脱落酸对烟草腋芽生长及叶片碳氮代谢的影响

赵 益， 范吴蔚， 潘志演， 刘国琴

(贵州大学 烟草学院/贵州省烟草品质研究重点实验室， 贵州 贵阳 550025)

植物腋芽生长发育形成侧枝是地上部分重要的植物学性状之一，如烟草[1]、番茄[2]和菊花[3]等的分枝是与其产质量直接相关的重要农艺性状之一，农业生产上具有重要的经济意义。

腋芽的生长发育受许多内外源因素的调控，其中植物激素对植物腋芽生长的调控是非常重要的因素之一。现有研究表明，生长素、细胞分裂素、脱落酸和独脚金内酯等激素参与拟南芥[4]、豌豆[5]、水稻[6]、矮牵牛[7]、白菜[8]、一串红[9]、卷丹[10]、番茄[11]和菊花[12]等植物腋芽生长的调控。ABA是腋芽萌发的负调控因子，其参与拟南芥对红光(R)与远红光(FR)比值下的分枝调节，比值较低时，ABA延缓芽的生长，降低芽的伸长率[13-14]，并且外源ABA处理会部分抑制腋芽的伸长[14]。拟南芥腋芽中ABA的积累也会抑制腋芽的萌发[15]。

烟草作为一种广泛种植且具有较高经济效益的经济作物，在烟草栽培过程中，打顶后控制腋芽生长是大幅度提高烟草产质量的关键。杨洁等[16]研究表明，打顶后烟株腋芽IAA、ABA和GA3含量显著降低，说明植物激素与烟草腋芽的生长有关，但植物激素对烟草腋芽的生长有何调控作用及其调控机制仍不清楚。ABA与植物的碳氮代谢有着密切联系，有研究表明，辣椒用一定浓度ABA处理后，叶片中可溶性糖、脯氨酸和可溶性蛋白质含量均有较大程度的增加，从而影响植物的碳氮代谢和氮素的吸收利用[17]。碳氮代谢影响烟叶的有机化合物含量，进而影响烟叶品质[18]。目前，关于ABA调节烟草腋芽生长及其对应叶片碳氮代谢的研究报道甚少。因此，以K326为试材，探究植物脱落酸对烟草打顶后腋芽生长的调控作用及叶片中碳氮代谢的影响，以期为烟草腋芽发育研究提供理论依据。

1材料与方法

1.1材料

1.1.1烤烟品种K326，贵州省烟草公司遵义市公司湄潭县分公司提供。

1.1.2试剂脱落酸，购于阿拉丁生物科技有限公司；可溶性蛋白、α-淀粉酶(AMS)活力、氨基酸含量试剂盒，由南京建成生物工程研究所提供。

1.1.3其他塑料花盆，外口径235 mm，高140 mm，市购。

1.2试验方法

1.2.1材料预处理试验于2018年3—10月在贵州大学进行。当烟草幼苗长至5叶一心时，选取健康无病害的烟苗移栽至塑料花盆中，进行常规管理。移栽60 d后，选取长势一致的烟株备用。

1.2.2试验设计以ABA浓度为处理对象，设3个处理：T1，ABA浓度为228 μmol/L；T2，ABA浓度为90 μmol/L；以蒸馏水为对照(CK)。将备用烟株统一打顶后，在烟草从顶端向下第1节位至第3节位的叶腋处用毛笔涂抹配好的ABA溶液，以不滴落为标准。每隔2 d处理1次，共处理5次；3次重复，每次重复处理75株。停止处理后第4天、第8天和第12天取第1节位至第3节位的叶片作为试验材料备用。

1.2.3测定指标

1) 腋芽生长。处理第4天、第7天和第10天和停止处理后第1天、第4天、第8天、第12天及第14天用游标卡尺测量第1节位、第2节位和第3节位腋芽的长度。

2) 叶片生理指标。可溶性蛋白、氨基酸含量和α-淀粉酶(AMS)活力用南京建成生物工程研究所提供总蛋白(TP)测定(考马斯亮蓝法)、总氨基酸(T-AA)测定和α-淀粉酶(AMS)测试试剂盒测定。总糖、还原糖和淀粉含量用水杨酸比色法测定。

1.3数据处理方法

采用 Excel 2010和DPS 7.05进行数据统计分析。

2结果与分析

2.1不同浓度脱落酸处理烟草腋芽的长度

由图1可知，不同浓度的ABA对各节位烟草腋芽伸长的抑制效应不同。第1节位，T1和T2的腋芽长度(除处理第4天外)均显著低于CK；T1腋芽长度在处理第7天、第10天和停止处理后第1天时分别为0.47 cm、0.76 cm和1.36 cm，较同期CK和T2低，均与CK差异显著；T2腋芽长度在停止处理后第12天和第14天时均最低，分别较同期CK低45.61%和41.30%，差异显著，但与T1差异不显著。第2节位，各处理腋芽长度的变化趋势与第1节位相似，T1和T2的腋芽长度从处理第4天开始至停止处理第14天(除T1在处理第4天外)均显著低于CK，T1和T2从处理第4天至停止处理后第8天的抑制效果基本在同一个水平，T2在停止处理后第12天和第14天时长度最低，分别较CK低49.37%和44.07%，较T1分别低29.34%和27.40%，T2与CK、T1差异显著。第3节位，处理第4天时，各处理腋芽长度无显著差异。T2腋芽长度在处理第7天后一直较同期其余处理低，与CK差异显著，在停止处理后第12天和第14天时T2分别较CK低79.16%和77.62%，差异显著，而此期间T1与CK无显著差异，可能是T1对烟草腋芽的抑制作用不持续所致。

总体看，外源ABA对烟草腋芽的伸长具有抑制作用，第1节位的腋芽对228 μmol/L的ABA更敏感，第2节和第3节位的腋芽对90 μmol/L的ABA更敏感。

2.2不同浓度脱落酸处理烟草叶片的可溶性蛋白含量

由表1可知，各处理烟草叶片可溶性蛋白含量的变化存在差异。停止处理后第4天时，第1节位各处理叶片的可溶性蛋白含量为T1>T2>CK，各处理间差异不显著；第2节位和第3节位各处理叶片的可溶性蛋白含量均为CK>T1>T2，T1、T2显著低于CK，二者间差异不显著。停止处理后第8天时，第1节位和第2节位叶片可溶性蛋白含量为CK>T2>T1，T1在第1节位和第2节位叶片可溶性蛋白含量较CK降低51.41%和56.42%，较T2降低35.23%和41.60%，T2在第1节位和第2节位叶片可溶性蛋白含量较CK降低24.99%和25.39%，各处理间均差异显著；第3节位叶片可溶性蛋白含量为T2>T1>CK，T1、CK显著低于T2，二者间差异不显著。停止处理后第12天时，第1节位叶片可溶性蛋白含量为T2>CK>T1，各处理间差异不显著；第2节位和第3节位叶片可溶性蛋白含量为CK>T2>T1，第2节位各处理间差异不显著，第3节位CK与T1差异显著，CK与T2、T2与T1差异不显著。

总体看，ABA处理降低烟草叶片可溶性蛋白的含量。

表1 不同浓度脱落酸处理烟草叶片的可溶性蛋白含量

2.3不同浓度脱落酸处理烟草叶片的氨基酸含量

由表2可知，ABA处理后烟草叶片的氨基酸含量发生了不同程度的变化。停止处理后第4天时，T1能够显著提高烟草叶片的氨基酸含量，第1节位至第3节位叶片氨基酸含量较CK分别增加36.99%、37.73%和0.69%，第1节位各处理叶片的氨基酸含量为T1>T2>CK，T1与CK差异显著，CK与T2、T2与T1差异不显著；第2节位各处理叶片的氨基酸含量为T1>T2>CK，T1显著高于T2和CK，CK与T2差异不显著；第3节位各处理叶片的氨基酸含量为T1>CK>T2，T1显著高于T2和CK，CK与T2差异不显著。停止处理后第8天时，第1节位各处理叶片的氨基酸含量为T2>T1>CK，T2显著高于T1和CK，T1与CK差异不显著；第2节位各处理叶片的氨基酸含量为T1>T2>CK，T1显著高于CK，T1与T2、CK与T2差异不显著；第3节位各处理叶片的氨基酸含量为T1>T2>CK，T1显著高于T2和CK，CK与T2差异不显著。停止处理后第12天时，第1节位各处理叶片的氨基酸含量为T1>CK>T2，T1显著高于T2，T1与CK、T2与CK差异不显著；第2节位各处理叶片的氨基酸含量为CK>T1>T2，各处理间差异不显著；第3节位各处理叶片的氨基酸含量为T1>T2>CK，T1显著高于T2和CK，CK与T2差异不显著。

表2 不同浓度脱落酸处理烟草叶片的氨基酸含量

总体看，外源ABA处理可提高烟草叶片的氨基酸含量，进而增强叶片中氮代谢能力，且228 μmol/L的脱落酸效果更好。

2.4不同浓度脱落酸处理烟草叶片的淀粉含量和α-淀粉酶活力

由图2可知，ABA处理后烟草叶片的淀粉含量和α-淀粉酶(AMS)活力均有不同程度的变化。

2.4.1淀粉含量停止处理后第4天时，第1节位、第2节位各处理叶片的淀粉含量为T2>T1>CK，第3节位则是T1>T2>CK，T2较CK和T1分别增加204.14%和17.6%、96.84%和72.09%及14.29%和-0.452 5%。停止处理后第8天时各处理叶片的淀粉含量为T2>CK>T1；停止处理后第12天时各处理叶片的淀粉含量为第1节位CK>T2>T1，第2和第3节位均为T2>CK>T1。说明，T2可提高烟草叶片的淀粉含量，T1可能对烟草叶片淀粉的合成产生了胁迫。随着停止处理时间的延长，ABA处理后第1节位和第2节位叶片的淀粉含量呈逐渐上升趋势，第3节位叶片的淀粉含量除T1外均呈上升趋势。

2.4.2α-淀粉酶活力对于α-淀粉酶(AMS)活力而言，停止处理后第4天时，第1节位各处理烟草叶片的AMS活力为T2>CK>T1，第2节位和第3节位均为T2>T1>CK；停止处理后第8天时，第1节位和第2节位均为T1>T2>CK，第3节位为T1>CK>T2；停止处理后第12天时，第1节位至第3节位均为T1>CK>T2。整体看，外源ABA可提高烟草叶片AMS活力。AMS活力与淀粉含量的变化趋势相反，T1呈先升后降趋势，T2呈逐渐下降趋势，可能在ABA的影响下，烟草叶片淀粉与α-淀粉酶产生了拮抗作用。

2.5不同浓度脱落酸处理烟草叶片的总糖和还原糖含量

由图3可知，外源ABA处理后，烟草叶片的总糖和还原糖含量的表现不同。

2.5.1总糖含量停止处理后第4天至第12天，3个节位T1均呈持续下降趋势，T2均呈先升后降趋势，CK均呈持续上升趋势。停止处理后第4天时第1节位各处理叶片的总糖含量为T1>T2>CK；第2节位和第3节位均为T1>CK>T2。停止处理后第8天时第1节位和第2节位均为T1>T2>CK；第3节位为T2>T1>CK。停止处理后第12天时第1节位和第2节位均为CK>T1>T2，第3节位为CK>T2>T1，T1与T2差异不大。

2.5.2还原糖含量停止处理后第4天时第1节位各处理叶片的还原糖含量为T2>T1>CK，第2节位和第3节位均为T1>CK>T2。停止处理后第8天时第1节位至第3节位均为T1>CK>T2。停止处理后第12天时第1节位为CK>T1>T2，第2节位和第3节位3个处理水平基本一致，差异不大。

总体看，脱落酸处理后叶片总糖含量开始维持在较高水平，之后呈下降趋势，还原糖含量均在停止处理后第8天时达最高峰，之后呈下降趋势。表明，在一定时间内外源ABA可提高烟草叶片总糖和还原糖的含量，但可能随着时间的推移，脱落酸的效果逐渐减弱。

3讨论与结论

脱落酸作为一种重要的植物激素，具有调节种子和芽休眠、调控气孔开关及控制基因表达，增强植物抗逆性等功能。研究表明，脱落酸可提高水稻苗期抗旱性[19]、缓解高温对杜鹃幼苗的胁迫[20]、诱导金钱兰逆境蛋白的生成[21]和调节烟草叶片衰老速度，提高其抗逆性和叶绿素含量[22-23]。在烟草栽培过程中，控制腋芽生长是其中一个重要环节，目前，关于脱落酸调控植物腋芽已有不少研究，但在烟草上的研究甚少。研究结果表明，脱落酸能够显著抑制烟草腋芽伸长，与杨洁等[16，24]的研究结果一致，进一步证实脱落酸对腋芽的负调控作用[14，25]。

碳、氮是烟草正常生长发育所必需的大量营养元素，其代谢过程也是烟草最基本的代谢过程，与烟草品质密切相关。植物激素可通过调控烟叶碳氮代谢达到改善烟叶品质的目的。陈富彩[26]研究发现，施用外源GA3有利于烟草上部叶可溶性总糖和淀粉含量的增加以及转化酶活性的提高，施用外源IAA可提高还原糖含量、全碳含量及淀粉酶活性。外源ABA可提高烟叶的类胡萝卜素降解产物和香气物质，降低上部叶烟碱含量，有利于改善烟叶的内在品质[27-28]。研究结果表明，施用228 μmol/L的ABA提高了烟叶的氨基酸含量和第2节位、第3节位叶片的α-淀粉酶活性，但对于提高可溶性蛋白含量和淀粉含量没有明显效果。在停止处理后第4天至第8天时，施用90 μmol/L的ABA烟叶淀粉含量提高，说明植物激素可调控烟草的碳氮代谢，与刘健康[29]的结果一致。

总糖和还原糖作为重要的碳水化合物，也是烟草品质的重要指标。打顶后涂抹NAA能够增加总糖含量，提高烤烟的糖碱比[30]，喷施IAA能够显著提高可溶性总糖和还原糖含量[31]。研究结果表明，在停止处理后第4天至第8天时，228 μmol/L ABA处理烟叶的总糖和还原糖含量提高，与宋春艳等[32]的研究结果一致。

综上所述，打顶后用ABA涂抹烟草腋芽在一定程度上抑制腋芽的生长，也在一定程度上影响对应节位叶片的淀粉、总糖、还原糖、α-淀粉酶活力、可溶性蛋白和氨基酸等碳氮化合物，ABA浓度不同影响效应也有差异。