姜 浩, 裴曉東, 李洋洋, 肖漢乾, 張一揚

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,湖南長沙410128; 2.湖南省煙草公司長沙市公司,湖南長沙 410000;3.湖南省煙草科學(xué)研究所,湖南長沙 410004)

適宜的成熟度是保障烤后煙葉品質(zhì)的重要條件之一。近年來,湖南地區(qū)(長沙)烤煙成熟期普遍存在高溫高濕現(xiàn)象,煙葉田間耐熟性差,高溫逼熟致使煙葉成熟度下降,假熟煙烘烤后葉片品質(zhì)降低,表現(xiàn)為糖/堿失調(diào)、結(jié)構(gòu)厚重、油分偏少、顏色暗淡、淀粉偏高、濃香型風(fēng)格特征不穩(wěn)定等相關(guān)質(zhì)量問題[1]。

油菜素內(nèi)酯(brassinosteroids,BR)是一類具有高生理活性的植物生長調(diào)節(jié)劑[2],在植物生長發(fā)育的各時期均能起到調(diào)控作用,可作為抗氧化劑,提高植物體內(nèi)抗氧化物酶活性,促使細胞壁變得柔軟松弛[3],從而加快細胞生長,促進細胞分裂。閆慧萍等的研究表明,玉米種子通過24-表油菜素內(nèi)酯(EBR)溶液浸泡后,顯著縮短種子的萌發(fā)時間,提升幼苗的生長水平,提升玉米幼苗抗氧化物酶活性,增加幼苗生物量的積累,提高玉米幼苗的抗逆性[4]。張暉等研究發(fā)現(xiàn),外源噴施表油菜素內(nèi)酯可促進葡萄果實的成熟以及花色苷的合成[5]。梁鑫等的研究表明,烤煙打頂后外源噴施油菜素內(nèi)酯能有效提高葉面積,增加煙葉中的中性香味物質(zhì),提升烤后煙葉鉀氯比[6]。吲哚乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)是當(dāng)前發(fā)現(xiàn)最早且能促進植物生長作用的內(nèi)源激素[7],具有促進植物愈傷組織形成、延緩葉片衰老、促進植物根系生長、誘導(dǎo)果實發(fā)育[8]、調(diào)控植物株型和調(diào)節(jié)細胞壁松弛度等作用。劉洪展等試驗證實,通過噴施生長素可以縮短經(jīng)鹽脅迫后小麥種子的萌發(fā)時間,提升小麥種子抗逆性[9]。鄭樂婭等研究發(fā)現(xiàn),水稻葉片外源噴施適宜濃度的IAA可以提前水稻生育期,提升水稻葉面積指數(shù)和SPAD值以及水稻穗粒數(shù)、結(jié)實率等結(jié)實性狀,提高水稻產(chǎn)量[10]。劉一凡等研究證實,烤煙打頂后涂抹適宜濃度的IAA有助于均衡烤煙上部葉內(nèi)各源激素含量,提高煙葉耐熟性,加快光合物質(zhì)的產(chǎn)生和積累[11]。

目前關(guān)于烤煙不同成熟度對煙葉品質(zhì)的影響研究較多,但對如何提高烤煙煙葉耐熟性報道較少。本研究以烤煙品種云煙87為供試材料,在烤煙打頂當(dāng)天噴施不同濃度油菜素內(nèi)酯和生長素,旨在研究外源噴施IAA和BR對烤煙耐熟性的影響,探索調(diào)控烤煙煙葉生長的技術(shù)和方法,為優(yōu)質(zhì)烤煙煙葉生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗于2021年在湖南省長沙市寧鄉(xiāng)市喻家坳鄉(xiāng)進行,試驗土壤為黏性水稻土,其有機質(zhì)含量為 39.27 g/kg、速效鉀含量為214.53 mg/kg、全氮含量為 2.12 g/kg、堿解氮含量為162.88 mg/kg。

1.2 試驗材料

試驗品種：烤煙品種云煙87,由湖南省煙草科學(xué)研究所提供。

試驗試劑：油菜素內(nèi)酯(BR,10 mg/kg)和生長素吲哚乙酸(IAA,20 mg/kg)購于合肥巴斯夫生物科技有限公司。

1.3 試驗設(shè)計

設(shè)油菜素內(nèi)酯(BR)和生長素吲哚乙酸(IAA)2種激素[12],噴施不同濃度的BR和IAA,以清水為對照,共有4個處理(表1)。試驗采取隨機區(qū)組設(shè)計,每個處理3次重復(fù),壟寬1.2 m,每個小區(qū)長×寬為 20 m×3.6 m,小區(qū)間隔1 m,株距50 cm,共計12個小區(qū)。各處理均于煙株打頂當(dāng)天噴施,均勻噴施整株葉面,以每張葉面濕潤為標(biāo)準(zhǔn),共噴施1次。試驗地養(yǎng)分管理及栽培措施均按照寧鄉(xiāng)市煙葉生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進行。

表1 外源噴施IAA和BR對云煙87耐熟性影響的試驗設(shè)計

1.4 測定項目及方法

1.4.1 煙葉顏色參數(shù)變化檢測 在煙葉現(xiàn)蕾打頂時(進入成熟期),每隔10 d測定1次,共4次,每個重復(fù)選取2株代表樣中部葉(頂10)。各定位葉基部、中部、尖部并避開主脈在兩側(cè)選取2個點(距主脈 5 cm)作為色差計的測定點,每張葉片6個點的平均值為此葉片色差值,采用便攜式全自動色差儀LS171測定。測定項目：L*為亮度值,泛指色彩的明亮程度,0為黑色,0～100之間為灰色,100為白色,表示由黑到白的變化;a*為紅色度,正值時為紅色,負值時為綠色,表示由綠色到紅色的色澤變化;b*為黃色度,正值時為黃色,負值時為藍色,表示由藍色到黃色的色澤變化;C*為色彩飽和度,別稱純度,由色差儀自動計算,C*=[(a*)2+(b*)2]1/2;H*為色相角,色差儀自動計算,H*=arctan(b/a)。

1.4.2 生理指標(biāo)檢測 選取顏色參數(shù)測定煙葉,取煙葉中間部分,注意避開主脈和支脈(面積約為 3 cm×4 cm)。將所取煙葉樣品迅速用純凈水清洗干凈,放入液氮速凍保存帶回實驗室,隨后置于 -80 ℃ 超低溫冰箱儲存?zhèn)溆谩z測生理指標(biāo)包括葉綠素含量(SPAD值)、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、可溶性蛋白含量、過氧化物酶(POD)活性,測定方法分別為SPAD502葉綠素儀法[13]、硫代巴比妥酸(TBA)顯色法[14]、氮藍四唑(NBT)光還原比色法[15]、Bradford考馬斯亮藍法[15]、愈創(chuàng)木酚法[16]。

1.4.3 煙葉成熟度外觀特征 每次取樣時,根據(jù)中部煙葉的直觀呈色和葉片、葉脈的變化特征[17-18]進行初步成熟度直觀判定(表2),分別記載每個處理在各時期成熟度變化情況。

表2 不同成熟度中部煙葉外觀特征

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2021軟件處理,利用SPSS 22.0軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析(ANOVA)和多重比較(Duncan’s法,α=0.05)及相關(guān)性分析,并采用Origin 2021軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同成熟度云煙87中部葉顏色參數(shù)的變化

不同成熟度鮮煙葉顏色參數(shù)范圍如表3所示,隨著烤煙生育期的推進,葉片成熟度逐漸提高,煙葉顏色參數(shù)L*、a*、b*和C*逐漸升高,表明煙葉外觀質(zhì)量的亮度(L*)、紅色(a*)和黃色(b*)色相增強,顏色飽和度(C*)得到提高,色相角H*值變化趨勢則相反,呈逐漸降低,表明葉黃素增幅大于葉紅素。適宜成熟度云煙87中部葉顏色參數(shù)范圍為：L*53.73～57.01、a*-9.36～-8.26、b*32.18～42.15、C*36.42～42.91和H*101.82～105.49。

表3 不同成熟度鮮煙葉顏色參數(shù)范圍

2.2 外源噴施BR和IAA對云煙87中部葉顏色參數(shù)的影響

由圖1可知,隨著生育期的延長,各處理煙葉L*值、b*值、a*值和C*值變化整體表現(xiàn)為逐漸上升,H*值則逐漸下降。

各處理亮度值在噴施當(dāng)天差異不明顯(圖1-A)。噴施后10 d,T3處理L*顯著低于CK,T1、T2和CK間無顯著性差異;20 d各處理間差異不顯著;30 d 時,T1、T2和T3處理L*均顯著低于CK,各處理相較于CK分別降低3.5%、3.7%和4.3%,表現(xiàn)為T3

噴施IAA與BR后10 d處理間紅度值出現(xiàn)顯著差異(圖1-B),T3處理a*值均低于CK、T1和T2,其中T3處理顯著低于對照CK,T1和T2處理間無顯著差異。在30 d,T3處理a*值均低于其他處理,顯著低于CK和T2;相較于CK,各處理a*分別降低11.6%、6.7%和25.5%,表現(xiàn)為T3

在打頂后10、20 d時,CK、T1、T2與T3處理間黃度值呈顯著性差異(圖1-C),T3處理b*值顯著低于其他處理。30 d時,CK、T1和T2處理差異不明顯,T3處理b*值顯著低于CK和T1,各處理相較于CKb*分別降低1.3%、3.0%和5.7%,表現(xiàn)為 T3

飽和度C*表示色彩的鮮艷程度,低飽和度色彩變得暗淡溫和,高飽和度則色彩變得鮮艷飽滿。打頂當(dāng)天各處理間無顯著性差異(圖1-D),打頂10 d后出現(xiàn)顯著差異,打頂后各時期CK和T1處理C*均顯著高于T3,CK、T1與T2處理無顯著差異。30 d時,各處理C*相較于CK分別降低1.6%、3.5%和6.2%,表現(xiàn)為T3

色相角H*是色彩的基本屬性。在打頂后 10 d,各處理間出現(xiàn)差異(圖1-E),打頂后各時期始終以T3處理C*值最高,且始終與CK和T2呈顯著性差異,30 d各處理H*相較于CK分別升高1.2%、0.9%和2.8%,表現(xiàn)為CK

2.3 外源噴施BR和IAA對云煙87中部葉生理指標(biāo)的影響

由圖2可知,隨著煙葉成熟度增加,各處理煙葉SPAD值和可溶性蛋白含量持續(xù)降低,丙二醛(MDA)含量逐步升高,超氧化物歧化酶(SOD)活性和過氧化物酶(POD)活性均呈現(xiàn)先逐步上升后迅速下降的變化趨勢。

各處理煙葉葉綠素SPAD值在打頂當(dāng)天及打頂后10 d無顯著性差異(圖2-A),在20、30 d時,各處理SPAD值均高于CK,其中以T3處理SPAD值最高。30 d時,CK與T1、T2、T3均存在顯著性差異,SPAD值表現(xiàn)為T3>T2>T1>CK,其中T3較CK SPAD值提升了32.9%。表明噴施IAA與BR均能提升煙葉SPAD值,但兩者綜合效果最好。

在噴施當(dāng)天,不同處理間煙葉丙二醛含量變化差異不明顯(圖2-B)。在噴施后各時期,各處理間差異顯著,其中T1、T2和T3處理MDA含量均低于CK,始終以T3最低,且顯著低于CK,在打頂后10、20、30 d,T3的MDA含量較CK分別降低21.6%、19.5%、10.7%,30 d各處理MDA含量依次為 T3T2>T1>CK。表明噴施IAA與BR顯著提高煙葉SOD活性,增強煙葉抗氧化性,延緩煙葉衰老。

打頂噴施10、20、30 d時,各處理間POD活性差異顯著(圖2-D),其中CK與其他處理差異顯著,T1和T2間無顯著差異,各時期內(nèi)POD活性均以T3最高,CK最低。30 d時,T3處理POD活性較其他處理分別提升23.0%、6.5%和9.1%,依次表現(xiàn)為 T3>T1>T2>CK。結(jié)果表明,在打頂后噴施IAA與BR可顯著提高煙葉POD活性,增強葉片抗逆能力。

打頂當(dāng)天各處理間可溶性蛋白含量無顯著性差異(圖2-E),打頂后10、20、30 d的CK可溶性蛋白含量均顯著低于各處理。在打頂后10 d,可溶性蛋白含量以T3最高,顯著高于CK、T1和T2。20 d時,T3顯著高于CK和T2,T1和T2無顯著性差異。30 d時,各處理可溶性蛋白含量達到最低,T1、T2和T3處理間無顯著差異,表現(xiàn)為T3>T2>T1>CK。結(jié)果表明,經(jīng)外源性生理激素調(diào)控后煙葉可溶性蛋白含量上升,有助于提高葉片代謝能力。

2.4 云煙87葉片顏色參數(shù)與生理指標(biāo)的相關(guān)性

由表4可知,部分顏色參數(shù)與生理指標(biāo)呈極顯著相關(guān),不同取樣時間生理指標(biāo)與顏色參數(shù)的相關(guān)性存在差異。

打頂10 d,紅度值(a*)與可溶性蛋白含量呈顯著負相關(guān),黃度值(b*)與可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶活性和過氧化物酶活性呈極顯著負相關(guān),與丙二醛含量呈極顯著正相關(guān)。色彩飽和度(C*)與超氧化物歧化酶活性呈極顯著負相關(guān)與丙二醛含量呈極顯著正相關(guān)。色相角(H*)與可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶活性和過氧化物酶活性呈極顯著正相關(guān)與丙二醛含量呈極顯著負相關(guān);打頂 20 d 時,黃度值(b*)與可溶性蛋白含量和過氧化物酶活性呈顯著負相關(guān)與丙二醛含量呈極顯著正相關(guān)。色彩飽和度(C*)與可溶性蛋白含量和過氧化物酶活性呈顯著負相關(guān)與丙二醛含量呈極顯著正相關(guān);打頂30 d,顏色參數(shù)L*、a*、b*、C*和H*均與SPAD值、丙二醛含量、超氧化物歧化酶活性和過氧化物酶活性出現(xiàn)了顯著相關(guān)性,其中亮度值(L*)與可溶性蛋白含量和過氧化物酶活性呈極顯著負相關(guān),紅度值(a*)和黃度值(b*)與SPAD值和超氧化物歧化酶活性呈極顯著負相關(guān)與過氧化物酶活性呈顯著負相關(guān),色彩飽和度(C*)與SPAD值呈極顯著負相關(guān)與超氧化物歧化酶活性和過氧化物酶活性呈顯著負相關(guān),色相角(H*)與SPAD值呈極顯著正相關(guān)與超氧化物歧化酶活性和過氧化物酶活性呈顯著正相關(guān)。由此表明,隨著烤煙成熟期的推進,葉片成熟度的增加,葉片不同顏色參數(shù)的變化與生理指標(biāo)丙二醛含量、超氧化物歧化酶活性和過氧化物酶活性在特定時期表現(xiàn)出顯著相關(guān)性。

葉綠素含量SPAD值在打頂后30 d時與各顏色參數(shù)均具相關(guān)性,其與b*、C*和H*相關(guān)系數(shù)絕對值呈逐漸上升趨勢。丙二醛含量在打頂后10、20 d 時與b*和C*呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別由0.728和0.599上升至0.735和0.734。超氧化物歧化酶和過氧化物酶活性打頂后10～30 d時與a*、b*、C*和H*的相關(guān)系數(shù)絕對值呈先下降后上升趨勢。

3 討論

葉片顏色變化[19-21]是判別烤煙田間成熟度的重要依據(jù)之一,通過L*、a*、b*、C*、H*等顏色參數(shù)更能準(zhǔn)確判斷顏色變化,進而確定烤煙田間成熟度。前人研究表明,隨著煙葉成熟度的增加,葉片的顏色參數(shù)亮度值、紅度值、黃度值和色彩飽和度的變化趨勢基本相同,均隨著成熟度的提高而不斷上升[22-23],這與本研究結(jié)果一致。本研究發(fā)現(xiàn),在打頂噴施IAA與BR后10～30 d,紅度值、黃度值等參數(shù)顯著下降,這可能是外源噴施BR和IAA后一定程度上提升了煙株的碳氮代謝能力[12],延長了生育期,推遲了煙葉的成熟落黃的時期。

前人研究表明,葉綠素含量(SPAD值)、MDA含量、SOD活性、POD活性、可溶性蛋白含量等生理指標(biāo)[24-27]可在一定程度上反映煙葉成熟度。已有研究指出,超氧化物歧化酶、過氧化物酶活性在烤煙發(fā)育過程中變化規(guī)律基本相同,均表現(xiàn)出先升后降[28],與本試驗結(jié)果基本吻合。本研究中,與CK相比,處理后葉片POD活性、SOD活性、可溶性蛋白含量和葉綠素含量SPAD值顯著升高,MDA含量下降,其原因可能是打頂后葉面噴施BR和IAA,增強了烤煙葉片清除活性氧自由基水平,提升了抗氧化酶活性,膜質(zhì)過氧化損傷降低[29-35],其具體機理還需進一步研究。

煙葉顏色參數(shù)值與各生理指標(biāo)間存在顯著或者極顯著相關(guān)性,并且不同時期煙葉生理指標(biāo)與顏色參數(shù)的相關(guān)性也存在差異。隨著烤煙生育期推進,SPAD值逐漸降低,紅度值a*、黃度值b*和飽和度C*逐漸上升,其始終存在負相關(guān)關(guān)系,在打頂后30 d呈極顯著負相關(guān),其原因在于煙葉成熟過程中,葉綠素降解幅度大于類胡蘿卜素[23],葉片逐漸褪綠顯黃,色澤愈加明亮。本試驗對煙葉生理指標(biāo)、顏色參數(shù)和外觀特征進行監(jiān)測,煙葉顏色參數(shù)值與生理指標(biāo)的相關(guān)性顯著。因此在判斷田間煙葉成熟度時,利用色差儀作為監(jiān)測工具進行顏色參數(shù)測定,進而根據(jù)具體數(shù)據(jù)判斷田間煙葉成熟度,這與前人研究建議[22,36]一致。

4 結(jié)論

通過煙葉外觀特征、煙葉顏色參數(shù)及生理指標(biāo)的監(jiān)測,確定最佳成熟度煙葉顏色參數(shù)范圍。因此,可以使用色差儀測定煙葉顏色參數(shù),實現(xiàn)煙葉成熟度定量判別,為適宜成熟度采收云煙87中部葉提供技術(shù)依據(jù)。

IAA與BR交互噴施措施相比2種植物激素單獨噴施更有利于提高葉片抗氧化酶活性,降低葉片MDA含量,提高葉片可溶性蛋白含量和葉綠素含量(SPAD值),增強生長代謝狀態(tài),進而提高煙葉田間耐熟性,達到適宜成熟度,在本試驗條件下,以T3處理(10 mg/kg BR+20 mg/kg IAA)效果最佳。