52份烤烟种质资源常规化学成分、多元酸和高级脂肪酸分析

许美玲，焦芳婵

云南省烟草农业科学研究院，昆明 650021

烟叶的化学成分是影响烟叶品质的内在因素[1-6]。烟叶致香物质是一类与烟叶香气密切相关的化学物质，主要包括酸性、中性与碱性致香物质等[7-8]。有研究认为，烟叶中多元酸含量越高，烟香越浓，口腔越舒适，烟气的爆发力越强，刺激性明显降低；高级脂肪酸对除抽吸劲头以外的感官指标有不利影响[9]；淀粉影响燃烧速度和燃烧的完全性，也会对烟气产生不良影响[10-11]。

不同类型烟叶非挥发性有机酸的含量差异[12]、不同烤烟品种化学成分与评吸质量及致香物质间的相关性研究[13]和烤烟中草酸、苹果酸和柠檬酸含量研究[14-15]等方面已有报道；但对不同烤烟种质资源的化学成分、多元酸和高级脂肪酸的差异和相关研究较为鲜见。本文选取52份烤烟种质资源中部烟叶，对其常规化学成分、多元酸和高级脂肪酸进行差异性和相关性分析，以期筛选出内在品质优良的烤烟种质资源供育种和科研选择利用。

1 材料和方法

1.1 试验材料

52份烤烟种质资源（表1），2014年采自云南省烟草农业科学研究院试验基地（位于云南省玉溪市研和镇），统一调制后选择中部烟叶。

1.2 田间栽培、调制及取样

选择肥力中等和基本一致的试验田，按优质烟生产技术规范进行种植和管理。行株距为120 cm×50 cm，每份种植25株，单行种植。施肥量为纯氮97.5 kg/hm2，N：P2O5：K2O=1：1.5：3；中心花期打顶，留叶18～22片，打顶后在田间标记中部叶片5片/株，叶位从上至下约第10～14片（叶片数较少的品种，叶位稍有变动）。烟叶成熟时分小区挂牌统一采收，分批次采收和编杆，统一进烤房烘烤调制。

表1 烤烟种质资源的名称、编号和来源Tab.1 Name,number and origin of flue-cured tobacco germplasm resources

1.3 检测方法

常规化学成分、多元酸和高级脂肪酸等成分的检测由云南省烟草农业科学研究院分析测试中心完成。检测方法采用下列标准：

YC/T 159-2002《烟草及烟草制品 水溶性糖的测定 连续流动法》、YC/T 161-2002《烟草及烟草制品 总氮的测定 连续流动法》、YC/T 160-2002《烟草及烟草制品 总植物碱的测定 连续流动法》、YC/T 162-2011《烟草及烟草制品 氯的测定 连续流动法》、YC/T216 -2007《烟草及烟草制品 淀粉的测定 连续流动法》、YC/T 217-2007《烟草及烟草制品 钾的测定 连续流动法》、YC/T288-2009 《烟草及烟草制品 多元酸（草酸、苹果酸和柠檬酸）的测定 气相色谱法》。

1.4 数据处理和统计分析

采用Excel进行分类统计和相关分析，采用DPS（Data Processing System）进行聚类分析[16]。

2 结果与分析

2.1 描述性统计

52份烤烟种质中部烟叶各主要成分含量范围分别为烟碱1.87%～5.35%、钾1.00%～2.32%、草酸10.58～29.78 mg/g、苹果酸 20.43～146.07 mg/g、柠檬酸7.16～35.65 mg/g等。

各项指标的变异系数（CV）在5.92%～116.89%之间，氯最大（CV=116.89%）为强变异性；十八酸、棕榈酸（CV＜10.0%）为弱变异性，其余成分的CV在11.21%～50.43%之间，为中等变异 性（表2）。

油酸、丁二酸、丙二酸、亚油酸等的最大值对应的种质均为Coker 51，还原糖和淀粉含量最大值对应的是中烟90；草酸和烟碱含量的最小值对应的种质为CV890；苹果酸、柠檬酸最小值对应的种质为柳叶尖。

表2 烤烟种质资源描述性统计Tab.2 Descriptive statistics of flue-cured tobacco germplasm resources

2.2 相关分析

表3 化学成分、多元酸和高级脂肪酸的相关系数表Tab.3 The correlation coefficients of chemical composition,polybasic and higher fatty acids

各烤烟种质资源的常规化学成分差异较大（图1）。按优质烤烟适宜化学成分的标准[17]衡量，52份种质中部叶中，常规化学成分含量处于适宜范围的种质数量如下：总氮52份，总糖21份，还原糖16份，烟碱5份，另有3份钾含量＞2.00%，2份（小黄金0029、小黄金520）烟碱＞5.00%，12份为4.00%～4.99%。具体见表4。

图1 各份烤烟种质资源的化学成分的柱形图Fig.1 The histogram of chemical compositions in the flue-cured tobacco germplasm resources

表4 化学成分适宜和较高的烤烟种质资源Tab.4 The flue-cured tobacco germplasm resources with proper and higher chemical compositions

2.3 烤烟种质资源的多元酸和高级脂肪酸的差异分析

从图2可以看出，各烤烟种质资源中部烟叶的多元酸含量差异较大，含量以苹果酸较高，其次是草酸和柠檬酸。而高级脂肪酸差异较小。为便于利用，将草酸、苹果酸、柠檬酸、亚麻酸等含量较高的烤烟种质资源列于表5。

图2 各份烤烟种质资源的多元酸和高级脂肪酸的柱形图Fig.2 The histogram of polybasic acids and higher fatty acids in the flue-cured

2.4 聚类分析

对52份烟草种质资源中部烟叶的23项常规化学成分、多元酸和高级脂肪酸指标（表2），采用DPS软件，以标准化转化、欧氏距离、离差平方和法进行系统聚类，在截距为1.5左右处将52份资源分成3类（图5）。

第1类又可分为2个亚类，分别包含8份种质和11份种质。其主要特征为：钾含量高，其余化学成分含量中等；草酸、丁二酸、柠檬酸等多元酸含量高，十四酸、棕榈酸、十八酸、油酸、亚油酸、亚麻酸等高级脂肪酸含量低。

表5 多元酸和高级脂肪酸含量较高的烤烟种质资源表Tab.5 The flue-cured tobacco germplasm resources with high contents of polybasic acids and higher fatty acids

图5 聚类分析图Fig.5 The diagram of clustering analysis

图6 各类及其亚类间常规化学成分、多元酸和高级脂肪酸比较Fig.6 Comparison of the routine chemical composition,polybasic acids and higher fatty acids among a variety of flue-cured tobacco germplasm resources and its subtypes

第2类可分为3个亚类，分别包含14份种质、2份种质和1份种质（39）。其主要特征为：总糖、还原糖、淀粉等含量和两糖差、糖碱比、氮碱比低；总氮、烟碱、钾含量高；丙二酸、柠檬酸含量高；十四酸、棕榈酸、十八酸、油酸、亚油酸、亚麻酸等高级脂肪酸含量高。

第3类可分为2个亚类，分别包含13份种质和3份种质。其主要特征为：总糖、还原糖、淀粉等含量和两糖差、糖碱比、氮碱比高；总氮、烟碱、钾含量低；草酸、丙二酸、丁二酸、苹果酸、柠檬酸等多元酸含量低，各高级脂肪酸含量中等。

聚类结果与表4 和表5结合分析来看，钾含量高的TN D94、Dixie Bright102、竖叶子0987等种质被聚在1-2；总糖较适宜、烟碱含量较高的种质多被聚在第1、2类，还原糖和烟碱适宜的种质多被聚在第3类，苹果酸含量较高的种质多被聚在1-2类和2-1类，柠檬酸含量较高的种质多被聚在第1类和2-1类，草酸含量较高的种质被聚在第1、2类。

另外，从来源/产地来看，第1类的来源和产地最广，有来自安徽、河南、黑龙江、辽宁、云南、山西、陕西、山东等省和美国的种质；第2类有来自辽宁、云南、山东、安徽等省和美国的种质，第3类有来自福建、云南、山东、河南等省和哥伦比亚、美国等国的资源（表6）。

表6 不同来源的烤烟种质资源所属类别Tab.6 Classificationof flue-cured tobacco germplasm resources

3 讨论与结论

3.1 烟草种质资源遗传背景聚类的异同

研究烟草种质资源的遗传背景，对于亲本选择有着指导性的意义。Nei’s遗传多样性和Shanon多样性指数表明我国黄花烟地方品种具有极其丰富的遗传变异，普通烟草品种间的遗传多样性较低。因此，应注重利用黄花烟草进行烟草育种[17]。杨本超[18]研究发现黄花烟和野生烟的遗传差异最大（GD>0.404），其余类型（烤烟、晾晒晾烟、白肋烟、香料烟）的遗传距离均较小（GD<0.300）。张铭真等[19]根据烟草类型种质间遗传相似性，将晒晾烟、香料烟、雪茄烟居群聚为一类，白肋烟与烤烟居群聚为另一类。童治军等[20]根据遗传基础河遗传距离将231份烤烟被聚在一类。本文聚类将52份烤烟种质划分为3类，每类均可分为2～3个亚类，各类的特征特性有差异。

3.2 几种重要成分含量较高的种质资源

（1）烟碱是重要的化学成分，高烟碱烟叶有重要利用价值。李淑玲等从90 份种质中筛选出烟碱含量4.00%～5.138%的密节金丝尾等10份种质[21]。本研究筛选出烟碱＞5.00%的小黄金0009和小黄金5209；以及烟碱含量4.00%～4.99%的种质Vesta5、Georgia 1470、PD 114、竖叶子0987、小老母鸡、Coker 156、大竖把2141、大型黄金、云烟87-1、K317、柳叶尖、小黑柳等12份，为高烟碱资源的利用提供参考。

（2）高钾含量是优质烟叶的一项重要指标。杨欢等获得了嘎吉红大等6份高钾型烟草材料[22]。本项目筛选出钾含量＞2.00%的TN D94、Dixie Bright102、竖叶子0987等烤烟种质资源，为优质资源的利用打下基础。

（3）有研究认为非挥发性有机酸和高级脂肪酸在不同基因型间存在广泛的变异,每一种有机酸在不同烟草类群之间都存在较大的差异[22]，不同烟草类型和品种的烟叶有机酸含量有差异[15,23-25]。而烟叶中多元酸含量越高、烟香越浓、口腔越舒适[9]，本文与前人研究结果基本一致，筛选出总多元酸含量＞180.00 mg/g的种质2份（Vesta5、Speight G-102），总多元酸含量160.0～179.99 mg/g的5份（小黄金0029、Garcia、竖叶子0987、大竖把2141、柳叶尖0695等）；筛选出苹果酸含量＞120.00 mg/g的种质8份（Vesta5、Garcia、Speight G-102、小黄金0029、竖叶子0987、NC 606、小黄金0008、Dixie Bright102），草酸和柠檬酸含量＞20.00 mg/g的11份和12份（表5），为优异资源的利用打下基础。