錢 車，邱堯，黃劭理，宋 松，李春順，劉 浩　(.江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，江蘇南京 2009；2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草研究院，湖南長沙 4028；3.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南長沙 4028)

?

摘除頂芽對煙株同化物和煙堿積累的影響

錢 車1，邱堯2，3*，黃劭理2，3，宋 松1，李春順1，劉 浩2，3(1.江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，江蘇南京 210019；2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草研究院，湖南長沙 410128；3.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南長沙 410128)

在烤煙栽培生產(chǎn)過程中，當(dāng)煙株由營養(yǎng)生長逐漸轉(zhuǎn)入生殖生長階段，需要在適當(dāng)?shù)臅r(shí)期摘除煙株頂部的花蕾和花序，打破頂端優(yōu)勢，控制和減少葉片中貯存的營養(yǎng)物質(zhì)外流，以利于葉片生長，獲得良好的煙葉產(chǎn)量和理想的煙葉品質(zhì)[1-3]。打頂對煙株產(chǎn)生了機(jī)械損傷[4-7]，是一種逆境脅迫，植物在長期進(jìn)化過程中為了適應(yīng)環(huán)境，維持自身生長，形成了一套特有的抵抗逆境條件的機(jī)制[8-10]。煙株在打頂之前體內(nèi)的煙堿含量緩慢增加[11]，打頂后煙株的生長素合成中心被去除，原有激素平衡狀態(tài)被打破，同時(shí)在莖頂端傷口產(chǎn)生氧化脅迫，傷害信號通過茉莉酸(JA)傳遞至根部，激活PMT基因，開始大量合成煙堿[12-20]；此外，由于打頂后頂端優(yōu)勢去除，煙株的物質(zhì)積累分配必然受到影響[21-22]。該文通過分析打頂后煙株的同化物和煙堿積累分布變化，為烤煙栽培和煙堿調(diào)控研究提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料供試烤煙品種為K326，于2014年4月10日在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草研究院人工溫室大棚內(nèi)進(jìn)行常規(guī)育苗，育苗約50 d后進(jìn)行移栽。

1.2研究方法

1.2.1盆栽方法。煙株栽培采用砂培和營養(yǎng)液澆灌的方式，于自然光照下培養(yǎng)，如遇雨天，則移入溫室內(nèi)。選取長勢一致的6葉1心煙苗，移栽至高15 cm、直徑13 cm的塑料盆缽中，盆缽中裝入等量已過60目篩的石英砂，盆缽底部有孔，墊有托盤。移栽后先用50%濃度的Hoagland全素營養(yǎng)液進(jìn)行澆灌培養(yǎng)，移栽第7天改用完全營養(yǎng)液進(jìn)行澆灌培養(yǎng)，每天澆入100 ml全素營養(yǎng)液，同時(shí)保持托盤內(nèi)始終有水；全素營養(yǎng)液主要元素濃度：N 15 mmol/L、P 1 mmol/L、K 6 mmol/L、Ca 4 mmol/L、Mg 2 mmol/L。

1.2.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)。待煙株長至9葉1心時(shí)進(jìn)行處理。設(shè)處理①：煙株正常生長，記“CK”；處理②：選取長勢一致的9葉1心煙株，用無菌刀片將煙株頂部長約4 cm的幼芽小心切除，重0.034 g/株，統(tǒng)一留葉9片，記“打頂”；待腋芽長至約5 mm時(shí)即用鑷子小心摘除，始終保持抑芽狀態(tài)。于處理后第1、5、15、25天取樣，每個(gè)處理2株，重復(fù)5次。

1.2.3測定項(xiàng)目及方法。將各盆栽煙株根部洗干凈后于105 ℃中殺青20 min，然后于75 ℃中烘干至恒重，準(zhǔn)確稱取每株煙的根、莖、單片葉的干重；將各樣品粉碎后單獨(dú)裝入密封袋中保存待測。煙堿的測定采用紫外分光光度法[23]。

1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析數(shù)據(jù)采用Excel 2007和Spss 17.0統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行處理分析，多重比較采用LSD法。

2結(jié)果與分析

2.1摘除頂芽對煙株同化物積累的影響

2.1.1摘除頂芽對煙株各部位同化物積累的影響。由表1可知，摘除頂芽1 d后，處理煙株的根部和葉片干重均高于對照，但差異不顯著。第5天，處理煙株的根部干重和總重均顯著高于對照。隨著煙株生育進(jìn)程的延長，對照煙株不斷發(fā)生新葉，其葉片干重高于處理煙株，但差異不顯著；處理煙株的根部干重始終顯著高于對照煙株。各處理煙株的根冠比先下降，后上升，但處理煙株始終高于對照。

表1　摘除頂芽對各部位同化物積累的影響　g/株

注：每行數(shù)值后字母不同表示在0.05水平有顯著性差異，下同。

2.1.2摘除頂芽對煙株各葉位同化物分配的影響。由表2可知，在處理第15天內(nèi)，處理煙株和對照煙株下部葉位對應(yīng)葉片干重?zé)o顯著差異，對照煙株下部葉位葉片第25天干重下降；隨著葉位的上升，處理煙株和對照煙株對應(yīng)葉位葉片干重出現(xiàn)顯著差異。對照煙株雖然有新葉發(fā)生，但其總?cè)~重在第15、25天與處理煙株差異不顯著；若將其新生葉的干重從總?cè)~重中剝離，可知第25天對照煙株第1～9葉位葉片總重為19.38 g/株，顯著低于處理煙株；打頂能夠促進(jìn)煙株葉片同化物的積累，且主要集中在靠近莖頂端的葉片中。

表2　摘除頂芽對各葉位同化物積累的影響　g/株

注：葉位“1”為底部第1片葉，數(shù)字增加，葉位上升，下同。

2.2摘除頂芽對煙株煙堿積累分配的影響

2.2.1摘除頂芽對煙株各部位煙堿積累的影響。由表3可知，摘除頂芽1 d后，處理煙株的根部煙堿含量顯著高于對照。隨試驗(yàn)進(jìn)程的延長，處理煙株各部位的煙堿含量均顯著高于對照煙株。第25天處理煙株根、莖、葉的煙堿含量分別是對照的1.71倍、1.69倍和2.55倍，未打頂煙株各部位的煙堿含量排序?yàn)楦繜焿A含量>葉部煙堿含量>莖部煙堿含量；打頂15 d后各部位排序發(fā)生改變，為葉部煙堿含量>根部煙堿含量>莖部煙堿含量。可知打頂對于葉片的煙堿濃度促進(jìn)作用最大。

表3　摘除頂芽對各部位煙堿含量的影響　mg/g

由表4可知，摘除頂芽1 d后，處理煙株根部、葉片的煙堿積累量即高于對照，但差異不顯著。隨著試驗(yàn)進(jìn)程的延長，處理煙株各部位的煙堿積累量均顯著高于對照煙株。第25天，處理煙株根部和葉片煙堿積累量分別是對照的1.83倍和2.80倍，總積累量是對照的2.46倍。

2.2.2摘除頂芽對煙株各葉位煙堿積累的影響由表5可知，自然生長的對照煙株在整個(gè)試驗(yàn)階段各葉位的煙堿含量始終較低，葉位間的分布規(guī)律為“下高上低”，且第25天下部葉片的煙堿含量顯著下降。處理煙株各葉位的煙堿含量自第5天即顯著高于對照；各葉位間的煙堿含量分布發(fā)生逆轉(zhuǎn)，呈現(xiàn)“下低上高”，越靠近頂端莖截?cái)嗝娴娜~片，其煙堿含量越高。第25天，處理煙株第8葉位煙堿含量最高，為0.109 mg/g，是對照煙株對應(yīng)葉片的3.11倍。

表4　摘除頂芽對各部位煙堿積累量的影響　mg/株

由表6可知，摘除頂芽1 d后，處理煙株部分葉位葉片的煙堿積累量即高于對照，但差異不顯著。隨著試驗(yàn)進(jìn)程的延長，處理煙株各葉位的煙堿積累量顯著高于對照。處理第15天，對照煙株第1～9葉位煙堿積累總量為0.547 mg/株，新生葉積累總量為0.08 mg/株，處理煙株葉片煙堿積累總量為1.181 mg/株。第25天對照煙株部第1～9葉位煙堿積累量為0.554 mg/株，新生葉積累總量為0.295 mg/株,處理葉片煙堿積累量為2.381 mg/株?？芍獙φ諢熤晷潞铣傻臒焿A主要向上部的新生葉運(yùn)輸；處理煙株由于頂芽被破壞，向上運(yùn)輸?shù)耐ǖ辣蛔钄?，打頂后刺激根部大量合成的煙堿集中貯存于靠近莖頂端截?cái)嗵幍娜~片中。第15天之后，處理煙株葉位間的煙堿積累量為“上高下低”。對照煙株由于未打頂，其各葉位中的煙堿積累量在整個(gè)試驗(yàn)階段均較低，第25天煙堿積累量最高葉位為第6葉位；處理煙株第25天煙堿積累量最高葉位為第7葉位。

表5　摘除頂芽對各葉位煙堿含量的影響　mg/g

3小結(jié)與討論

(1)該試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，摘除頂芽能夠促進(jìn)根系的生長，打頂煙株的根部干重始終顯著高于對照煙株，提高根冠比。摘除頂芽后煙株停止新生葉片，其總?cè)~片數(shù)不再增加，但由于顯著促進(jìn)根系的生長，物質(zhì)吸收能力增強(qiáng)，煙株的同化能力并未受到影響，在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，處理煙株和對照煙株的總同化物含量之間無顯著差異，可知植物存在“補(bǔ)償效應(yīng)”。

(2)該試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，處理第25天，對照煙株有花蕾出現(xiàn)，煙株開始進(jìn)入生殖生長；在整個(gè)營養(yǎng)生長階段，其各部位的煙堿含量和積累量緩慢增加，各部位的煙堿含量排序?yàn)楦繜焿A含量>葉部煙堿含量>莖部煙堿含量，這與胡國松等[11]研究結(jié)果相一致，各葉位的煙堿含量分布基本均勻；處理煙株各部位的煙堿含量排序?yàn)槿~部煙堿含量>根部煙堿含量>莖部煙堿含量，均顯著高于對照煙株。對照煙株自第15天后，同處理煙株相對應(yīng)葉片的煙堿積累量保持不變，根部繼續(xù)合成的煙堿主要向上部新生的葉片運(yùn)輸，即其能夠容納煙堿的“庫”在不斷擴(kuò)大[2]。處理煙株較對照煙株早打頂25 d，在營養(yǎng)生長階段早期即摘除頂芽，根部始終受到強(qiáng)烈的刺激，合成煙堿的能力不斷增強(qiáng)，處理第25天，打頂煙株的煙堿積累量是對照的2.46倍，煙堿積累量與打頂時(shí)間呈正相關(guān)，即打頂時(shí)間越早，煙株煙堿積累量越高[1-3]。葉片是煙堿的主要貯存部位，打頂對煙株葉片的煙堿含量和積累量促進(jìn)作用最大；打頂后，煙株的葉片數(shù)固定，貯存煙堿的“庫”保持穩(wěn)定，根部受刺激后大量合成的煙堿運(yùn)輸至葉片中，第25天，處理煙株的葉片煙堿積累量是對照煙株的2.80倍。

(3)此外，該試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)煙堿具有向上運(yùn)輸?shù)臉O性，打頂后煙株莖部物質(zhì)向上運(yùn)輸?shù)耐ǖ辣唤財(cái)?，因此大量煙堿被輸送至靠近頂端莖截?cái)嗵幍娜~片中貯存；摘除頂芽5 d后，處理煙株同對照煙株相比，其各葉位間的煙堿含量發(fā)生逆轉(zhuǎn)，均呈現(xiàn)“上高下低”的分布規(guī)律。

參考文獻(xiàn)

[1] 林桂華，周冀衡，范啟福，等.打頂技術(shù)對烤煙產(chǎn)質(zhì)量和生物堿組成的影響[J].中國煙草科學(xué)，2002(4)：8-12.

[2] 周冀衡.煙草生理與生物化學(xué)[M].合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，1996.

[3] 黃一蘭，王瑞強(qiáng)，王雪仁，等.打頂時(shí)間與留葉數(shù)對烤煙產(chǎn)質(zhì)量及內(nèi)在化學(xué)成分的影響[J].中國煙草科學(xué)，2004(4)：8-12.

[4] 劉華山，田效園，韓錦峰，等.煙草對機(jī)械傷害的響應(yīng)[J].中國煙草科學(xué)，2009，30(3)：58-62.

[5] BALDWIN I T.Short-term damaged induced alkaloids protect plants [J].Oecologia，1988，75：367-370.

[6] BALDWIN I T.Mechanism of damage induced alkaloid production in wild tobacco [J].J Chem Ecol，1989，15：1661-1680.

[7] BALDWIN I T，ZHANG Z P，DIAB N，et al.Quantificat ion，correlations and manipulat ions of wound induced changes in jasmonic acid and nicotine inNicotianasylvestris[J].Planta，1997，201：397-404.

[8] 閻秀峰，王洋，李一蒙.植物次生代謝及其與環(huán)境的關(guān)系[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2007，27(6)：2554-2562.

[9] KESSLER A，BALDWIN I T.Defensive function of herbivore-induced plant volatile emissions in nature [J].Science，2001，291：2141-2144.

[10] 黃蘭，王正剛，舒俊生，等.仿生型信號分子對煙草主要生物堿的調(diào)控作用[J].中國煙草學(xué)報(bào)，2010，16(5)：1-5.

[11] 胡國松，李志勇，穆琳，等.烤煙煙堿累積特點(diǎn)研究[J].中國煙草學(xué)報(bào)，2000，6(2)：6-9.

[12] BALDWIN I T，SCHMELZ E A，OHNMEISS T E.Wound induced changes in root and shoot jasmonic acid pools correlate with induced nicotine synthesis inNicotianasylvestris[J].J Chem Ecol，1994，20：2139- 2157.

[13] 韓錦峰，赫冬梅，劉華山，等.不同植物激素處理方法對烤煙內(nèi)煙堿含量的影響[J].中國煙草學(xué)報(bào)，2001，7(2)：22-25.

[14] SHI Q M，LI C J，ZHANG F S.Nicotine synthesis inNicotianatabacumL.induced by mechanical wounding is regulated byauxin[J].J Exp Bot，2006，57(11)：2899-2907.

[15] 鄒焱，蘇以榮.打頂及施用植物生長調(diào)節(jié)劑對煙草內(nèi)源激素的影響[J].煙草科技，2008(10)：50-52，57.

[16] FARMER E E，JOHNSON R R，RYAN C A.Regulation of expression of proteinase inhibitor gene by methyl jasmonate and jasmonic acid[J].Plant Physiol，1992，98(3)：995-1002.

[17] 戚元成，馬雷，王菲菲，等.煙草打頂對腐胺N-甲基轉(zhuǎn)移酶基因表達(dá)的影響[J].植物生理學(xué)通訊，2009，45(7)：684-686.

[18] SHOJI T，YAMADA Y，HASHIMOTO T.Jasmonate induction of putrescine N-methyltransferase genes in the root ofNicotinanasylvestris[J].Plant Cell Physiol，2000，41(7)：831-839.

[19] 張丹，劉國順，章建新，等.打頂時(shí)期對烤煙根系活力及煙堿積累規(guī)律的影響[J].中國煙草科學(xué)，2006(1)：38-41.

[20] 時(shí)向東，劉艷芳，文志強(qiáng)，等.打頂對煙株根系活力及內(nèi)源激素含量的影響[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，36(2)：143-147.

[21] 楊懷玉，李春儉.頂端調(diào)控對烤煙生長、主要礦質(zhì)養(yǎng)分吸收和分配特性的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，39(9)：1846-1852.

[22] 李章海，劉登乾，田必文，等.打頂和施用NAA 對煙株生長、煙堿合成和鉀素吸收的影響[J].煙草科技，2008(9)：52-55.

[23] 王瑞新.煙草化學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2003.

摘要[目的]研究摘除頂芽對煙株同化物和煙堿積累分配的影響。[方法]煙株培養(yǎng)采用砂培和營養(yǎng)液的方式，通過紫外分光光度法測定煙堿含量。[結(jié)果]摘除頂芽能夠促進(jìn)葉片、根部生長，煙株的生長具有“補(bǔ)償效應(yīng)”，同化物增加，與對照無顯著差異。打頂后第25天，處理煙株的煙堿積累量是對照煙株的2.46倍。處理5 d后煙株各葉位的煙堿濃度分布趨勢即發(fā)生逆轉(zhuǎn)，表現(xiàn)為“上高下低”。 [結(jié)論]打頂能夠刺激煙株根部合成煙堿，顯著提高煙株煙堿積累量；煙堿的運(yùn)輸具有向上的極性，煙堿被大量運(yùn)輸至上部葉片中貯存。

關(guān)鍵詞頂芽；烤煙；同化物；煙堿；積累

The Research on the Impact of Removing Tobacco Shoot Apex to the Accumulation of Photosynthate and Nicotine

QIAN Che1, QIU Yao2,3*, HUANG Shao-li2,3, et al(1. China Tobacco Jiangsu Industrial Co.,Ltd, Nanjing, Jiangsu 210019; 2. Institute of Tobacco, Hunan Agriculture University, Changsha, Hunan 410128;3. College of Biological Science and Technology, Hunan Agriculture University, Changsha, Hunan 410128)

Abstract[Objective]The influence of removing the shoot apex of tobacco to the distribution of assimilate and nicotine were studied. [Method]The tobacco plants were cultivated with the method of sand and nutrient solution. The nicotine content was detected with ultraviolet spectrophotometry. [Result]The results showed that the removal of shoot apex could promote the growth of leaves and roots, the growth of tobacco exhibited “compensation effect”. The content of assimilate was increased, and there was no significant difference with control. After removal of the shoot apex for 25 days, the nicotine accumulation of treatment tobacco plant was 2.46 times against control. In addition, nicotine has the upward polarity of transportation, after 5 days processing. [Conclusion]This study found that removal of the shoot apex could stimulate the nicotine synthesize in root of tobacco, improve the nicotine accumulation of tobacco plant significantly. The nicotine concentration distribution trend of each leaf was reversal and characterized by “compete on low”. The nicotine was mainly transported to the upper leaves.

Key wordsShoot apex; Flue-crued tobacco; Assimilate; Nicotine; Accumulation

收稿日期2015-05-04

作者簡介錢車(1983- )，男，江蘇淮安人，助理農(nóng)藝師，碩士，從事煙葉生產(chǎn)研究、質(zhì)量檢驗(yàn)工作。*

通訊作者，在讀博士，從事煙草科學(xué)與工程技術(shù)方面研究。

基金項(xiàng)目湖南省研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目(CX2014B289)。

中圖分類號S 572

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611(2015)18-079-04