乙烯利浓度和喷施时期对上部烟叶耐烤性的影响及生理机理研究

张进 娄晓平 李显波 郭娟 郭刚刚 申位 刘仁祥 高焕晔 彭剑涛

摘要：為探索乙烯利对烤烟上部叶耐烤性的影响，研究了不同浓度乙烯利处理

（0、1000和1500 mg/L）以及喷后不同时间采收（喷施后3、5、7 d采收）的烟叶烘烤过程中多酚氧化酶（Polyphenol oxidase， PPO）活性、暗箱烟叶变褐时间、丙二醛（Malondialdehyde，MDA）含量和相对电导率变化规律。结果表明：乙烯利处理浓度和喷后采收时间均显著促进烟叶田间落黄，提高烘烤期间烟叶PPO活性，缩短暗箱烟叶变褐时间，导致耐烤性降低。乙烯利处理还导致变黄后期至定色初期烟叶MDA含量和细胞膜透性显著提高，膜脂过氧化进度和膜损伤发生时间较正常成熟烟叶提前。从耐烤性角度考虑，1000 mg/L乙烯利处理后3～5 d采收烟叶有利于其外观质量的提升。论文可为更好地在烟叶生产中应用乙烯利促进烟叶成熟以及制定与之相适应的烘烤工艺提供依据。

关键词：乙烯利浓度;采收时间;多酚氧化酶活性;丙二醛含量;细胞膜透性

中图分类号：S68512

文献标识码：A

文章编号：1008-0457（2020）02-0027-06国际DOI编码：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2020.02.004

The Effect of Ethephon Concentration and Spraying Time on the Resistance of Upper Tobacco Leaf and

Its Physiological Mechanism

ZHANG Jin1， LOU Xiaoping2， LI Xianbo1， GUO Juan1， GUO Ganggang1， SHEN Wei1， LIU Renxiang

1， GAO Huanye1， PENG Jiantao1*

（1.College of Tobacco Science/Guizhou Key Laboratory for Tobacco Quality Research， Guizhou University， Guiyang， Guizhou 550025， China;

2.China Tobacco Zhejiang Industrial Company，Hangzhou，Zhejiang 310000，China

）

Abstract：In order to explore the effect of ethephon on the endurable curing potential of flue-cured tobaccoupper leaves，The effect of different concentrations of ethephon treatment （0 mg/L， 1000 mg/L and 1500 mg/L， respectively） and different harvesting time after spraying（harvested on 7d， 5d and 3d after spraying， respectively） on the activity of polyphenol oxidase （PPO）， the browning time under dark condition， the content of malondialdehyde （MDA） and the relative conductivity of tobacco leaves during curing were studied. The results showed that both of the concentration of ethephon treatmentand the harvesting time after spraying significantly promoted the yellowing of tobacco leaves， increased their PPO activity during curing， shortened their browning time under dark condition， thus the treatments decreased of endurable curing potential. Ethephon treatment also significantly increased MDA content and cell membrane permeability from the late stage of yellowing to the early stage of color fixation. Membrane lipid peroxidation progress and membrane damage occurred earlier than normal mature tobacco leaves.Harvesting tobacco leaves in 3 to 5 days after 1000 mg/L ethephon treatment was beneficial to improvement of appearance qualityfrom the perspective of endurable curing potential. The results will provide a basis for a better application of ethephon in tobacco leaf production to promotetobacco lea fmaturity and formulate a suitable baking process.

Keywords：ethephon concentration;ripening degree;polyphenol oxidase activity; malondialdehyde content;cell membrane permeability

烟草以叶片为收获物，因此，烟叶品质对于烤烟生产至关重要[1]。适宜的采收成熟度是提高烟叶等级质量的关键，也是烤后烟叶香气物质形成的基础，成熟度好的烟叶较易烘烤，烤后烟叶化学成分协调，香气量足[2]。过熟或未熟的烟叶香味变差、刺激性明显、青杂气重、组织僵硬光滑[3，5]等。施氮过量以及水分、温度等环境条件均可对烟叶成熟度造成负面影响[6]，上部叶采收过早更是生产上普遍存在的现象[7]。

乙烯是一种气体激素，其生理作用涉及种子萌发、幼苗生长、休眠、侧根及根毛形成[8]、细胞扩增与分化、脱落[9]等，尤其显著促进叶片衰老[10]和果实成熟。烟叶成熟本质上是衰老的早期阶段，乙烯参与其中的叶绿素降解、膜透性增大、有机物分解以及胞间层水解等过程[1112]。烤烟生产中常用乙烯释放剂乙烯利（2-氯乙基磷酸，Ethephon）促进烟叶成熟、缩短调制时间[13]，可达到提早采收、节省能源和人工的效果[14]。目前对乙烯利改善烟叶内部结构[15]，提高烟叶品质和经济性状[16]，促进烟叶成熟及开片

[17-18]等方面作用研究较多，但其对烟叶烘烤特性[19]，尤其是耐烤性的影响尚未见报道。本文旨在研究乙烯利浓度和喷施时期对烤烟上部叶多酚氧化酶活性、暗箱变褐时间、丙二醛（MDA）和相对膜透性等耐烤性相关指标的影响，为更好地在烟叶生产中应用乙烯利促进烟叶成熟以及制定与之相适应的烘烤工艺提供依据。

1材料与方法

1.1田間试验设计

供试材料：云烟87。

试验地点：黔西县林泉烟草科技园。

试验设计：试验采用双因素随机区组设计，设置3个乙烯利处理浓度（A）和3个处理后采收时间（B）。乙烯利处理浓度分别为0 mg/L（A1）、1000 mg/L（A2）、1500 mg/L（A3）;利用乙烯利自上而下均匀喷施在上部叶叶片正反面，处理时期分别为喷施后7 d采收（B1），喷施后5 d采收（B2），以及喷施后3d采收（B3），每个试验处理重复3次。每小区4行，每行15～20株，行距1.1 m，株距0.5 m。试验地四周设置保护行，栽培技术措施按当地优质烟生产技术措施执行。

山地农业生物学报2020年

1.2测定项目与方法

1.2.1成熟效果分析

烟叶成熟效果用叶色中黄色（代表成熟程度）和褐色（与过熟相关）所占百分比表示。采收后每小区随机取10片烟叶，用于图像采集。图像在Adobe Photoshop CS5软件中去除背景，将饱和度/亮度调整一致，利用直方图得出烟叶总像素值（X）。将烟叶用魔棒工具选择黄色相关色彩后进行直方图分析，获得黄色像素值。重复3次，求平均值。将6部分黄色像素值求和，即得叶片黄色像素值（Y）。烟叶变黄程度（%）=Y/X×100%，烟叶褐色百分比也采用上述方法计算。

1.2.2烘烤工艺烟叶烘烤在小型烘烤试验箱中参照烟草行业标准YC/T 311—2009《烤烟品种烘烤特性评价》[20]进行。装烟后干球温度以1 h/℃升至35 ℃，保持湿球温度33～34 ℃，稳温6 h;

将干球温度以2 h/℃升至39 ℃，控制湿球温度37 ℃，稳温12～16 h;将干球温度以2 h/℃升至42 ℃，保持湿球温度37 ℃，稳温8～10 h。干球温度以3 h/℃升至45 ℃，保持湿球温度38 ℃，稳温5～8 h;然后干球温度以3 h/℃升至48 ℃，保持湿球温度38 ℃，稳温8～10 h;干球温度以2 h/℃升至54 ℃，湿球温度稳定在39 ℃，稳温12 h。

多酚氧化酶（PPO）活性：参照烟草行业标准YC/T 311—2009《烤烟品种烘烤特性评价》，采用邻苯二酚分光光度法测定[20]，于烘烤24、48、72和96 h后进行取样，并测定PPO活性的平均值;

暗箱烟叶变褐时间：参照烟草行业标准YC/T 311—2009《烤烟品种烘烤特性评价》计算，为鲜烟叶在暗箱试验中由全黄至叶片褐化3成的时间[20];

丙二醛（MDA）含量：采用硫代巴比妥酸法测定[21];

细胞相对膜透性：采用电导仪法测定[22]。

1.3数据处理

采用WPS 2019和DPS 7.05进行多重比较、相关分析及作图。

2结果与分析

2.1乙烯利对成熟效果的影响

喷施乙烯利能有效促进烟叶变黄， A2和A3处理上部叶成熟程度均极显著高于清水对照（表1，表2）。提高乙烯利浓度可缩短烟叶成熟时间，A3乙烯利处理后B3叶片变黄比例即达88.52%，较A2处理高18.17%，但处理B2后乙烯利浓度影响差异消失，上部烟叶成熟程度基本相当，无显著性差异。随着处理时间的延长，叶片局部因过熟而褐变坏死，喷施乙烯利B1后褐变面积显著高于B2和B3。

2.2乙烯利对上部烟叶暗箱变褐时间及烘烤期间多酚氧化酶活性的影响

多酚氧化酶（PPO）活性和暗箱变褐时间均为衡量烟叶耐烤性的主要指标，烘烤期间PPO活性越高，暗箱变褐时间越短，烟叶就越容易烤坏。喷施乙烯利使烟叶PPO活性升高，暗箱变褐时间缩短（表3至表9）。清水对照在烟叶烘烤期间PPO活性呈双峰型，峰值分别在变黄中期和定色前期;乙烯利处理使烘烤期间烟叶PPO活性峰值提前或变为单峰型。变黄后期和定色前期A2和A3乙烯利处理的烟叶PPO活性显著高于对照（A1），同时二者在定色中期PPO活性降低速度与快于对照。PPO活性平均值A2乙烯利处理最高，其次为A3乙烯利处理的烟叶。烟叶暗箱变褐时间受处理后采收时间影响更大，喷施乙烯利后B3采收的烟叶暗箱变褐时间最长，喷后B1或B2采收有效缩短暗箱变褐时间，导致耐烤性变差。

2.3乙烯利對烟叶暗箱变褐时间以及烘烤期间PPO活性相关性分析

乙烯利浓度与烘烤期间烟叶PPO活性存在一定的相关性（表10），特别是变黄后期和定色前期二者呈显著正相关关系，而烟叶耐烤性正是在这两个时期得以体现，说明喷施乙烯利的浓度显著影响烟叶耐烤性。喷施乙烯利后采收时间与烘烤期间烟叶PPO活性的相关系数在变黄中期为正相关，变黄后期之后为负相关，说明喷施乙烯利时间越长，烟叶耐烤性越差。

2.4乙烯利对上部烟叶烘烤过程中MDA含量的影响

烘烤过程中上部烟叶MDA含量总体呈上升趋势（图1），变黄期上升较缓慢，变黄后期至定色前期急剧增加，之后增速放慢。变黄前期各处理MDA含量相差不大，变黄中期喷施乙烯利的处理（A2、A3）MDA含量显著高于清水对照，定色前期A2B1烟叶MDA含量最高，达97.52 μmol/g·FW，与A3B1、A3B2的处理无显著差异，与其余处理差异显著。定色中期则是清水对照MDA含量最高，A3处理最低，说明乙烯促熟后膜脂过氧化进度和膜损伤发生时间与未处理烟叶相比有所改变，烘烤工艺应随之调整。

2.5乙烯利对上部烟叶烘烤过程中细胞膜透性的影响

上部烟叶相对电导率随烘烤进程而上升（图2），定色期后趋于最大，与烘烤过程中代谢变化、细胞脱水进程相一致。大多数处理细胞膜透性在变黄期增幅较小，变黄后期至定色前期烟叶开始大量失水后快速增高。A2B1和A3B1处理烟叶相对电导率在变黄期即开始快速上升，变黄后期膜透性已显著高于其它处理，与田间烟叶褐变坏死的情况较一致，说明乙烯利处理后采收时间对细胞膜透性影响较大。

3结论与讨论

烟叶采收时的田间成熟度是影响烟叶烘烤特性和烤后烟叶品质的关键[2324]，乙烯利处理浓度以及喷后采收时间对烟叶变黄均有显著性影响。田间观测及图像分析结果显示，喷施乙烯利后烟叶成熟提早，且随着乙烯利浓度升高，成熟时间缩短。乙烯利处理后应及时采收烟叶，否则随喷施时间延长烟叶局部发生褐变坏死，影响烤后烟叶等级和外

观质量。

1000 mg/L和1500 mg/L乙烯利均适用于上部烟叶促熟，喷施后5 d采收最佳，其次为喷施1500 mg/L乙烯利3 d后采收。

乙烯利处理对烟叶多酚氧化酶活性平均值和暗箱烟叶变褐时间均有显著影响，但根据烟草行业标准YC/T 311—2009《烤烟品种烘烤特性评价》[20]，各处理烟叶上述2项指标均在耐烤性较好范围内，可能是由于烤烟品种云烟87本身耐烤性好造成的[25]，乙烯利促熟烟叶不影响烟叶正常烘烤。乙烯利处理后烟叶变黄期缩短[13]，本试验中乙烯利浓度与烘烤变黄后期及定色前期PPO活性显著正相关，与暗箱烟叶变褐时间极显著负相关，表明烟叶耐烤性降低，喷施乙烯利72 h是烟叶采收的最佳时间，这与王能如等[2627]研究结果基本一致。应针对乙烯利处理烟叶制定相应烘烤工艺，及时升温排湿抑制酶促棕色化反应，提高烤后烟叶外观质量。

烟叶烘烤过程中必须在细胞生物膜破坏之前及时脱水定色，以免将烟叶烤坏。相对电导率和丙二醛含量都是反映细胞膜完整性的指标，也在一定程度上与烟叶耐烤性有关。乙烯利对烟叶烘烤过程中烟叶细胞膜透性和MDA含量有显著影响，乙烯利浓度和处理时间均影响膜脂过氧化水平，乙烯促熟后膜脂过氧化进度和膜损伤发生时间较正常成熟烟叶提前，对定色过程有一定负面作用，需相应调整烘烤工艺。

参考文献：

[1]

COLLINS W K， HAWKS S N J. Principles of flue-cured tobacco production[M]. Raleigh： North Carolina State University， 1993.

[2]DAVIS L D， NIELSEN T M. Tobacco： Production， Chemistry and Technology[M]. Oxford： Blackwell Publishin

g， 1999.

[3]陈颐，赵应伟，徐安传，等.采收成熟度对K326鲜烟叶素质及产质量的影响[J].西南农业学报，2019，32（3）：659664.

[4]童德文，石三三，周仰泉，等.上部叶不同采收成熟度对烟叶烘烤后品质的影响[J].农学学报，2019，9（2）：5963.

[5]张丽，艾复清，彭剑涛.云烟85不同成熟度叶片组织结构的变化[J].贵州农业科学，2013， 41（5）：4447.

[6]刘国顺.烟草栽培学（第2版）[M].北京：中国农业出版社， 2017：261264.

[7]TAYLOR Z G， FISHER L R， SMITH W D， etal. The effects of 1-methylcyclopropene on ripening delay and holding ability in flue-cured tobacco[J].Tobacco science， 2011（48）：1519.

[8]张琳，张进，彭剑涛，等.激素和损伤处理对烟草根系发生及抗氧化酶活性的影响[J].山地农业生物学报，2019，38

（2）：1519.

[9]KIM J， CHANG C， TUCKER M L. To grow old： regulatory role of ethylene and jasmonic acid in senescence[J]. Frontiers in plant science， 2015（6）： 20.

[10]刘新甜，彭剑涛，张琳，等.乙烯利对烟草离体叶圆片衰老相关生理指标的影响[J].贵州大学学报（自然科学版），2017，34（4）：1215.

[11]BUCHANAN W V. The molecular biology of leaf senescence[J].Journal of experimental botany， 1997， 48（2）： 181199.

[12]GRAHAM L E， SCHIPPERS J H， DIJKWEL P P， et al.Ethylene and senescence processes[J]. Annual plant

reviews online， 2018：305341.

[13]FISHER L R， MATTHEW C， WHITLEY V D S， et al. Topping， managing suckers and using ethephon[M]

.Raleigh： North Carolina Cooperative Extension Service， 2018：152157.

[14]EURE P M， FISHER L R， STEWART A M， et al. Evaluation of growth regulators and ripening agent used in flue-cured tobacco when spray-solution application is delayed[J].Tobacco science， 2012， 49： 2124.

[15]常娟娟，邓世媛，文国宇，等.乙烯利对烤烟生长发育和品质作用机理的研究进展[J].江西农业学报，2018，30（03）：93-96，101.

[16]张丽，文俊，陈金湘，等.乙烯利对烘烤过程中烟叶淀粉代谢关键酶的影响[J].河南农业科学，2012，41（10）：6669.

[17]蒋博文，苏家恩，王德勋，等.外源乙烯诱导烟叶田间成熟的生理变化研究[J].南方农业学报，2016，47（10）：16711676.

[18]杨家旺，苏家恩，杨志娟.不同外源激素处理对难落黄烟叶落黄效果及烘烤效果的影响[J].安徽农业科学，2015，43（29）：9091，257.

[19]霍开玲，江凯，贺帆，等.鲜烟叶烘烤特性影响因素研究进展[J].湖北农业科学，2010，49（5）：12251228.

[20]全国烟草标准化技术委员会农业分技术委员会. 烤烟品种烘烤特性评价：YC/T 311—2009[S].北京：中国标准出版社，2009.

[21]张志良.植物生理学实验指导[M].4版.北京：高等教育出版社，2009.

[22]来长凯，佘奎军，田蕾，等.叶片细胞膜透性与宁夏水稻抗旱能力关系研究[J].宁夏农林科技，2015，56（10）：3437，42.

[23]赵铭钦，于建春，程玉渊，等.烤烟烟叶成熟度与香气质量的关系[J].中国农业大学学报，2005，10（3）：1014.

[24]刘勇，周冀衡，周国生，等.采收方式和成熟度对烤烟上部烟叶产质量的影响[J].江西农业大学学报， 2012，34（1）：

1621.

[25]方明，邱坤，谭方利，等.郴州烤烟K326品种烘烤特性探究[J].天津农业科学，2019，25（2）：2327.

[26]王能如，徐增汉，李章海，等.乙烯利和烘烤方法对靖西烤烟上部叶质量的影响[J].安徽農业科学，2007，35（29）：92779278.

[27]徐增汉，王能如，徐兴阳.乙烯利对烤烟上部叶烘烤特性的影响[J].现代化农业，1998（8）：810.