豫煙11號基礎香味物質對不同海拔生態的響應

張銘真++張廣譜++薛剛++許杰++楊鐵釗++徐世曉

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2016.10.101

摘要：高香氣特色煙草新品種豫煙11號具有較強的生態響應性，不同生態區煙葉香味差異較大，為研究豫煙11號煙葉香味質量生態差異的原因，以豫煙11號為材料，以云煙87為對照品種，選取5個不同海拔的煙區進行大田試驗，對煙草葉片的類胡蘿卜素、葉綠素、石油醚提取物、腺毛分泌物以及中性致香物質等基礎香味物質進行分析。結果表明，豫煙11號5種基礎香味物質含量在5個海拔地區都明顯高于云煙87，豫煙11號種植在中等海拔（800 m）地區貴州施秉、河南盧氏的類胡蘿卜素含量、石油醚提取物含量、腺毛分泌物含量、中性香氣物質總量較高。由結果可知，不同海拔生態條件能夠影響煙葉香味物質的含量及組分，為豫煙11號適宜種植推廣區域研究提供了理論依據。

關鍵詞：海拔；生態；豫煙11號；香味物質

中圖分類號：S572.01 文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2016）10-0346-05

收稿日期：2015-08-24

基金項目：中國煙草總公司重點項目（編號：110201002008）。

作者簡介：張銘真（1992—），女，河南鞏義人，碩士研究生，研究方向為煙草遺傳育種與生理。E-mail：yczhangmingzhen@163.com。

通信作者：徐世曉，博士，講師，主要從事分子遺傳學研究。E-mail：xushixiao@126.com。目前，我國煙葉生產的主要問題依然是香氣量不足、濃度不夠等，隨著吸煙與健康問題的研究不斷深入及低焦油卷煙產品的開發與生產，工業上對煙葉香氣質量的要求越來越高。河南農業大學于2013年培育出新的高香氣特色品種豫煙11號，河南中煙工業責任公司技術中心對該品種在貴州銅仁、河南三門峽盧氏、河南許昌襄縣、河南南陽內鄉等地進行原料特色和工業驗證。結果表明，豫煙11號種植在貴州銅仁和河南三門峽盧氏感官質量較好，表現為香氣質較好、香氣量較足、香氣誘發、煙氣細膩；在廣東南雄和河南駐馬店感官質量較差，表現出明顯的藥草氣息，影響煙葉香氣品質的表達?？梢娫?1號具有較強的生態響應性，不同生態區煙葉香味差異較大。相同的煙草品種在不同的生態條件下，形成的香氣風格也不盡相同[1]。而適宜的優良品種種植在特定地區才可以表現出較高的商品價值及工業可用性[2]。因此，為確定豫煙11號適宜種植推廣地域，研究豫煙11號煙葉香味質量生態差異尤為重要。

生態因素主要包括生物因素和非生物因素，而非生物因素主要有光、溫度、水和濕度[3]。煙草對生態條件的變化非常敏感，某一個地區的生態條件在很大程度上決定了煙葉的香氣風格[4]。生態因素是影響烤煙香吃味的重要因素之一，而海拔變化會綜合導致光照、積溫、降水量、紫外線強度和空氣濕度等生態因子發生明顯變化，進而導致烤煙香味物質的形成與積累。胡國松等對湖北利川不同海拔和不同品種烤煙的研究表明，K326和CT90的香吃味會隨著海拔增加而改善，但不同品種特性各異，對海拔生態的要求也不同[5]。向必坤等以K326、云煙87和中煙103為材料，分析了湖北恩施州不同海拔地區烤煙中性致香物質含量的差異，發現烤煙中性致香物質含量受海拔和品種的共同影響[6]。陳傳孟等研究發現，隨著海拔升高，烤煙香吃味變好，煙葉品質的變化主要受海拔氣象因子的影響[7]。錢車以云煙87為材料比較不同海拔煙葉的產量和品質，得出隨著海拔的增加，煙葉的香氣質較好、香氣量較足的結論[8]。

目前，海拔對煙葉品質及化學成分的影響研究較多，但不同海拔生態特征對烤煙基礎香味物質的研究卻鮮見報道。本研究分析豫煙11號與對照品種云煙87基礎香味物質（類胡蘿卜素、葉綠素、石油醚提取物、腺毛分泌物及中性致香物質）在不同海拔生態地區的含量及其對生態因子的響應，明確豫煙11號煙葉香味質量生態差異的原因，可為豫煙11號不同產區安排與利用提供理論依據。

1材料與方法

1.1材料

豫煙11號為高香氣煙草品系8306與MSK326雜交培育出的新品種；對照品種為云煙87。

1.2試驗地點

選擇5個不同海拔的生態區，分別為貴州畢節威寧（海拔2 119 m）、貴州黔東南施秉縣（海拔823 m）、河南三門峽盧氏（海拔799 m）、河南南陽內鄉縣（海拔356 m）、河南許昌禹州（海拔140 m），海拔由手持式全球定位系統（GPS）測定。

1.3試驗設計

豫煙11號、云煙87種子由河南農業大學煙草育種實驗室統一提供。田間試驗布置采用大區對比，不設重復。供試地塊面積不少于0.067 hm2，栽植密度16 530株/hm2；施純氮90 kg/hm2，N ∶P2O5 ∶K2O=1 ∶1.5 ∶3，全部施用無機肥（煙草專用復合肥、過磷酸鈣和硫酸鉀），分別用過磷酸鈣與硫酸鉀補充磷和鉀的不足，70%作底肥，30%作追肥。統一在60%煙株中心花開放時一次性打頂，施肥種類、施肥量、試驗地前茬作物一致。

1.4樣品采集

鮮樣選定具有代表性的植株，自下而上標記1至22位可收葉（葉片數不夠按照實際標記葉位取樣），掛牌標記，中部葉為13、14葉位（團棵期除去底部2張底腳葉標記葉位），打頂后20 d時取樣。煙葉成熟采烤后取具代表性等級（C3F）測定香氣成分。

1.5測定方法

腺毛分泌物含量的提取濃縮和定量分析采用楊鐵釗等方法[9-10]；用蒸餾萃取法提取煙草中性香氣物質；用氣相色譜-質譜聯用儀（GC/MS）進行定量和定性分析[11]。 石油醚提取物采用殘余法測定；葉綠素和類胡蘿卜素含量用乙醇提取后用分光光度法[12]測定。其中僅中性致香物質用烤后葉測定，其他均用鮮葉。

2結果與分析

2.1氣象數據與海拔高度

氣象數據為2011—2013年平均氣象數據，不同試驗點的氣象數據見表1。

由表1可見，威寧試驗點海拔較高，生育期溫度較低，相對濕度較大，日照時間相對較短，降水量相對較大，蒸發量相對較小，云量相對較大。施秉試驗點生育期溫度適宜，相對濕度較大，伸根期和旺長期的日照時間相對低于威寧試驗點，降水量相對較大，云量相對較大。盧氏、內鄉、禹州試驗點生育期溫度適宜，相對濕度較低，日照時間充足，蒸發量相對較大，云量相對較大。海拔從高到低依次為威寧、施秉、盧氏、內鄉、禹州。

2.2不同生態條件下煙葉類胡蘿卜素含量

對不同生態條件下烤煙基因型間煙葉類胡蘿卜素含量進行分析，由表2可見，從生態區來看，豫煙11號5個地區的煙葉類胡蘿卜素含量差異顯著；而云煙87除禹州、盧氏2個煙區煙葉類胡蘿卜素含量差異不顯著外，其他煙區間差異顯著。豫煙11號煙葉類胡蘿卜素含量在盧氏較高，在威寧較低；云煙87煙葉類胡蘿卜素含量在內鄉最高，在威寧最低。豫煙11號煙葉類胡蘿卜素含量在5個地區都顯著高于云煙87。

從煙葉類胡蘿卜素含量與植煙地海拔來看，在低海拔地區（<700 m）的禹州和內鄉和在中等海拔地區（700 m左右）的盧氏、施秉煙葉類胡蘿卜素含量較高，在高海拔地區（威寧）煙葉類胡蘿卜素含量較低。

2.3不同生態條件下煙葉葉綠素含量

對不同生態條件下不同基因型間煙葉葉綠素含量進行分析，由表3可見，從生態區來看，5個地區的煙葉葉綠素含量差異基本顯著。豫煙11號煙葉葉綠素含量在施秉最高，在內鄉最低；云煙87煙葉葉綠素含量在施秉最高，在盧氏最低。豫煙11號煙葉葉綠素含量在5個地區顯著高于云煙87。從煙葉葉綠素含量與植煙地海拔來看，在中等海拔地區（700 m左右）的施秉較高，在高海拔地區（威寧）次之，在低海拔地區（<700 m）禹州、內鄉煙葉葉綠素含量較低。

2.4不同生態條件下煙葉石油醚提取物含量

對不同生態條件下烤煙基因型間煙葉石油醚提取物含量進行分析，由表4可見，從生態區來看，5個地區的煙葉石油醚提取物含量差異顯著。豫煙11號煙葉石油醚提取物含量在盧氏最高，在施秉最低。云煙87煙葉石油醚提取物含量在盧氏最高，在威寧最低。除在施秉地區豫煙11號與云煙87煙葉石油醚提取物含量差異不顯著外，在其他地區二者石油醚提取物含量差異顯著。從煙葉石油醚提取物含量與植煙地海拔來看，在中等海拔地區（700 m左右）煙葉石油醚提取物含量較高，在低海拔地區（<700 m）的禹州、內鄉煙葉石油醚提取物含量稍次之，在高海拔地區威寧含量較低。

2.5不同生態條件下煙葉腺毛分泌物含量

對不同生態條件下烤煙基因型間煙葉腺毛分泌物含量進行分析，由表5可見，從生態區來看，5個地區的煙葉腺毛分泌物含量差異顯著。豫煙11號煙葉腺毛分泌物含量在盧氏最高，在威寧最低。云煙87煙葉腺毛分泌物含量在禹州最高，在威寧最低。從品種來看，豫煙11號煙葉腺毛分泌物含量與云煙87差異顯著，在5個地區都顯著高于云煙87。從煙葉腺毛分泌物總量與植煙地海拔來看，在中等海拔地區（700 m左右）的盧氏煙葉腺毛分泌物總量較高，在低海拔地區（<700 m）的內鄉煙葉腺毛分泌物總量稍次之，在高海拔地區威寧較低。

從表6可以看出，5個地區腺毛分泌物主成分含量之間存在差異。盧氏煙葉腺毛分泌物各主成分的含量較高，威寧較低。豫煙11號的腺毛分泌物總量、α-西柏三烯二醇與β-西柏三烯二醇含量在5個地區均高于對照品種。豫煙11號腺毛分泌物總量、蔗糖酯、α-西柏三烯二醇與β-西柏三烯二醇含量在盧氏表現較高，威寧表現較低。云煙87蔗糖酯含量在禹州較高，內鄉較低；β-西柏三烯二醇在施秉較高，威寧較低；α-西柏三烯二醇含量在內鄉較高，威寧較低。

2.6不同生態條件下煙葉中性香氣物質含量

經GC/MS聯用儀對5個地區的中部葉煙葉進行樣品分析，分析結果見表7，共檢測出29種物質。5個地區煙葉中性香氣物質含量差異較明顯，隨著海拔的增加，煙葉中性致香物質總量呈現先增加后降低的趨勢。

豫煙11號棕色化反應產物含量在施秉較高，威寧次之，禹州、盧氏再次之，內鄉較低；苯丙氨酸類物質含量在施秉較高，禹州和威寧次之，盧氏、內鄉較低。

云煙87類胡蘿卜素降解產物含量在內鄉較高，盧氏較低；煙葉茄酮含量在禹州較高，威寧較低；棕色化反應產物含量在盧氏較高，威寧較低；苯丙氨酸類物質含量在盧氏較高，威寧較低。

豫煙11號煙葉中性香氣物質總量在5個地區均高于云煙87；類胡蘿卜素降解產物含量除在盧氏與云煙87相當外，在其他地區都高于云煙87；茄酮含量在盧氏、禹州高于云煙87，在其他地區低于云煙87；棕色化反應產物含量在禹州、施秉、威寧高于云煙87；苯丙氨酸類物質含量在施秉、禹州、威寧高于云煙87，其他地區低于云煙87。

3討論與結論

質體色素、葉面分泌物及石油醚提取物都與煙葉的香氣質和香氣量密切相關[13-14]。本研究結果表明，豫煙11號5種檢測的基礎香味物質含量在5個海拔地區都顯著高于云煙87。豫煙11號基礎致香物質在不同海拔生態條件下差異較大，該品種種植在海拔中等（800 m）的地區施秉、盧氏類胡蘿卜素含量、石油醚提取物含量、腺毛分泌物、中性香氣物質總含量較高。

類胡蘿卜素是光合作用的輔助色素，能夠吸收紫外光，因此紫外輻射強，能夠促進煙葉中類胡蘿卜素的合成[15]。日光中藍紫光輻射比例大有利于煙草葉綠素、類胡蘿卜素等質體色素的合成[16]；另外，煙草旺長期與成熟期遮陰類胡蘿卜素含量會增加[17]。旺長期至成熟期的弱光處理能促進類胡蘿卜素的合成，但卻會使葉綠素積累[18]。黃勇等研究表明，中下部煙葉葉綠素含量與光照度呈正相關[19-20]。盧氏、內鄉煙區處于中等海拔，光照度較威寧、施秉弱，有利于類胡蘿卜素等致香物質的合成；威寧、施秉等地較強的光照會使煙草具有較高的葉綠素含量，類胡蘿卜素含量則較少。韓錦峰等研究表明，成熟期出現輕度干旱，煙葉中大部分香氣物質含量增加，促進煙葉香氣物質的轉化[21]。隨著土壤水分含量的下降，煙草葉綠素含量減少，光合速率下降[22-24]。施秉、威寧2地降水量大，空氣相對濕度較高，促進煙葉葉綠素累積；內鄉降水量少，云量較少，蒸發量大，煙葉內葉綠素含量較低。

相關研究表明，海拔在340～870 m的地區，煙葉中石油醚提取物含量最高[25]。降水量對煙葉石油醚提取物含量影響較為強烈，煙草大田的降水量與煙葉石油醚提取物含量之間為負效應關系；日照時間則起正作用[26]。盧氏海拔中等，相對適宜，成熟期溫度高，降水量少，為豫煙11號石油醚提取物含量高提供了條件。威寧海拔高，大田生育期溫度較低，日照時間較短，成熟期降水量偏多，導致煙葉石油醚提取物含量偏低。

翁夢苓等采用遮陰處理，對煙葉腺毛密度及形態結構進行研究，發現遮陰條件下光照不足，腺毛發育遲緩，影響腺毛分泌物的合成與積累[27]。王冬等采用光照溫度控制試驗研究發現，光照不足會抑制西柏三烯二醇相關基因的表達，較高的光照度及較大的晝夜溫差有利于西柏三烯二醇的合成和積累[28]。盧氏煙區成熟期日照時間較長，有利于豫煙11號煙葉腺毛分泌物含量的提升。

甄才紅等通過大田試驗驗證發現，海拔800～1 000 m的烤煙有較高的中性致香物質含量[29]。研究表明，隨著海拔的升高，大多數體現清香型風格特征的中性致香物質含量增加，而反映濃香型風格特征的中性致香物質含量減少[6]。本試驗結果表明，不同海拔生態條件對煙葉的中性香氣物質總量影響較大，適宜的海拔有利于豫煙11號煙葉中性香氣物質總量的提升。

綜上所述，豫煙11號具有較強的生態響應性，基礎致香物質響應不同海拔生態條件差異較大，中海拔的施秉、盧氏具有較高的光照度、較大的晝夜溫、成熟期較少的降水量，使得類胡蘿卜素含量、石油醚提取物含量、腺毛分泌物總量、中性香氣物質總含量較高，從而能夠彰顯其品種特色，可規劃為豫煙11號種植推廣的適宜區域。

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