雪茄煙CX80 發育過程中農藝性狀及葉片表皮細胞的變化規律

卜貴軍 陳紅華 樊 俊 王 瑞 徐祥玉

(1.湖北民族大學生物資源保護與利用湖北省重點實驗室 湖北 恩施 445000;2.湖北省煙草公司恩施州公司 湖北 恩施 445000;3.湖北省農業科學院植保土肥研究所 湖北 武漢 430064）

雪茄煙是一種特殊的煙草類型，其原料分為外包皮煙葉（茄衣）、內包皮煙葉（茄套）和心葉（茄心）[1]。其中雪茄煙的茄衣是其外衣， 也是其精華所在，其質量的優劣是衡量雪茄煙質量及檔次的重要因素之一[2]。 目前利用電子顯微鏡對煙葉的植物學發育特征的研究多集中在烤煙， 對雪茄煙的研究多集中在某一時期或特定處理后煙葉的響應[3-5]。 表皮細胞作為茄衣原料葉片最外層的結構， 在優質茄衣形成中起著一定的作用，然而對表皮細胞量化的研究較少。 此外，表皮細胞上的附屬結構，如腺毛對雪茄煙的品質也有一定的影響， 一般認為腺毛的分泌物是煙葉香氣物質的來源之一[6]。 因此，掌握雪茄煙表皮細胞的植物學特性是進一步提高雪茄煙質量的關鍵。 基于以上背景， 本試驗以來鳳雪茄煙CX80 為供試材料，研究其發育過程中主要農藝性狀、 葉片表皮細胞形態結構的變化規律， 為雪茄煙煙葉生產工作者提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與供試品種

試驗于2021 年4-8 月在恩施州來鳳巖峰窩進行。 供試土壤pH 6.16， 有機質含量為25.03 g/kg，堿解氮含量為151.30 mg/kg， 有效磷含量為42.67 mg/kg，速效鉀含量為226.0 mg/kg，交換性鈣含量為950.61 mg/kg，交換性鎂含量為110.92 mg/kg，有效鋅含量為3.78 mg/kg， 有效硼含量為0.31 mg/kg，氯含量為10.61 mg/kg，土壤陽離子交換量（CEC）為10.71 cmol/kg。 本研究在目前指導施肥處理下取樣測定，氮、磷、鉀施用量（N∶P2O5∶K2O 為1∶0.88∶1.93）為175.5 kg/hm2。 氮肥肥源為硫酸銨、 鉀肥肥源為硫酸鉀、磷肥肥源為過磷酸鈣，氮、鉀分1 次基肥、2 次追肥施入，每次各占1/3；磷肥和有機肥作為基肥一次性施入，基肥施肥方法為條施，追肥為穴施。4 月16 日條施基肥并起壟覆膜，4 月29 日移栽，2 次追肥日期分別是5 月27 日和6 月8 日。 供試雪茄煙品種為CX80，種植密度為110 cm×40 cm，6 月20 日打頂。

1.2 取樣方法

從大田移栽后， 分別于移栽后29 d、36 d、43 d、47 d、51 d、55 d、59 d、64 d、69 d、76 d、84 d、98 d 取樣（12 葉主脈中部兩側距離主脈2 cm，側脈兩側距離側脈1～2 cm 的位置），放入戊二醛固定液（2.5%戊二醛的磷酸緩沖液）中保存，用于掃描電鏡觀察。

1.3 掃描電鏡樣品的制備及觀察

按照常規方法對戊二醛固定好的樣品進行沖洗、脫水、置換、干燥[7]。 將樣品粘貼在樣品臺后，用JFC-1600 型離子濺射儀在樣品表面鍍金膜， 最后在掃描電子顯微鏡JSM-6510LV 下觀察，并獲取圖片。

1.4 數據處理

用Image J 對掃描電鏡所獲得的圖片進行數據化處理。 利用Origin 作圖，并對部分指標的平均值進行擬合。 利用SPSS 進行相關性分析。

2 結果與分析

2.1 雪茄煙CX80 主要農藝性狀的變化

雪茄煙CX80 株高在移栽6 周后增加迅速，快速增高時間持續10 d 左右， 移栽后36～76 d 的株高生長情況用Logistic 曲線（S 形曲線）進行擬合，擬合度高（圖1-a）。 雪茄煙CX80 莖圍則在前期增加較快，在10 周以后增加較慢，利用ExpDec1（單指數衰減）擬合，擬合度較高（圖1-b）。 有效葉片數移栽5 周后迅速增加，8 周后基本不再增加，維持在19 片左右，從移栽后36 d 到打頂前，符合線性增長模式（圖1-c）。雪茄煙CX80 最大葉片的葉長在移栽6 周后增加較快， 到8 周后增加較慢， 葉寬的增加沒有葉長的增加明顯， 但也整體上是呈先快后慢的趨勢， 利用ExpDec1（單指數衰減）擬合，擬合度較高（圖1-d）。雪茄煙CX80 莖葉夾角在移栽后6 周夾角變小，持續約3 周，此后夾角變大（圖1-e）。

圖1 雪茄煙主要農藝性狀的變化趨勢

2.2 雪茄煙CX80 葉片表皮細胞的變化

由圖2、圖3、圖4-a 可知，雪茄煙CX80 的葉片上、 下表皮的非氣孔表皮細胞整體呈逐漸變大的趨勢，尤其在移栽后59 d 之前細胞逐漸增大，且增大最為明顯，在移栽后69 d 之后也有較為明顯的增大。

圖2 雪茄煙葉片上表皮的形態變化

圖3 雪茄煙CX80 葉片下表皮的形態變化

由圖2、圖3、圖4-b 可知，雪茄煙CX80 葉片上表皮氣孔在移栽后55 d 前有所變大， 葉片下表皮的氣孔則在移栽后46 d 前變大， 此后基本穩定， 移栽69 d 后下表皮出現較多凸起的氣孔。雪茄煙CX80 葉片氣孔密度整體呈逐漸下降趨勢， 可能是由于葉面積擴大， 尤其在移栽后55 d 之前較為明顯。 雪茄煙CX80 葉片上表皮細胞氣孔少于下表皮。

由圖2、圖3、圖4-c 可知，雪茄煙CX80 葉片上表皮的短柄腺毛（腺體）的長度大多在0.06～0.08 mm，直徑在0.03～0.04 mm，葉片下表皮短柄腺毛長度與上表皮相似，大多在0.06～0.07 mm，直徑在0.02～0.04 mm。上、下表皮的密度整體呈變小的趨勢，尤其是在移栽后51 d之前，變化較明顯，在移栽69 d后有一定的下降。 雪茄煙CX80 葉片上表皮短柄腺毛多于下表皮。

由圖2、圖3、圖4-d 可知，在雪茄煙CX80 葉片12 葉剛出葉的階段， 尤其是移栽后29 d 和36 d 上、下表皮密被腺毛，到移栽后43 d，葉片上、下表皮著生很多長0.01～0.03 mm、 直徑0.005～0.020 mm 的小腺毛，以及長0.5 mm 左右、直徑0.05 mm 左右的長柄腺毛，之后隨著葉片長大，尤其在移栽47 d 后，小腺毛可能因為長大很少出現， 大長柄腺毛可能因為葉片長大而分散開或脫落而少見。 移栽47 d 后長柄腺毛長度大多集中在0.1～0.4 mm，直徑大多在0.02～0.06 mm。 長柄腺毛的密度整體呈變小的趨勢，尤其是在移栽后51 d 之前，下降明顯，69 d 之后有脫落跡象。 雪茄煙CX80 葉片上表皮長柄腺毛少于下表皮。

2.3 雪茄煙CX80 農藝性狀和表皮細胞的相關性分析

由圖5 可知，雪茄煙CX80 農藝性狀（除了莖葉夾角外） 及表皮非氣孔細胞的面積基本呈較強的正相關，與表皮細胞腺毛及氣孔密度呈較強的負相關。雪茄煙CX80 葉片的表皮細胞腺毛及氣孔密度呈較強的正相關。

圖5 雪茄煙CX80 農藝性狀和表皮細胞結構的相關性

3 討論與結論

3.1 討論

雪茄煙CX80 在移栽后6～8 周進入旺長期，莖葉夾角較剛出葉的時候總體變小。 莖葉夾角變小，可使葉片相互之間的遮蔽變少，透光率變好、光能利用效率提高，進一步調整群體受光姿態，有利于提高作物產量[8-9]。 移栽8 周后，雪茄煙CX80 株高和葉片數基本穩定，莖圍和最大葉片大小仍有增加。 莖葉夾角在移栽9 周后逐漸增加，煙葉逐漸成熟[10-11]。

一般認為煙葉的表皮細胞的形狀為不規則形，呈凹凸不平的波紋狀輪廓，鄰近細胞之間凹凸部分相互嵌合[12]。 本研究中所定位的雪茄煙CX80 第12 葉的非氣孔表皮細胞在前期不斷進行發育， 發育完成分化后的細胞符合此特點。 表皮細胞的面積伴隨著雪茄煙CX80 的發育在不斷增大。 移栽69 d 后，上表皮非氣孔細胞變大明顯， 下表皮凸起的氣孔增加明顯， 可能在一定程度上影響著雪茄煙作為茄衣的抗張能力及彈性。 煙葉表面有大量的腺毛，其分泌物可能是香氣和吃味相關組分的前體， 煙草葉片上腺毛密度大、數量多、分泌物多，香味就相對較濃[6，12]。在本研究中， 雪茄煙CX80 的長柄腺毛明顯多于短柄腺毛。 烤煙的長柄腺毛是構成烤煙葉片表面香氣物質的重要組成成分，當長柄腺毛細胞開始萎縮、腺頭細胞內含物全部溢出時， 葉片黏性變大， 香氣量也變足，化學成分最協調，此時是獲得優質烤煙的最佳時期，一旦煙葉進入過熟階段，長柄腺毛從葉表脫落，黏性小，香氣量下降[6，13]?？梢娤倜拿撀鋵ο阄兜谋４娌焕１狙芯恐?，雪茄煙CX80 上、下表皮的腺毛密度整體為變小的趨勢，尤其是在移栽后51 d 之前，變化較明顯，這是葉面積的增大的結果，在移栽69 d 后也有一定的下降，可能與腺毛脫落有關。 這與古巴雪茄外包皮煙的研究所發現的前期葉片有白色腺毛、成熟時腺毛脫落的結果一致[6]。 可見移栽后69 d之前采樣，對香氣的保存可能較好。

3.2 結論

雪茄煙CX80 煙株高度、有效葉片數、最大葉面積及莖圍在移栽后6～8 周有大幅度增加， 之后株高和葉片數基本穩定，莖圍和最大葉片大小仍有增加；莖葉夾角在移栽后6 周左右較剛出葉的時候總體變小，10 周后逐漸增加。 雪茄煙CX80 第12 葉的非氣孔表皮細胞面積不斷增大，在移栽69 d 后，上表皮非氣孔細胞變大明顯， 下表皮凸起的氣孔增加明顯。上、 下表皮的腺毛密度整體呈變小的趨勢， 移栽后69 d 脫落明顯。雪茄煙CX80 在移栽后6～8 周生長較快，可根據情況加強田間管理；第12 片葉在移栽后69 d 左右形態結構的變化較為明顯， 可根據優質雪茄煙原料生產的需要選擇合適的采收時間、加工方式及調控手段。