摘要：以烤煙品種云煙87為試驗對象，探究施用聚谷氨酸和磷酸二氫鉀對干旱脅迫下烤煙生理特性及化學(xué)成分的影響。試驗共設(shè)置4個處理，即對照處理（CK，20%PEG-6000+清水50 mL/株）、T1處理（20%PEG-6000+聚谷氨酸50 mL/株）、T2處理（20%PEG-6000+磷酸二氫鉀50 mL/株）、T3處理（20%PEG-6000+聚谷氨酸+磷酸二氫鉀配施50 mL/株）?？疾觳煌瑫r段聚谷氨酸與磷酸二氫鉀配施提高干旱脅迫下烤煙根系活力、抗氧化性能和光合特性等多項生理生化指標(biāo)和常規(guī)化學(xué)成分以及中性香味物質(zhì)等化學(xué)指標(biāo)的效果。結(jié)果表明，與對照相比，施用聚谷氨酸和磷酸二氫鉀后，烤煙的抗氧化酶活性發(fā)生改變，二者配施能顯著提升過氧化物酶的活性，降低超氧化物歧化酶和過氧化氫酶活性；可溶性蛋白含量、根系活力和光合特性得到較為顯著的提升；同時降低烤煙中MDA含量，顯著增加烤煙常規(guī)化學(xué)成分和中性致香成分含量，使大多常規(guī)化學(xué)成分處于適宜范圍內(nèi)，葉綠素降解產(chǎn)物相比于其他中性致香成分含量的提升更為顯著。干旱脅迫下，配施聚谷氨酸和磷酸二氫鉀能有效緩解干旱脅迫對烤煙造成的影響，對烤煙生理特性和化學(xué)成分含量的提升有著促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：聚谷氨酸；磷酸二氫鉀；干旱脅迫；生理特性；化學(xué)成分

中圖分類號：S572.06" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）23-0087-06

鄒聲浩，劉" 歡，邵蘭軍，等. 聚谷氨酸和磷酸二氫鉀配施對干旱脅迫下烤煙生理特性及化學(xué)成分的影響［J］. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2024，52（23）：87-93.

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2024.23.012

收稿日期：2023-11-21

基金項目：廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司科技項目（編號：2022440000340004）；貴州省煙草公司畢節(jié)市公司科技項目（編號：2024520500240067）。

作者簡介：鄒聲浩（1999—），男，河南濮陽人，碩士研究生，研究方向為煙草生理生化，E-mail：3235271728@qq.com；共同第一作者：劉" 歡（1988—），男，河南新鄉(xiāng)人，博士，教授，研究方向為煙草加工，E-mail：liu_huan2012@hotmail.com。

通信作者：景延秋，博士，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向為煙草化學(xué)，E-mail：jingyanqiu72J@163.com；張學(xué)偉，碩士，高級農(nóng)藝師，研究方向為煙草原料，E-mail：1261206310@qq.com；喻奇?zhèn)?，碩士，高級農(nóng)藝師，研究方向為煙葉生產(chǎn)技術(shù)研究與推廣，E-mail：ycs327@126.com。

煙草的大多生理活動都有水分的參與，干旱和高溫是影響煙草水分吸收的重要因素。干旱脅迫是指植物吸水量小于植物體耗水量時，植物體的生長發(fā)育和生命活動受到影響的現(xiàn)象［1］。煙草在生長期間需要大量的水分，夏季的高溫少雨天氣常常導(dǎo)致季節(jié)性干旱，易對煙草的生長發(fā)育和品質(zhì)產(chǎn)生影響。

聚谷氨酸是含有氨基酸和大量、微量元素的水溶性物質(zhì)，在農(nóng)業(yè)上常作為肥料增效劑［2］，能對肥料產(chǎn)生緩釋作用。研究表明，噴施聚谷氨酸能提高植物對氮、磷、鉀以及微量元素的吸收［3］；同時，聚谷氨酸也是重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在干旱脅迫下，能維持植物體細(xì)胞滲透壓穩(wěn)定，促進(jìn)葉綠素合成，提高生物酶活性，從而提升植物體的抗旱能力［4-5］，且對土壤和生態(tài)系統(tǒng)影響較?。?］。磷酸二氫鉀（KH2PO4）在農(nóng)業(yè)上常用作復(fù)合肥料，所含的磷、鉀元素是植物生長過程中所必需的元素，可以有效提高植物抗逆性［7］，同時與煙葉的化學(xué)品質(zhì)息息相關(guān)［8］。目前關(guān)于聚谷氨酸和磷酸二氫鉀在烤煙上的施用效果均有一定研究［9-10］，但關(guān)于2種物質(zhì)配施對干旱脅迫下烤煙生長發(fā)育和品質(zhì)的影響，國內(nèi)外鮮有報道。本試驗采用一定濃度的聚谷氨酸和磷酸二氫鉀在模擬干旱條件下對烤煙進(jìn)行葉面噴施，探究其對烤煙抗旱性的影響，為干旱脅迫下烤煙生理特性及化學(xué)成分的改善研究提供一定的參考和數(shù)據(jù)支撐。

1" 材料與方法

1.1" 試驗材料

本試驗選用烤煙品種云煙87為研究材料。供試土壤為褐土，pH值為7.05，有機質(zhì)含量為14.65 g/kg，堿解氮、速效鉀、有效磷含量分別為73.95、133.16、8.92 mg/kg。聚乙二醇（PEG-6000）購于國藥集團化學(xué)試劑有限公司；聚谷氨酸和磷酸二氫鉀購于中誠國聯(lián)（河南）生物科技有限公司。

1.2" 試驗設(shè)計與處理

試驗于2022年4月在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗田進(jìn)行，選取大小均勻一致、籽粒飽滿的種子，用2%的NaClO消毒10 min，再用自來水沖洗約15 min后，用30 ℃左右的蒸餾水浸泡8 h，然后在育苗盤中進(jìn)行發(fā)芽，待煙苗長至4張葉時，選取長勢相差不多的幼苗進(jìn)行移栽。試驗用肥料主要為煙草專用復(fù)合肥（N、P2O5、K2O含量分別為10%、8%、22%），將農(nóng)家腐熟肥與煙草專用復(fù)合肥混合后用作基肥，施用量約150 kg/667 m2，移栽15 d后追施復(fù)合肥 9 kg/667 m2，移栽30 d后追施復(fù)合肥 13 kg/667 m2，各處理施肥量一致。

試驗采用單因素隨機區(qū)組設(shè)計，共設(shè)置4個處理（表1），每個處理1個小區(qū)，每個小區(qū)面積為66.7 m2，田間管理按照當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。移栽緩苗7 d后，用20%聚乙二醇模擬干旱脅迫進(jìn)行試驗，處理時間為7 d，干旱處理結(jié)束后，使用0.2%的聚谷氨酸和磷酸二氫鉀對烤煙進(jìn)行葉面噴施（葉片正背面均勻噴施），噴施時間選擇在16：00以后，每隔15 d噴施1次。于移栽后45 d和90 d取自上而下第 13～15張葉片進(jìn)行各項生理指標(biāo)的測定，每個處理測定10株。取初烤后C2F等級煙葉進(jìn)行常規(guī)化學(xué)成分和中性致香成分分析。

1.3" 試驗指標(biāo)

根系活力采用2，3，5-三苯基氯化四氮唑（TTC）法［11］進(jìn)行測定；過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）活性分別采用北京索萊寶科技有限公司生產(chǎn)的檢測試劑盒進(jìn)行測定；丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸（TBA）法進(jìn)行測定；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)-G-250染色法［12］進(jìn)行測定。

采用光合特性測定儀（Li-6400，美國LI-COR公司）在晴天09：00—11：00時段測定煙葉凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr）等光合特性指標(biāo)。

選取烤后C2F等級煙葉，烘干后去除煙葉主脈，磨粉后過60目篩，測定烤煙常規(guī)化學(xué)成分含量［13-17］；采用同時蒸餾萃取法進(jìn)行前處理［18］，色譜條件參照代曉燕等的方法［19］，測定烤后煙葉中性香味物質(zhì)含量。

1.4" 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用Excel進(jìn)行整理，用SPSS 27進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和相關(guān)性分析，用Origin 2021作圖。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 聚谷氨酸與磷酸二氫鉀配施對干旱脅迫下烤煙根系活力和可溶性蛋白含量的影響

由圖1可知，施用2種物質(zhì)均可提升烤煙的根系活力。不同時段烤煙根系活力均表現(xiàn)為T3處理gt;T2處理gt;T1處理gt;CK處理，其中噴施磷酸二氫鉀效果優(yōu)于噴施聚谷氨酸，但低于兩者配施。在移栽后45、90 d，與CK處理相比，T1～T3處理的根系活力提升幅度分別為12.22%～36.89%、9.27%～28.86%。聚谷氨酸與磷酸二氫鉀配施對根系活力的提升效果大于單獨施用其中一種物質(zhì)，磷酸二氫鉀對根系活力的提升效果略優(yōu)于聚谷氨酸，且隨著時間的增加，2種物質(zhì)對于烤煙根系活力的提升效果減弱。

由圖2可知，相比CK處理，在移栽后45、90 d，其他處理烤煙中的可溶性蛋白含量有所提升，表現(xiàn)為T3處理gt;T2處理gt;T1處理gt;CK處理，單獨施用磷酸二氫鉀和聚谷氨酸與磷酸二氫鉀配施相比于單獨施用聚谷氨酸效果更為顯著。相比于CK處理，在移栽后45 d，單獨施用聚谷氨酸的烤煙可溶性蛋白含量提升13.54%，而單獨施用磷酸二氫鉀和聚谷氨酸與磷酸二氫鉀配施分別提升66.67%和78.13%；在移栽后90 d，T1、T2、T3處理則分別提升21.78%、96.04%和102.97%。移栽后90 d，T2、T3處理的可溶性蛋白含量相比移栽后45 d的提升比例均在20.46%以上，而T1處理提升13.89%。由此可見，隨著時間的延長，2種物質(zhì)增加干旱脅迫下烤煙可溶性蛋白含量的效果逐漸提升，說明這2種物質(zhì)均對干旱脅迫下烤煙可溶性蛋白含量提升有一定效果。

2.2" 聚谷氨酸與磷酸二氫鉀配施對干旱脅迫下烤煙抗氧化性能的影響

由圖3可知，聚谷氨酸和磷酸二氫鉀處理后，烤煙的抗氧化酶活性有著不同程度的變化。與CK處理相比，T1處理的煙葉抗氧化酶活性均降低，其中CAT活性受到的影響最大，在移栽后45、90 d分別降低17.10%和16.98%；T2、T3處理的煙葉POD活性均顯著提高，其中T3處理的POD活性提升幅度約為57.5%，T2處理的提升幅度則為37.7%左右；SOD活性只有T2處理有所提升，其余處理均降低。說明聚谷氨酸和磷酸二氫鉀配施有利于POD活性的提高，而對其他抗氧化酶活性沒有提升效果。聚谷氨酸與磷酸二氫鉀均能有效降低烤煙的MDA積累，其中磷酸二氫鉀的降低效果優(yōu)于聚谷氨酸。隨著時間的增加，T2、T3處理的MDA含量明顯降低，結(jié)合2個時間段不同處理的MDA含量變化，干旱脅迫下，聚谷氨酸與磷酸二氫鉀配施或單獨施用磷酸二氫鉀，烤煙的MDA含量均得到有效降低；而單獨施用聚谷氨酸，雖然相對于CK處理烤煙MDA含量有所下降，但隨著時間的增加，MDA依然會累積。綜合來看，T3處理為最佳處理。

2.3" 聚谷氨酸與磷酸二氫鉀配施對干旱脅迫下烤煙生理指標(biāo)相關(guān)性分析

由表2可知，烤煙在干旱脅迫下配施聚谷氨酸和磷酸二氫鉀各生理指標(biāo)之間存在一定的相關(guān)性。根系活力與POD活性和可溶性蛋白含量之間存在極顯著正相關(guān)關(guān)系， 而與MDA含量呈顯著負(fù)相關(guān)；

POD活性與可溶性蛋白含量之間呈極顯著正相關(guān)，而與MDA含量呈顯著負(fù)相關(guān)；MDA含量與可溶性蛋白含量呈顯著負(fù)相關(guān)。隨著時間的增加，根系活力、MDA含量和可溶性蛋白含量之間的相關(guān)性減弱，而SOD活性與POD、MDA活性和可溶性蛋白含量之間的相關(guān)性增強，表明抗氧化性能隨著時間的增加越來越顯著。

2.4" 聚谷氨酸與磷酸二氫鉀配施對干旱脅迫下烤煙光合特性的影響

由表3可知，T2處理的凈光合速率明顯低于其他處理。相較于CK處理，T1、T3處理烤煙的凈光合速率提高，其中T3處理的提升效果優(yōu)于T1處理，在移栽后45、90 d，T3處理的凈光合速率較CK處理分別提升16.76%、13.20%，T2處理的提升效果不顯著。相較于CK處理，T2、T3處理提升烤煙氣孔導(dǎo)度的效果顯著，其中T3處理氣孔導(dǎo)度的提升幅度在114.10%～131.18%之間，波動不大，且隨著時間的增加提升幅度降低，而T2處理的提升幅度在38.46%～76.34%之間，存在較大波動，且隨著時間增加提升效果逐漸降低；T1處理的氣孔導(dǎo)度與CK處理相差不大，說明施用聚谷氨酸對氣孔導(dǎo)度沒有顯著影響。不同處理烤煙胞間CO2濃度表現(xiàn)為T3處理gt;T2處理gt;T1處理gt;CK處理，說明單獨施用2種物質(zhì)或者2種物質(zhì)配施都會導(dǎo)致胞間CO2濃度提升。不同處理烤煙蒸騰速率表現(xiàn)為T3處理gt;T1處理gt;T2處理gt;CK處理，說明2種物質(zhì)均可增加烤煙的蒸騰速率，其中單獨施用聚谷氨酸的效果明顯優(yōu)于磷酸二氫鉀。

2.5" 聚谷氨酸與磷酸二氫鉀配施對干旱脅迫下烤煙常規(guī)化學(xué)成分的影響

由表4可知，施用聚谷氨酸和磷酸二氫鉀后，烤煙的常規(guī)化學(xué)成分發(fā)生顯著改變。與CK處理相比，T2處理提高還原糖、總氮含量的效果最佳，提升比例分別為14.20%、52.48%；干旱脅迫下煙堿含量低于適宜范圍（2.0%～3.0%），而施用聚谷氨酸和磷酸二氫鉀后，煙堿含量提升26.26%～61.45%，其中T3處理煙堿含量提升最多；氯含量相比于CK處理平均提升50%以上，但除T3處理外，其他處理仍低于適宜范圍（0.3%～0.6%）；不同處理鉀含量表現(xiàn)為T3處理gt;T2處理gt;T1處理gt;CK處理，干旱脅迫下鉀含量低于適宜范圍（gt;2%），施用2種物質(zhì)后鉀含量都有所增加，其中T3處理提升33.16%，T2處理提升21.39%，T1處理提升效果不顯著；相比于CK處理，不同處理烤煙總糖含量的提升幅度在5.29%～11.62%之間，但只有T3處理的總糖含量處于適宜范圍內(nèi)（23%～29%）。

2.6" 聚谷氨酸與磷酸二氫鉀配施對干旱脅迫下烤煙中性致香成分的影響

由表5可知，施用聚谷氨酸和磷酸二氫鉀對烤煙的中性致香成分含量產(chǎn)生顯著影響。不同處理烤煙葉綠素降解產(chǎn)物含量由大到小依次為T3處理gt;T1處理gt;T2處理gt;CK處理，類胡蘿卜素降解產(chǎn)物和棕色化產(chǎn)物均表現(xiàn)為T3處理gt;T2處理gt;T1處理gt;CK處理T3處理均顯著提升了烤煙類西柏烷類產(chǎn)物、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物和棕色化產(chǎn)物含量，效果優(yōu)于T2和T3。相比于CK處理，葉綠素降解產(chǎn)物含量提高3.25%～12.05%，類西柏烷類產(chǎn)物含量提高5.71%～28.64%，類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量提高16.80%～40.55%，棕色化產(chǎn)物含量提高2.99%～26.98%，其中類西柏烷類產(chǎn)物含量和類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量在不同處理間的差異較為顯著，相較于其他香味成分，棕色化產(chǎn)物含量在不同處理間差異較小。施用磷酸二氫鉀對類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量和棕色化產(chǎn)物含量的提升效果優(yōu)于聚谷氨酸，而聚谷氨酸對葉綠素降解產(chǎn)物含量和類西柏烷類產(chǎn)物含量則是效果更佳。對于類苯丙氨酸類代謝產(chǎn)物的積累，施用磷酸二氫鉀的效果優(yōu)于聚谷氨酸，而二者配施卻對苯丙氨酸類代謝產(chǎn)物的積累沒有顯著效果。

3" 討論

干旱脅迫下，由于水分不足或根系吸水能力下降，不利于烤煙維持其抗旱性能，聚谷氨酸具有保水性和吸附性，有助于增加烤煙的抗旱能力，同時能作為生長調(diào)節(jié)劑促進(jìn)根系對養(yǎng)分的吸收［20］。磷酸二氫鉀提供的鉀元素能維持細(xì)胞的水分平衡，并為烤煙根系生長提供磷、鉀元素，促進(jìn)根系生長發(fā)育［21］，使根系活力得到提升?？扇苄缘鞍鬃鳛檎{(diào)節(jié)植物細(xì)胞水分平衡的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，是評價植物抗旱能力強弱的重要指標(biāo)，施用聚谷氨酸和磷酸二氫鉀后烤煙可溶性蛋白含量提高，這與周靜云等在水稻上的研究結(jié)果［22］基本一致。

受水分限制的影響，植物細(xì)胞脫水引發(fā)氧化應(yīng)激反應(yīng)，導(dǎo)致自由基積累。植株過氧化會導(dǎo)致MDA的積累，而植物體能通過酶促系統(tǒng)來防止自身受到過氧化傷害。試驗結(jié)果表明，聚谷氨酸和磷酸二氫鉀配施后，煙葉MDA含量有所降低，避免了煙草細(xì)胞膜脂過氧化對細(xì)胞的破壞；聚谷氨酸和磷酸二氫鉀配施后，烤煙POD活性得到顯著提升，這與王建平等在烤煙幼苗上的試驗結(jié)果［23］一致，而對超氧化物歧化酶、過氧化氫酶的活性則產(chǎn)生抑制作用，推測可能是由于氮素含量過多，抑制了這2種酶的活性［24］，或是與環(huán)境條件有關(guān)。

聚谷氨酸和磷酸二氫鉀所含的營養(yǎng)元素可保證烤煙的生長發(fā)育，使得烤煙的光合作用增強。有關(guān)研究表明，氮元素和鉀元素參與調(diào)控與光合作用相關(guān)酶的活性，使烤煙的生長和品質(zhì)都得到保證［25］。本試驗采用聚谷氨酸和磷酸二氫鉀進(jìn)行配施處理，為烤煙提供了足量的氮和鉀，使烤煙的光合特性得到顯著提升。這與楊文龍等的研究結(jié)果［26］一致。

試驗結(jié)果顯示，烤煙在經(jīng)過干旱脅迫后，常規(guī)化學(xué)成分不處于適宜范圍內(nèi)，施用聚谷氨酸和磷酸二氫鉀后，烤煙的常規(guī)化學(xué)成分與中性致香成分的含量發(fā)生變化，其中常規(guī)化學(xué)成分含量均得到提升。聚谷氨酸和磷酸二氫鉀的施用促進(jìn)了烤煙的根系生長與光合速率提升，有利于其干物質(zhì)積累。這與蔣偉峰等的研究結(jié)果［27］基本一致；烤煙的中性致香成分得到顯著提升，可能是因為聚谷氨酸中含有微量元素，能在煙株生長和干物質(zhì)積累階段被吸收利用，促進(jìn)葉綠素合成，從而提高其降解產(chǎn)物含量，本試驗結(jié)果顯示，烤煙葉綠素降解產(chǎn)物含量遠(yuǎn)高于其他中性致香成分含量，但相比于正常條件下的中性致香成分含量仍有不足。

4" 結(jié)論

綜合以上結(jié)果，在干旱脅迫下，配施聚谷氨酸和磷酸二氫鉀能有效改善烤煙的生長發(fā)育情況。這2種物質(zhì)可為烤煙提供氮、磷、鉀以及足夠的中微量元素，使烤煙因干旱脅迫所造成的減產(chǎn)減質(zhì)現(xiàn)象得到有效緩解。聚谷氨酸、磷酸二氫鉀單施與配施皆能對烤煙的可溶性蛋白含量和根系活力產(chǎn)生有利影響，提升POD活性，降低MDA含量，對SOD、CAT活性降低的原因還需要進(jìn)一步探索。在光合作用相關(guān)指標(biāo)中，聚谷氨酸和磷酸二氫鉀配施處理的提升效果均最優(yōu)，相較于對照，可顯著提升烤煙的光合特性。同時，聚谷氨酸與磷酸二氫鉀配施可促進(jìn)烤煙的干物質(zhì)積累，使大多常規(guī)化學(xué)成分處于適宜范圍內(nèi)，使烤煙的內(nèi)在化學(xué)成分更為協(xié)調(diào)，顯著提升中性致香成分含量。說明在干旱環(huán)境下，配施聚谷氨酸和磷酸二氫鉀對于烤煙生理特性和品質(zhì)改善有促進(jìn)作用。

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