叶面喷施日本外担菌培养液对烤烟上部叶可用性的影响

魏嘉妤 彭剑涛 刘国琴 彭丽娟 田静 朱丹瑞

文章编号  1000-5269（2024）01-0048-06

DOI：10.15958/j.cnki.gdxbzrb.2024.01.07

收稿日期：2023-04-11

基金项目：中国烟草总公司贵州省公司技术开发项目（2022XM20）

作者简介：魏嘉妤（1998—），女，在读硕士，研究方向：农艺与种业，E-mail：jy_remi@qq.com.

*通讯作者：彭丽娟，E-mail：296430006@qq.com.

摘  要：为探究日本外担菌培养液对烤烟上部叶可用性的影响，以烤烟品种‘云烟87为材料，打顶后对上部6片叶喷施不同浓度日本外担菌培养液（1/10原液和1/50原液），研究其对上部叶成熟、烤后烟叶化学品质以及感官评吸质量的影响。结果表明，随着不同浓度的日本外担菌培养液喷施烤烟上部叶次数的增加，喷施3次后（45 d）烟叶综合变黄程度提高，主脉和支脉变白比例及叶尖下勾程度增加；降低超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、过氧化氢酶（catalase，CAT）和多酚氧化酶（polyphenol，PPO）等抗氧化代谢酶活性及叶绿体色素含量，有效促进上部叶成熟；提高烤后上部叶的还原糖与总糖含量，降低了烟碱、总氮和氯含量；烤后上部叶糖碱比和钾氯比更协调，提高烟叶的感官评吸质量，有效改善上部叶品质。其中以日本外担菌1/50原液处理后提高上部叶可用性效果最佳。综上，叶面喷施日本外担菌1/50原液可提高烤烟上部叶成熟度，改善烤后上部叶质量。

关键词：日本外擔菌；烤烟；上部叶；成熟；化学品质；感官评吸

中图分类号：S572

文献标志码：A

烤烟（Nicotiana tabacum L.）是一种收获叶片的特殊经济作物，烤烟上部叶数量占单株烟叶的1/3，其产量可占烟叶总产量40%左右；同时优质的上部叶是生产高级卷烟的原料［1-2］。但目前上部叶因受传统烟叶品质意识、农业栽培技术措施以及生态因素的影响，致使其叶片窄而厚，成熟度不足；内在化学成分不协调，烟碱含量过高，还原糖含量偏低，导致上部叶存在糖碱比偏低、烟叶香气质差等［3-5］缺点。与国外上部叶在卷烟配方中高达40%的利用率相比，我国因上部叶工业可用性差，在原料配方中占比偏低。因此有必要提升烤烟上部叶质量，提高其工业可用性［6-7］。近年来，国内学者为解决烤烟上部叶所面临的问题，开展了提高成熟度［8］、改进烘烤调制技术［9-10］和植物生长调节物质调控［11-12］等方面研究，其中施用植物生长调节物质在个别烟区取得一定效果［13］。

植物生长调节物质是指人工合成的、具有植物激素活性的有机物质，通过调控植物的生长发育，进而改善植物的产量和品质，其作用取决于浓度和施用时间［14］。有研究表明，植物生长调节物质通过调节烤烟生理过程，既可有效调控其生长发育，又可强化烤烟的抗胁迫能力，增加烤烟经济产量，改善烟叶内在品质。刘梓谡［15］研究发现，烤烟上部叶喷施乙烯利能有效促进烟叶的落黄成熟，内在化学成分更协调，烟叶品质更好。周颖［16］研究表明，外施硝普纳（sodium nitroprusside，SPN）、表油菜素内酯（brassinolide，BR）和亚精胺（spermidine，Spd）处理后，烟叶叶绿素含量和细胞膜稳定性显著高于对照，有效提高烟叶的耐熟性，其中BR和Spd效果较好，并明显提高上等烟叶的比例。课题组发现从锦绣杜鹃叶片上分离的日本外担菌（Exobasidium japonicum）培养液中含有吲哚乙酸（3-indoleacetic acid，IAA）、脱落酸（abscisic acid，ABA）和Spd等7种植物生长调节物质［17］。推测含有植物生长物质的日本外担菌培养液能提高烤烟上部叶可用性。为此，以烤烟品种‘云烟87为材料，不同浓度日本外担菌培养液喷施上部烟叶，对上部叶成熟度、烤后烟叶化学品质及烤烟感官评吸，探究其对烤烟上部叶可用性的影响，以期为提高烤烟上部烟叶质量提供依据。

1  材料与方法

1.1  试验地概况及材料

试验于2021年7—9月在贵州省安顺市西秀区杨武乡（106°11′E，26°2′N）进行。烟田面积约1 000 m2。供试烟田土壤类型为黄壤，肥力中等。供试烤烟品种为‘云烟87，试验所用日本外担菌菌株由贵州省烟草品质研究重点实验室提供，其培养液制备参照文献［18］。

1.2  试验设计

试验共设3个处理：1）对照（CK），喷施PD液体培养基；2）D1，日本外担菌1/10原液；3）D2，日本外担菌1/50原液。试验采取随机区组设计，处理间设保护行，每个处理60株，重复4次，共12个小区，720株。每小区随机选取3株有代表性的定株进行上部叶外观区域特征调查，打顶当天分别将各处理溶液均匀喷施于从顶叶开始往下数6片叶的正反面，单株喷施量为10 mL，处理整个小区的烟株。之后每隔15 d处理1次，共处理3次（0 d，15 d，30 d）。

分2次采收上部叶，采收后对不同处理分小区挂牌，放置于同一烤房同一层进行烘烤。

1.3  测试样品采集

鲜烟叶采集：打顶后随机选取鲜烟叶，取样结束后当天进行叶面喷施处理，之后每隔15 d取样1次，共取样4次（0 d，15 d，30 d，45 d）。每个处理随机选取3株长势一致的烟株采集上部6片叶，每片叶去除主脉和支脉，在田间用液氮将每株6片叶混合研磨后，放入同一自封袋保存，用干冰运输回实验室，放置-80 ℃冰箱保存待测。

烤后烟叶采集：各处理分小区收集全部烤后上部6片叶用于烟叶分级，取上部叶混合烟样0.5 kg用于烤后烟叶化学品质测定以及感官评吸。

1.4  测定项目及方法

1.4.1  烤烟上部叶外观区域特征调查

第1次处理后45 d调查挂牌定株的上部叶外观区域特征，调查内容参考文献［19］，主要包括烟叶综合变黄程度、主脉、支脉和叶尖叶缘情况。

1.4.2  鲜烟叶生理指标测定

按文献［20］方法测定叶绿体色素含量；多酚氧化酶（polyphenol，PPO）和过氧化氢酶（catalase，CAT）和超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）均采用苏州格锐思试剂盒测定，方法参照说明书进行。

1.4.3  烤后烟叶化学品质测定

烤后烟叶总糖、还原糖、烟碱、氯、总氮和钾测定参照王瑞新［21］的方法。

1.4.4  感官质量测定

感官质量：取各处理烤后上部叶混合样品 200 g，切丝后由贵州省烟草科学研究院分析测试中心组织评吸专家进行评吸鉴定。感官评价方法参照行业标准YC/T 138—1998［22］，其中香气质、香气量、刺激性、杂气、浓度、余味、燃烧性、灰色和劲头9项指标为评判因素集，按照9分制的标准，对每个评价因子进行打分，并将其转化为百分制，总分越高，说明产品的感官质量越好。

1.5  数据统计与分析方法

所有数据均采用Excel 2019整理， SPSS 26软件采用Duncan氏新复极差法进行多重比较。

2  结果与分析

2.1  对烤烟上部叶成熟度的影响

2.1.1  对烤烟上部叶外观區域特征的影响

由表1可知，不同浓度的日本外担菌培养液处理后上部烟叶的成熟特征明显，主要体现为烟叶综合变黄程度提高，主脉和支脉变白比例及叶尖下勾程度增加。其中D2对顶1 ～ 3叶的成熟效果明显。

2.1.2  对烤烟成熟相关酶的影响

由图1可知，随处理时间推移，烤烟上部叶中PPO活性呈现先上升后下降的趋势，CAT和SOD活性呈现下降的变化规律。处理后第15天， D1和D2处理后PPO活性达到峰值均显著高于CK，较CK分别提高29.07%和15.20%； D2处理后CAT和SOD活性最低且显著低于各处理，较CK分别降低47.39%和28.59%。处理后第30天， D1的PPO和SOD活性均显著低于CK，分别降低58.14%和18.49%； D2处理后PPO和SOD活性均显著低于CK，分别降低62.86%和39.83%。处理后第45天， D1的PPO活性显著低于对照，较对照降低75.55%； D2处理后PPO、CAT和SOD活性最低且显著低于CK，较CK分别降低81.02%、37.34%和25.37%。

2.1.3  对烤烟上部叶叶绿体色素含量的影响

由表2可知，随时间推移，烤烟上部叶的叶绿体色素含量呈逐渐下降的趋势。处理后15 d， D1和D2处理后烟叶叶绿体色素含量均显著高于CK，其叶绿素a含量分别较CK提高1.87和1.66 mg/g，叶绿素b含量均显著提高0.52 mg/g，类胡萝卜素含量提高0.45和0.36 mg/g。处理后30 d， D1和D2处理后叶绿素a和叶绿素b含量均显著高于CK，其叶绿素a含量较对照显著提高1.38和0.57 mg/g，叶绿素b含量显著提高0.37和0.21 mg/g，D1处理后烟叶类胡萝卜素含量显著高于CK，较于CK显著提高0.32 mg/g。处理后45 d，D1和D2处理后叶绿体色素均显著低于CK，叶绿素a含量较CK降低1.24和1.06 mg/g，叶绿素b含量降低0.44和0.37 mg/g，类胡萝卜素含量降低0.22和0.21 mg/g。

综合日本外担菌培养液对烤烟上部叶成熟度相关指标的影响，结果表明随着菌液喷施次数的增加，喷施3次后（45 d），SOD、CAT和PPO等抗氧化代谢酶活性和叶绿体色素含量显著低于对照，说明其处理能显著促进烤烟上部叶成熟，其中D2效果最佳， D1效果次之。

2.2  日本外担菌培养液对烤后上部叶品质的影响

由表3可知，与CK相比，日本外担菌培养液处理后对烤后上部叶化学成分含量有较大影响。日本外担菌培养液能显著提高烤后上部叶总糖和还原糖含量，其中D1处理后分别提高了0.044 8和0.045 5， D2处理后分别提高了0.028 6和0.021 9。同时，培养液处理较CK显著降低烤后上部叶烟碱和总氮含量， D1分别降低0.003 0和0.001 2， D2分别降低0.002 4和0.001 0。D2处理烟叶的氯含量较CK显著降低0.000 3。此外，培养液处理后烤后上部叶糖碱比显著高于CK，较CK分别提高39.57%和30.98%；D2培养液处理后钾氯比显著高于CK，较CK提高11.00%。培养液处理后氮碱比无显著变化。说明不同浓度日本外担菌培养液处理后能提高烟叶化学成分品质，协调糖碱比和钾氯比，其中D2改善作用最显著。

2.3  日本外担菌培养液对烤烟上部感官叶评吸的影响

由表4可知，香气质以D2分值最高达6.0分，较CK和D1均高0.5分；杂气以 D1和D2分值最高达 6.5分， 较CK均高 0.5分；刺激性以 D1和D2分值最高达 6.7分，较CK高 0.2分；香气量、浓度劲头、余味、燃烧性和灰色这5项指标，3个处理均表现一致。

综上所述，香气质和刺激性以D2较好，总分表现为 D2﹥D1﹥CK。可见D2的评吸质量最好，D1次之。

3  讨论

3.1  日本外担菌培养液对上部烟叶成熟的影响

通过分析与烤烟成熟相关的生理生化成分变化趋势，可以判定烟叶成熟的状态［23］。调节烤烟生理代谢以促进烟叶的成熟，应用植物生长调节物质是重要手段之一。在烤烟生长发育时期喷施植物生长调节物质，调节烟叶内部生长激素变化，进而调控改善烤烟内部的物质代谢。

本试验中，不同浓度的日本外担菌培养液喷施上部烟叶，对鲜烟叶成熟采收特征进行观测，发现处理后的上部烟叶成熟特征明显，其中主要体现为烟叶综合变黄程度提高，主脉和支脉变白比例及叶尖下勾程度增加。在烤烟成熟过程中，叶绿体色素随烟叶成熟度的增加而逐渐降低，其中叶绿素含量较类胡萝卜素含量下降更快，降解量更大，二者之间的比例变化使不同成熟度烟叶颜色产生差异［24］，因此常被作为衡量烟叶成熟度的重要指标。本试验中，随着不同浓度的日本外担菌培养液喷施烤烟上部叶次数的增加，喷施3次后（45 d）叶绿体色素含量较CK相比显著降低，烟叶颜色失绿变黄与外观特征调查结果表现一致，说明菌液处理能有效促进烟叶成熟，其中以D2效果最佳。

在烤烟成熟的过程中，其烟叶中的抗氧化酶活性降低，活性氧自由基增多，细胞膜的过氧化作用增强，SOD、CAT和PPO作为植物体内的抗氧化酶，3种酶分工合作，在植物的抗逆代谢中起重要作用［25］。SOD具有转运和清除超氧阴离子自由基的作用，在植物逆境和衰老生理代谢中起着主导作用［26］。CAT是一种含有血红素的四聚体酶，3种从烤烟中分离到的 CAT同工酶都可以清除过多的H2O［27］2。PPO参与多酚类物质的氧化，在烟株防御酶体系中起到重要作用［28］。本研究结果表明，PPO活性随着生育期延长呈先升高后降低的趋势，SOD和CAT活性呈现逐渐降低的趋势，2个处理的PPO酶活性显著低于CK，D2的SOD和CAT酶活性显著低于CK。有研究结果显示，SOD、CAT和PPO的活性一般呈逐渐降低的趋势，但也有研究发现，在烟叶成熟前期PPO有短暂升高的现象，这与本试验结果一致。SOD作为植物众多抗氧化保护酶之一，在抗氧化酶类中处于核心地位［29］，研究发现叶面喷施赤霉素（Gibberellins，GA）可显著提高叶片中 SOD活性，使烟叶生理活性增加延缓衰老［5，23］，而本试验中处理后SOD活性显著低于对照，可能是日本外担菌培养液中7种植物生长调节物质共同作用的结果。本研究中随着菌液处理次数的增加，3种酶活性均显著低于对照，说明菌液处理后烤烟上部叶成熟过程中抗氧化酶活性降低，烟叶衰老程度增强，有利于促进烟叶成熟。

3.2  日本外担菌培养液对上部烟叶烤后烟叶品质的影响

烤后烟叶化学成分含量及协调性对于烤烟烟叶品质和吸食品质至关重要，通过改善上部烟叶化学成分和协调性可有效提高烤后烟叶质量，改善烟叶的香吃味，是提高烤烟上部叶可用性的重要措施［30］。研究表明，外源喷施植物生长调节物质可有效改善烤后烟叶化学品质。陈希等［31］通过对‘云烟97上部叶喷施外源植物生長调节剂发现，处理后有利于烟叶总糖、还原糖、总氮以及钾含量的积累，降低氯和烟碱的含量。此外，He等［32］通过外源喷施低浓度水杨酸可有效提高‘红花大金元烤后烟叶中可溶性糖含量，同时烤后烟叶香气浓度增加，提高了烟叶的产量和产值。本研究中，不同浓度日本外担菌培养液喷施烤烟上部叶后，对烟叶化学品质有一定影响。其中以D2对烤后烟叶化学成分的有益改善最为显著，有效提高烤后烟叶的还原糖和总糖含量，同时降低烟碱、总氮和氯含量，使烤后烟叶糖碱比和钾氯比更为协调，从而有效改善化学成分含量，并提高了烤后烟叶的香气质含量。

4  结论

随着日本外担菌培养液喷施烤烟上部叶次数的增加，喷施3次后（45 d），烟叶综合变黄程度提高，主脉和支脉变白比例及叶尖下勾程度增加，叶绿体色素含量降低，调节抗氧化代谢酶活性有效促进上部烟叶成熟；在烤后品质方面，培养液有效提高烤后烟叶的还原糖和总糖含量，同时降低烟碱、总氮和氯含量，使烤后烟叶糖碱比和钾氯比更为协调，有效改善上部烟叶品质；能够提高烟叶的感官评吸质量，香气物质含量更高。其中以日本外担菌1/50原液效果最佳，1/10原液次之。说明日本外担菌培养液对提高烤烟上部叶可用性具有实际应用价值，值得进一步研究。

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（責任编辑：曾  晶）

Effects of Foliar Spraying with Exobasidium japonicum Culture

Solution on the Usability of Upper Leaves of Tobacco

WEI Jiayu， PENG Jiantao， LIU Guoqin， PENG Lijuan*， TIAN Jing， ZHU Danrui

（College of Tobacco Science， Guizhou Key Laboratory for Tobacco Quality Research， Guizhou University， Guiyang 550025， China）

Abstract：

The “Yunyan 87” tobacco variety was used in the study in order to investigate the effects of Exobasidium japonicum culture solution on the usability of upper leaves of flue-cured tobacco. Different concentrations of E. japonicum culture solution （1/10 and 1/50 original solution respectively） were sprayed on the upper six leaves after topping to assess their effects on the ripeness， chemical quality and sensory quality of flue-cured tobacco leaves. The results show that with the increase in the number of times the upper leaves of tobacco are sprayed with different concentrations of E. japonicum culture solutions， the overall yellowing degree of the tobacco leaves increase. After spraying 3 times （45 days）， the proportion of whitened main and branch veins， as well as the degree of hooking of the leaf tip increase. The activities of antioxidant enzymes such as superoxide dismutase （SOD）， catalase （CAT） and polyphenol oxidase （PPO） and the content of chloroplast pigments are decreased. The content of reducing sugar and total sugar in the upper leaves after curing is increased， while the nicotine， total nitrogen， and chlorine content are reduced. The sugar-alkaloid ratio and potassium-chloride ratio in the upper leaves after curing are more coordinated， which improves the sensory quality of the tobacco leaves and increases the content of aroma substances. The quality of the upper leaves is effectively improved， especially with treatment of the 1/50 original solution of E. japonicum culture solution. Therefore， spraying E. japonicum culture solution on the surface of the leaves can improve the ripeness of the upper leaves and improve the quality of the flue-cured upper leaves.

Key words：

Exobasidium japonicum; flue-cured tobacco; upper leaves; ripening; chemical quality; sensory evaluation