采用愈创木酚法测定［12］；过氧化氢酶（CAT）活性采用紫外吸收法［11］；抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性测定参照Nakano［13］等的方法；谷胱甘肽还原酶（GR）的测定参照Halliwell［14］等的方法。

1.4 统计分析

所有试验数据均采用SPSS18.0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 育苗方式对大田期烤烟超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响

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，将超氧阴离子自由基还原为O2和H2O2［15］，防止超氧阴离子对植物造成危害。如图1所示：各处理烤烟大田期SOD酶活性在整个大田生育期呈现“降－升－降”的变化趋势。并且各处理间烤烟SOD活性均达到极显著性差异（p＜0.01），其中在移栽期、团棵期、旺长期和打顶期以处理1和处理3的SOD活性较高，而在成熟期以CK和处理2较高。表明两段式育苗的烤烟大田期SOD的活性高于常规育苗，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毒害。

图1 不同育苗方式的烤烟大田期SOD活性变化动态

2.2 育苗方式对大田期烤烟过氧化物酶（POD）活性的影响

过氧化物酶（POD）是植物体内广泛而大量存在、活性较高的氧化还原酶，能够还原H2O2生成H2O和O2。由图2可知，各处理烤烟大田期POD活性在整个大田生育期以旺长期最高，团棵期最低。并且各处理间烤烟POD活性均达到极显著性差异（p＜0.01），在大田烤烟各个时期均以处理1和处理3的POD活性较高，表明两段式育苗的育苗方式能够显著提高大田期烤烟POD的活性，在SOD的基础上继续清除自由基，维持烤烟体内自由基的动态平衡。

图2 不同育苗方式的烤烟大田期POD活性变化动态

2.3 育苗方式对大田期烤烟过氧化氢酶（CAT）活性的影响

过氧化氢酶（CAT）是生物体内主要的抗氧化酶之一，其主要功能是催化细胞内过氧化氢的分解，从而使细胞免于遭受过氧化氢的毒害。由图3可知，各处理烤烟CAT活性在整个大田生育期以旺长期最高，打顶期最低，并且各处理间烤烟CAT活性均达到极显著性差异（p＜0.01），在大田烤烟各个时期均以处理1和处理3的CAT活性较高，表明两段式育苗的育苗方式能够显著提高大田期烤烟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［16～18］。

图3 不同育苗方式的烤烟大田期CAT活性变化动态

2.4 育苗方式对大田期烤烟抗坏血酸还原酶（APX）活性和谷胱甘肽还原酶（GR）活性的影响

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［16］，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、图5可知，各处理烤烟APX和GR活性在整个大田生育期均以旺长期最高，成熟期最低，表明旺长期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活性均达到极显著差异（p＜0.01），在大田烤烟各个时期均以处理1和处理3的APX和GR活性较高，表明两段式育苗的育苗方式能够显著的提高大田期烤烟AsA－GSH的运行速率。

图4 不同育苗方式的烤烟大田期APX活性变化动态

图5 不同育苗方式的烤烟大田期GR活性变化动态

3 结论与讨论

烤烟在生长过程中，尤其是当烤烟处在各种逆境条件时，体内会不可避免的产生具有很高活性的氧自由基，过量的活性氧自由基可对烤烟细胞产生毒害，进而威胁到烤烟的正常生长发育［16］。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，其中抗氧化酶类在抗氧化系统中占有重要地位［17］。因此，抗氧化酶的活性与植物的抗逆性密切相关。

在本试验中，采用不同育苗方式的烤烟在大田期，SOD和POD活性变化趋势均表现为“降－升－降”，这与黎时光［18］等人的研究相似。CAT活性变化趋势表现为“降－升－降－升”，APX和GR活性变化趋势均表现为“升－降”，5种酶相互协调配合，使烟株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。其中烤烟CAT、POD、APX、GR活性最高时期为旺长期，这是因为烤烟在旺长期处于生长最为旺盛的阶段，抗氧化系统中酶活性的提高有利于烤烟植株体内活性氧的清除，使烟株免受活性氧的毒害。抗氧化系统酶活性最低的时期为成熟期，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。牛慧伟［19］等人也有相似的结论。在打顶期烤烟体内的SOD活性最高，可能是因为去花处理使烤烟处于人为的逆境环境，为应对活性氧自由基的激增，机体SOD活性也相应提高，以减轻活性氧自由基对植株带来的毒害。

在不同的育苗方式下，其中采用两段式育苗的烤烟在大田期抗氧化系统酶活性显著高于普通漂浮育苗及浅水漂浮育苗，故其抗逆性较强。可能是经过两段式育苗培育的烟苗健壮、还苗期短的优势为烤烟大田期的抗逆性打下良好的基础。本研究只是初步、定量的分析了烤烟大田期抗氧化酶活性的变化规律，有关不同育苗方式对烤烟大田期抗氧化系统的影响还有待进一步研究。

［1］ 刘国顺.烟草栽培学［M］.北京：中国农业出版社，2003.102.

［2］ 陈 颐.光照与硼锰对烟苗生长及生理生化特性的影响［D］.长沙：湖南农业大学硕士学位论文，2013.

［3］ 邓小强，许青孝，陈瑞忠，等.烤烟水旱两段式壮苗培育技术［P］.中国：201310320084.2.

［4］ 郭生国，梁嘉勋，苏秋芹，等.烤烟直播塑料托盘浅水育苗技术研究初报［J］.中国烟草科学，2001，22（2）：30－32.

［5］ 段美珍，邓 斌，黄松青.烟草浅水育苗与漂浮育苗对比试验［J］.湖南农业科学，2009（6）：44－46.

［6］ 胡龙兴，颜合洪，刘宁芳.育苗方式对烟苗生长发育及生理特性的影响［J］.烟草科技，2006（1）：46－49.

［7］ 张义志，孔凡玉，黄 建，等.水旱两段式育苗技术对烤烟成苗素质的影响［J］.江苏农业科学，2015，43（1）：67－69.

［8］ 李永刚，王玉帅，许清孝，等.三种烤烟育苗方式的成苗素质及育苗成本的研究［J］.中国烟草科学，2008，29（4）：35－37.

［9］ 腊贵晓，肖建国，谢德平，等.烤烟育苗三种方式的育苗成本解析［J］.中国烟草学报，2011，17（4）：74－77.

［10］魏 星，吴华建.不同育苗方式对烟苗质量及烟叶产质量的影响［J］.陕西农业科学，2011（2）：77－81.

［11］孙 群，胡景江.植物生理学研究技术［M］.杨凌：西北农林科技大学出版社，2006.165－168，170－171.

［12］张志良.植物生理学实验指导［M］.北京：高等教育出版社，1990.88－91，154－155.

［13］Nakano Y，Asada K.Hydrogen peroxide is scavenged by ascrobate specific peroxidase in spinach chloroplasts［J］.Plant Cell Physiol，1989，22（2）：867－880.

［14］Halliwell B，Foyer CH.Properties and physiological function of a glutathione reductase purified from spinach leaves by affinity chromatography［J］.Planta，1978，139：9－17.

［15］陈鸿鹏，谭晓风.超氧化物歧化酶（SOD）研究综述［J］.经济林研究，2007，25（1）：59－65.

［16］王慧忠.自由基种类及其在植物抗病分子调控中的作用［J］.山地农业生物学报，2005，24（1）：170－175.

［17］程 华，李琳玲，常 杰，等.植物抗氧化酶的研究进展［A］.中国园艺学会.2008园艺学进展（第八辑）——中国园艺学会第八届青年学术讨论会暨现代园艺论坛论文集［C］.北京：中国园艺学会，2008.766－773.

［18］黎时光，杨友才，曾 强，等.淹水胁迫对烤烟不同生育时期生理生化特性的影响［J］.华北农学报，2008，23（3）：116－119.

［19］牛慧伟，许自成，邵惠芳，等.不同生育期遮荫淹水对烤烟形态及抗氧化系统的影响［J］.中国烟草学报，2012，18（5）：39－45.

Effect of Raising Seedling Patterns on Activities of Antioxidant Enzymes of Flue－cured Tobacco during Field Condition

CUIXiaochuang1，QU Yi2，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 Co.，Ltd.，Hangzhou，Zhejiang 550009，China；3 Shaoyang Tobacco Company of Hunan Province，Shaoyang，Hunan 422000，China）

To explore optimal raising seedling patterns of flue－cured tobacco in tobacco rice rotation fields of Hunan province，the effect of different raising seedling patterns on activities of antioxidant enzyme of flue－cured tobacco during field condition was studied.The results showed that：（1）the activities of SOD and POD in flue－cured tobacco showed a similar＂drop－ascend－drop＂tendency during field condition.The activity of CAT in flue－cured tobacco showed a similar＂drop－ascend－drop－ascend＂tendency during field condition.All of the activity of APX and GR in flue－cured tobacco showed a similar＂ascend－drop＂tendency during field condition.（2）CAT，POD，APX and GR of flue－cured tobacco showed the highest activity in vigorous growing period.SOD showed the highestactivity in topping period.Anti－oxidative enzymatic system showed the lowest activity inmature period.This indicated that the antioxidantenzyme activity of fluecured tobacco was the highest in fast growing period，and itwas the lowest in mature period.（3）The differences between the activities of antioxidant enzyme of flue－cured tobacco during field condition under different raising seedlings patterns were significant（p＜0.01），and the flue－cured tobacco that using the two－stages seeding approach showed high activities of antioxidant enzyme during field condition，which make it relatively strong stress resistance.

flue－cured tobacco；raising seedling pattern；antioxidant system；enzymatic activity

S572.01

A

1001-5280（2017）02-0134-04

10.16848／j.cnki.issn.1001-5280.2017.02.08

2016 11 19

崔晓闯（1990－），男，硕士研究生，Email：952389726＠qq.com。*通信作者：杨虹琦，教授，主要从事烟草生理生态与品质化学研究，Email：csyhq＠sina.com。

湖南省烟草专卖局资助项目（12－14Ba17）。