‘YY021’烘烤特性及其杂种优势

孙计平，王亚乐，李丽华，李雪君，吕文钧，孙焕

（1河南省农业科学院烟草研究所，河南许昌 461000；2河南省烟草公司洛阳市公司，河南洛阳 471000）

0 引言

烤烟是中国的重要经济作物，品种是优质烟叶原料生产的基础[1]。然而，中国烤烟生产上所用主栽品种单一化问题严重[2]，品种综合抗病、抗逆性退化。传统育种方式时间长、效率低下，烤烟杂交种能快速组合多个目标性状、开发多抗基因型，尽快培育多抗新品种。近年来，津巴布韦主要培育和推广烤烟雄性不育杂交种[3]，巴西、南非也广泛开展烤烟杂种优势利用研究[4]，中国培育的烤烟品种有1/3 左右为杂交种，但推广应用相对较少，品种单一化问题仍然比较严重。

对烤烟农艺性状和经济性状的杂种优势研究相对较多[5-7]，对烤烟烘烤特性的杂种优势和遗传特性研究相对较少，可能是由于F2代烤后烟外观质量一般呈连续分布，不符合孟德尔遗传规律。烤烟烘烤特性可能由数量基因控制，并受母性遗传基因控制[8]。倪超等[9]对‘云烟85’、‘中烟100’、‘大白筋599’和‘翠碧1 号’等4 个烘烤特性不同的品种及其杂交、回交后代研究认为，烤烟烘烤特性的遗传符合两对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因模型，主基因遗传率在60%以上。

烘烤过程决定着烟叶的最终质量，烟叶烘烤特性可以分为“易烤性”和“耐烤性”两个方面，烘烤特性好的品种既易烤又耐烤[10]。品种间烘烤特性差异较大，孙福山等[11]研究认为‘云烟85’烘烤特性较好，‘红花大金元’烘烤特性一般，‘翠碧1 号’烘烤特性较差；李豪等[12]研究认为‘云烟105’易烤性较好，耐烤性不如‘云烟87’；张国超等[13]研究认为‘KRK26’易烤性较好、耐烤性较差；肖志君等[14]研究认为‘云烟87’易烤性和耐烤性均较好，烘烤特性好，‘K326’易烤性和耐烤性均为中等；刘芳等[15]研究认为‘许金101’易烤性较好、耐烤性一般，烘烤特性稍好于‘中烟100’。

目前影响烤烟品种推广的重要因素是烘烤特性，易烤性好的品种，烟农接受快，品种推广容易；而易烤性较差的品种，推广相对困难。因此，研究品种烘烤特性，针对性制定配套烘烤工艺有利于品种推广。本研究选择适合豫西烟区种植的‘豫烟13号’和‘河洛1号’为亲本，利用‘豫烟13号’的抗病性和优良品质、‘河洛1 号’的抗逆性与易烤性，针对性的配制杂交组合‘YY021’，深入研究杂交种的烘烤特性，为新品系应用提供数据支持。

1 材料和方法

1.1 试验材料

烤烟新品系‘YY021’及其母本‘豫烟13 号’(‘MSY106’)，父本‘河洛1号’(‘LY1306’)，共计3个材料。试验田位于河南省许昌市省农科院烟草所试验田，2022 年5 月6 日栽烟，每个品种栽烟120 株，行株距：1.20 m×0.55 m，按照河南优质烟叶栽培技术规程管理。

暗箱试验和电烤箱试验在河南省农业科学院烟草研究所烘烤实验室进行。电烤箱试验中部烟叶烘烤工艺参数：定色阶段和干筋阶段参考烟草行业标准YC/T311—2009[16]，变黄阶段参数调整：装烟后干球温度以每小时1℃的速度升至35℃，湿球温度控制在33～34℃，稳温6 h；将干球温度以2 h 1℃的速度升至38～39℃，保持湿球温度36～37℃，稳温24 h；将干球温度以2 h 1℃的速度升至40℃，保持湿球温度38℃，稳温8 h；将干球温度以2 h 1℃的速度升至42℃，保持湿球温度37℃，稳温16 h。

1.2 试验方法

1.2.1 变黄指数和变褐指数测定供试材料中部烟叶整体成熟达到七八成黄后，每个材料在田间选取3 片相同部位烟叶。均匀挂在与室温一致的暗箱中，每24 h 测定一次烟叶颜色变化，分别记录烟叶变黄比例(Y)和变褐比例(B)，计算其与测定次数(n)之间的比值，得到变黄指数(YI)和变褐指数(BI)。YI值越大，变黄越快，易烤性越强；BI值越大，变褐越快，耐烤性越差[13,15]。

1.2.2 失水特性测定采用电烤箱烘烤烟叶，根据烟草行业标准YC/T311—2009[16]，在烘烤阶段的0、24、48、72、96 h分别取参试材料中部烟叶，采取杀青烘干法测定烟叶含水量，计算失水速率和失水均衡性。

1.2.3 叶绿素含量测定根据烟草行业标准YC/T311—2009[16]，在烘烤阶段的0、72 h 分别取参试材料中部烟叶，采用95%乙醇浸提，分光光度法测定叶绿素含量，计算叶绿素降解速率。

1.2.4 多酚氧化酶(PPO)活性测定根据烟草行业标准YC/T311—2009[16]，在烘烤阶段的24、48、72、96 h 分别取参试材料中部烟叶，采用邻苯二酚氧化分光光度法测定多酚氧化酶活性，酶活性1 U：1 min内1 g烟叶干重吸光度值变换为1。

1.3 试验统计

数据处理和作图采用Excel 2019；方差分析应用DPS14.5，LSD法进行差异性检验。

中种优势MPH、超亲优势HPH计算见式(1)和(2)。

式中，MP为两亲本平均值，HP为高亲值，变褐指数和PPO活性采用低值亲本作为高亲值。

2 结果与分析

2.1 烟叶变黄和变褐特性

2.1.1 变黄时间和变褐时间‘YY021’及其父母本暗箱试验变黄和变褐时间比较见表1。不同部位比较来看，下部烟变黄时间最短，上部烟变黄和变褐时间最长。‘YY021’、‘MSY106’和‘LY1306’下部烟完全变黄时间分别为80 h、96 h 和88 h，变褐时间分别为72 h、48 h 和48 h，根据烟草行业标准YC/T311—2009，‘YY021’下部烟易烤性和耐烤性均为中等；‘MSY106’和‘LY1306’易烤性为中等，耐烤性较差。‘YY021’、‘MSY106’和‘LY1306’中部烟完全变黄时间分别为104 h、120 h和104 h，变褐时间分别为88 h、32 h和40 h，根据烟草行业标准YC/T311—2009，‘YY021’中部烟易烤性和耐烤性均为中等；‘MSY106’易烤性和耐烤性较差；‘LY1306’易烤性中等，耐烤性较差。‘YY021’、‘MSY106’和‘LY1306’上部烟完全变黄时间分别为112 h、120 h和112 h，变褐时间分别为88 h、88 h和80 h，根据烟草行业标准YC/T311—2009，‘YY021’及其父母本上部烟易烤性较差，耐烤性较好。

表1 暗箱条件下烟叶变黄和变褐时间比较

2.1.2 变黄速率和变褐速率‘YY021’及其父母本暗箱试验下部烟、中部烟、上部烟变黄速率和变褐速率比较见图1。不同部位比较来看，下部烟变黄速率最快，上部烟变褐速率最慢。‘YY021’与父母本比较来看，变黄速率表现为‘YY021’>‘LY1306’>‘MSY106’，上、中、下部位表现一致；下部烟和中部烟变褐速率表现为‘LY1306’>‘MSY106’>‘YY021’，上部烟变褐速率表现为‘LY1306’>‘YY021’>‘MSY106’。

图1 暗箱条件下烟叶的变黄和变褐速率

2.1.3 变黄指数和变褐指数比较‘YY021’及其父母本暗箱试验YI的比较见图2A。‘YY021’下部烟YI最高，极显著高于‘MSY106’和‘LY1306’，变黄较父母本快。‘YY021’和‘LY1306’中部烟YI相当，极显著高于‘MSY106’，‘YY021’中部烟变黄较母本快。‘YY021’上部烟YI略小于‘LY1306’、大于‘MSY106’，但YI与父母本差异均不显著，‘LY1306’上部烟YI显著高于‘MSY106’。‘YY021’、‘MSY106’、‘LY1306’YI均随着叶片部位升高而减小。YI越高，易烤性越好，‘YY021’下部烟和中部烟易烤性MPH、HPH明显，上部烟易烤性中亲优势明显。

图2 暗箱条件下变黄指数和变褐指数比较

不同烤烟品系暗箱试验BI的比较见图2B。‘YY021’中部烟BI显著低于父母本、下部烟BI显著低于父本‘LY1306’，上部烟BI与父母本差异不显著。下部烟、中部烟和上部烟BI均以‘LY1306’最高，‘MSY106’最低。‘YY021’、‘MSY106’、‘LY1306’BI均随着叶片部位升高而减小。BI越高，耐烤性越差，‘YY021’中部烟耐烤性的MPH、HPH明显，下部烟耐烤性的MPH明显，上部烟耐烤性无杂种优势。

2.2 烘烤过程中烟叶失水特性

由表2 可以看出，烘烤0 h 和48 h，烟叶含水量均以‘MSY106’最高，极显著高于‘YY021’；烘烤72 h，烟叶含水量以‘LY1306’最高，极显著高于‘MSY106’和‘YY021’。‘YY021’及其父母本烟叶含水量均随烘烤时间延长而降低，48～72 h失水速率较快，以‘MSY106’最为明显。

表2 烘烤过程中烟叶失水特性

‘LY1306’失水均衡性显著高于‘MSY106’，‘YY021’失水均衡性介于父母本中间，有中亲优势。

2.3 烘烤过程中叶绿素降解特性

由表3 可以看出，‘YY021’及其父母本叶绿素含量在烘烤72 h 明显低于0 h。烘烤0 h，叶绿素含量表现为‘LY1306’>‘YY021’>‘MSY106’，品种间差异显著；烘烤72 h，‘YY021’和‘LY1306’叶绿素含量均显著高于‘MSY106’。‘YY021’叶绿素降解速率与父母本差异不显著，无杂种优势。

表3 烟叶烘烤过程中叶绿素降解特性

2.4 烘烤过程中PPO活性变化

由表4 可以看出，在烘烤24～96 h，‘YY021’及其母本‘MSY106’烟叶的PPO 活性呈先增加再降低趋势，‘LY1306’烟叶PPO 活性则呈降低趋势。烘烤0、72、96 h，PPO 活性均表现为‘MSY106’显著高于‘LY1306’和‘YY021’；烘烤24 h，三者PPO 活性差异不显著；烘烤48 h，‘MSY106’和‘YY021’PPO 活性显著高于‘LY1306’。

表4 烟叶烘烤过程中PPO活性变化

24～96 h PPO 活性均值以‘LY1306’最低，‘MSY106’最高，‘YY021’PPO 活性均值介于父母本中间，差异显著。‘YY021’PPO 活性低于双亲中值，说明耐烤性有中亲优势。

2.5 ‘YY021’易烤性和耐烤性杂种优势

烟叶烘烤特性包括变黄变褐特性、失水特性、叶绿素降解特性及PPO 活性变化等。根据烟草行业标准YC/T311—2009，每一个指标均影响烟叶的烘烤特性，采用单一指标来评价品种烘烤特性并不准确，各指标在评价过程中可能存在相互矛盾现象。因此，分别计算变黄指数、失水均衡性和叶绿素降解速率的中亲优势和超亲优势，取3个指标的平均值来评价易烤性。从表5可见，‘YY021’易烤性中亲优势明显，无超亲优势。

表5 ‘YY021’易烤性和耐烤性杂种优势

分别计算变褐指数和PPO 活性的中亲优势和超亲优势，然后再取2个指标的平均值来评价耐烤性，由于变褐指数和PPO活性越小，耐烤性越好，因此，选择低值亲本作为HP。由表5可见，‘YY021’耐烤性低于双亲中值而高于低值亲本，‘YY021’耐烤性中亲优势明显，无超亲优势。

3 讨论与结论

烟叶烘烤特性是烟叶在农艺过程中获得的鲜烟叶在烘烤过程中表现出来的特性[15]，可以分为“易烤性”和“耐烤性”两个方面[17]。易烤性好的烟叶较易变黄，较易脱水，反之则不易烤；在定色期对烘烤环境变化不敏感，不易变褐的烟叶耐烤性好，否则不耐烤[8]。刘芳等[15]采用暗箱试验和变黄指数、变褐指数评价‘许金101’烘烤特性，结论是易变黄、易变褐，易烤性较好，耐烤性一般。张军刚[18]设置暗箱试验和电烤箱试验研究了‘CF220’的烘烤特性，李豪[19]采用暗箱试验和烘烤试验结合，研究了‘云烟116’在毕节地区的烘烤特性，曹想等[20]采用暗箱和电烤箱试验方法研究了‘HN2146’中部和上部烟叶烘烤特性。为了研究‘YY021’的烘烤特性，本研究采用暗箱试验，根据变黄和变褐特性，初步比较‘YY021’与其父母本的易烤性和耐烤性，研究结果表明，上、中、下部位变黄速率均表现为‘YY021’>‘LY1306’>‘MSY106’；下部烟和中部烟变褐速率表现为‘LY1306’>‘MSY106’>‘YY021’，上部烟变褐速率表现为‘LY1306’>‘YY021’>‘MSY106’。根据变黄时间和变褐时间，依据烟草行业标准YC/T311—2009，‘YY021’下部烟和中部烟的易烤性和耐烤性均为中等，上部烟易烤性较差、耐烤性较好。

烤烟烘烤特性除了变黄变褐特性，烘烤过程中烟叶失水快慢、叶绿素降解特性和多酚氧化酶活性等，也是评价烘烤特性的重要指标。其中，失水速率和失水均衡性、叶绿素降解量和降解速率等指标主要用来评价烤烟品种的易烤性；多酚氧化酶活性主要用来评价烤烟耐烤性。暗箱试验和电烤箱试验多指标评价，更全面地明确烤烟品种的烘烤特性。本研究结果表明：‘YY021’及其父母本中部烟叶失水均衡性均低于1.0，叶绿素降解速率均小于1.15%/h。根据YC/T311—2009烟叶失水均衡性和叶绿素降解速率评价‘YY021’易烤性较差，其原因可能是目前许昌烟叶普遍较十几年前（标准制定为2009年）烟叶大、含水量高，此外，本研究与标准所采用的烘烤设备及烘烤工艺也不完全相同，YC/T311—2009 标准采用的电烤箱烘烤变黄时间仅48 h左右，而本研究变黄时间在72 h左右，故导致本研究结果与评价标准有差异。失水均衡性和叶绿素降解速率均表现为‘LY1306’>‘YY021’>‘MSY106’，因此，易烤性以‘LY1306’最好、‘YY021’居中、‘MSY106’最差。参考前人研究及生产实际上‘LY1306’易烤性强，脱水容易，本研究中‘YY021’失水均衡性和叶绿素降解速率略低于‘LY1306’，易烤性属于中等或较好。不同烘烤设备和烘烤条件下，烟叶烘烤特性也会存在差异[10]，本研究结果也与前人观点相吻合。

PPO 在酶促褐变反应中起催化作用，在烘烤过程中的变化是烟叶棕色化变褐与否的决定因素，其活性的高低与烟叶耐烤性密切相关[19,21]。烘烤期间PPO活性越高的品种，烟叶棕色化反应的可能性越大，烤后杂色烟比例也越大，耐烤性不好。王传义等[21]研究认为烘烤过程中平均PPO活性(72 h)中部烟叶在0.3 以下，耐烤性较好，0.4 以上则耐烤性较差，本研究参试品种中部烟叶PPO 活性测定结果表明，‘MSY106’PPO 活性最高(0.45 U)，其次是‘YY021’的(0.35 U)，均高于‘LY1306’(0.23 U)。根据YC/T311—2009 标准评价：‘MSY106’耐烤性较差，‘YY021’耐烤性中等，‘LY1306’耐烤性较好。

为了准确评价‘YY021’及其父母本的烘烤特性及杂种优势，综合上述变黄指数和变褐指数、烟叶失水率、叶绿素降解速率和多酚氧化酶活性，‘YY021’中部烟叶易烤性和耐烤性中等，有中亲优势明显，无超亲优势。

不同品种、不同部位的烘烤特性不同。因此，在烟叶调制过程中，应根据品种的烘烤特性，制定适宜的烘烤工艺，才能最大限度地发挥品种的潜力。