不同施氮量烤烟成熟期氮素调亏及调亏模式对烟叶色素代谢和香味的影响

摘要

针对河南豫中烟区烟叶氮素供应滞后，成熟度较低，物质转化不充分等问题，采用氮素盆栽试验，探索了不同氮素营养水平协同打顶后氮素同量调亏以及成熟期不同氮素调亏模式对烤烟NC297产量、品质、代谢关键酶基因以及中性致香物质的影响，以确定合理的氮素调亏模式，为生产上通过增加土壤通透性和肥水精准供应促进烟株氮代谢合理变化，促进香气前体物降解转化，提高烟叶成熟度提供理论依据。主要研究结果如下:
　　1、不同氮素水平协同打顶后同量调亏对烟叶品质、质体色素及关键酶基因表达的影响如下:
　　烟叶的经济性状，以前期高氮和中高氮N1、N2表现较好，物理性状以中高氮N2表现最佳，外观质量以前期低氮N4表现稍差，其余3个处理均较为优良。随着前期施氮量的增加，还原糖、总糖含量依次降低，烟碱、总氮、蛋白质含量依次增加，钾氯比表现出先升后降的趋势。石油醚提取物的含量在中部叶和上部叶中均随着前期氮素水平的增加而增加，上部叶的增幅相对较小。这表明，前期丰富的氮素营养协同打顶后调亏有利于产、质量的提高。
　　移栽后30～60 d，质体色素含量随着前期施氮量的增加而增加。随着前期施氮量的增加，成熟期烟株净光合速率增加;细胞内的嗜锇颗粒、叶绿体和类囊体片层数量增加，衰老特异性半胱氨酸蛋白酶基因CP1的表达逐渐减弱，细胞衰老降解速度减慢。前期高氮处理N1的PAO基因表达水平在移栽后80 d高于其他处理，这表明在成熟后期前期高氮水平协同打顶后调亏处理的叶绿素分解代谢仍保持在一个较高水平，叶绿素降解代谢迟滞;质体色素代谢途径中酶基因ZDS、CCDs和NCED，糖类代谢途径中酶基因Inv、氮代谢中酶基因GS以及萜类代谢MVA途径中酶基因HMGR均对施氮水平反应敏感，在移栽后60～80d，随着前期施氮量的增加其表达高峰往后推移。综上， PAO、ZDS、CCDs、NCED、Inv、GS、HMGR等酶基因表达高峰的出现时间可作为反映后期氮素调亏条件下烟株氮素营养状况是否适宜的有效指标。前期氮素水平协同打顶后调亏可以调控代谢关键酶基因表达高峰出现的时间，从而调控烟株体内代谢的协调转化，同时为优质烟叶形成提供生理基础和物质基础。
　　中部叶中，前期高氮N1的类胡萝卜素类、苯丙氨酸类、棕色化产物类、新植二烯及中性致香物质总量，均高于其他处理。上部叶中，类胡萝卜素类、苯丙氨酸类、棕色化产物类、新植二烯及中性致香物质总量随着施氮量增加表现出先增后降的趋势，在前期中高氮N2水平达到最大值。上部叶的茄酮含量变异较大，其含量分布在37.65～74.08μg/g，随着前期施氮量的升高其含量下降显著。中部叶评吸结果以前期高氮N1得分最高，上部叶以前期中高氮N2得分最高。这表明，前期充足的氮素营养水平协同打顶后调亏有利于促进香气量的提高和香气的协调。
　　综上，前期充足的氮素营养水平协同打顶后调亏更有利于提高烟叶品质，增加香气。前期充足的氮素营养为烟株前、中期旺盛的碳氮代谢、充足光合产物的形成以及大量香气前体物质的积累提供了物质基础;打顶后调亏促使烟株适时成熟，氮代谢及时的转化和减弱，为前期积累物质的转化，特别是香气前体物质的充分降解转化提供了条件;适宜的衰老速度、细胞环境和生理代谢水平也有利于萜类次生代谢的协调。
　　2、成熟期不同氮素调亏模式对烤烟NC297品质和中性致香物质的影响
　　随着成熟期氮素调亏梯度的减小，在中部叶和上部叶中，叶长、叶宽、最大叶面积均表现出先上升后下降的变化趋势;叶质重和含梗率表现出依次上升的趋势;单叶重在中部叶中表现为:N3＞N4＞N2＞N1，在中部叶中表现为:N4＞N3＞N2＞N1。外观质量以N2和N3综合表现较好。随着成熟期氮素调亏梯度的减小，还原糖、总糖依次下降，烟碱、总氮、淀粉含量依次增加，化学成分的协调性以N2和N3表现较好。
　　叶绿素残留量和类胡萝卜素残留量在中部叶和上部叶中均随着成熟期氮素调亏梯度的减小而上升，上部叶质体色素残留量的变幅大于中部叶。类胡萝卜素类降解产物、香气物质总量在中部叶和上部叶中，随着成熟期氮素调亏梯度的减小表现先升后降的趋势，在中部叶以N2（打顶后5d调50％，15d后100％）处理表现最优，上部叶以N3（打项后15d调亏100％）处理表现最优。烤后烟叶叶绿素残留量和新植二烯的含量没有表现出显著的相关的关系。综上，N2（打顶后5d调50％，15d后100％）、N3（打顶后15d调亏100％），即成熟期氮素氮素供应减少最佳模式是:从打项后5d开始减少氮素供应至打顶前水平的50％～100％，到打顶后15d断绝氮素供应。成熟期持续氮素供应量占全生育期氮素供应量的7.14％～13.33％较为适宜。

目录

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致谢

缩写符号对照表

摘要

1 文献综述

1．1 氮紊对烤烟品质和风格特色的影响研究

1．1．1 氮素的生理作用

1．1．2 烤烟氮素需求规律

1．1．3 氮素对烤烟生长发育的影响

1．1．4 氮素对烤烟干物质积累分配的影响

1．1．5 氮素对烤烟碳氮代谢的影响

1．1．6 氮素对烤烟产量和品质的影响

1．2 质体色素与中性致香物质研究进展

1．2．1 质体色素和中性致香物质研究进展

1．2．2 氮素对烤烟质体色素以及中性致香物质的影响

1．3 烟草代谢关键酶基因研究进展

1．3．1 碳氮代谢关键酶基因研究进展

1．3．2 质体色素代谢关键酶基因研究进展

1．3．3 萜类代谢关键酶基因以及衰老关键酶基因研究进展

2 引言

3 材料与方法

3．1 试验设计

3．1．1 不同施氮量协同打顶后同量氮素调亏盆栽试验设计

3．1．2 成熟期打顶后不同氮素调亏模式盆栽试验设计

3．2 指标测定和分析方法

3．2．1 主要农艺性状调查

3．2．2 成熟期净光合速率的测定

3．2．3 烟叶叶片超微结构观察

3．2．4 烤后烟叶取样方法

3．2．5 烟叶物理特性的测定

3．2．6 化学成分的测定

3．2．7 石油醚提取物测定

3．2．8 质体色素的测定

3．2．9 代谢关键酶基因RT-PCR法检测

3．2．10 中性致香物质提取及定性定量分析

3．2．11 样品感官质量评吸

3．2．12 统计分析方法

4 结果与分析

4．1 不同施氮量协同打顶后周量氮素调亏对烤烟品质及质体色素代谢的影响

4．1．1 不同施氮量协同打顶后同量氮素调亏对烤烟经济性状的影响

4．1．2 不同施氮量协同打顶后同量氮素调亏对烤烟烟叶的内在质量的影响

4．1．3 不同施氨量协同打顶后同量氮素调亏对烤烟烟叶质体色素代谢的影响

4．1．4 不同施氮量协同打顶后同量氮素调亏对烤烟代谢关键酶基因的影响

4．1．4 不同施氮量协同打顶后同量调亏对中性致香物质含量的影响

4．1．5 不同施氮量协同打顶后同量调亏对烤烟烟叶感官评吸质量的影响

4．2 成熟期不同氮素调亏模式对烤烟品质及质体色素的影响

4．2．1 成熟期不同氮素调亏模式对烤烟生物学性状及经济性状的影响

4．2．2 成熟期不同氮素调亏模式对烤烟烟叶经济性状和内在质量的影响

4．2．3 成熟期不同氮素调亏模式对烤后烟叶质体色素残留量的影响的影响

4．2．4 成熟期不同氮素调亏模式对中性致香物质含量的影响

5 结论与讨论

5．1 氮素营养水平协同打顶后同量调亏对烟叶品质及其关键酶基因表达的影响

5．2 成熟期不同氮素调亏模式对烤烟NC297品质和中性致香物质的影响

参考文献