生长素与钼配施对烤烟上部叶生理代谢及品质的影响

为探究生长素与钼配施对烤烟生理代谢及品质的影响,以‘云烟87’为材料,通过田间试验研究生长素和钼肥对烤烟光合作用、碳氮代谢、物理特性和化学成分的影响。结果表明,与对照相比,打顶后喷施生长素并追施钼肥不同程度地提高了叶片光合色素(叶绿素、类胡萝卜素)含量、气体交换参数(净光合速率、气孔导度、蒸腾速率)值和碳氮代谢酶(淀粉酶、转化酶、硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶)活性;提高了烤后烟叶的叶长、叶宽、单叶重、填充值和抗张力,烟叶钾、总糖、还原糖含量显著增加,总氮、烟碱含量显著降低。生长素和钼肥对烤烟光合色素总变异的贡献率分别为68.85%、13.23%,对气体交换参数总变异的贡献率分别为50.66%、42.63%,对碳氮代谢酶总变异的贡献率分别为40.74%、34.02%,对物理特性总变异的贡献率分别为46.72%、49.55%,对化学成分总变异的贡献率分别为54.94%、36.22%。总的来看,生长素为主要效应因子,喷施生长素20 mg·kg^(-1)并追施钼肥4 mg·株^(-1)的处理在促进生理代谢和提高烟叶品质方面效果最佳。以上研究结果为激素和微量元素在烤烟生产中的合理应用提供了理论基础。

施氮量对云烟121上部烟叶代谢及品质的影响

为提高烤烟上部叶品质与可用性,筛选出曲靖烟区云烟121适宜的施氮量,分别施用纯氮82.5、105.0和127.5 kg·hm^(-2)进行大田试验,测定不同处理的农艺性状、上部成熟鲜烟叶的超微结构及烘烤后的外观质量、化学成分、感官质量等指标,并进行代谢组学分析,综合评价不同施氮量处理下云烟121的生长情况与上部烟叶品质。结果表明,3个施氮量处理烟株的长势无明显差异,其中105.0 kg·hm^(-2)处理烟株的综合发病率最低。随着施氮量的增加,云烟121上部叶片中的叶绿体降解减缓,淀粉粒与嗜锇颗粒体积增大,其中105.0 kg·hm^(-2)处理烟叶的嗜锇颗粒数量最多。施氮水平影响云烟121上部叶的代谢模式,且主要集中在莽草酸和苯丙烷代谢途径。在105.0 kg·hm^(-2)处理下,云烟121上部叶烤后的外观质量、化学成分、感官质量、经济性状均优于其他施氮水平。由此表明,施用纯氮105.0 kg·hm^(-2)能够有效提高曲靖烟区云烟121上部叶的品质与可用性。

基于有机酸、氨基酸和香气物质的烤烟香型逐步判别分析

研究旨在实现对清甜香型、蜜甜香型、蜜甜焦香型、焦甜醇甜香型和焦甜焦香型5种烤烟香型的快速判定。选取5个省份51个C3F等级的烤烟样品,对烟叶中的有机酸、氨基酸、香气物质进行方差分析与判别分析,并建立Fishier判别函数。结果表明,清甜香型与蜜甜焦香型烤烟总氨基酸含量显著高于焦甜醇甜香型烤烟,总有机酸与香气物质含量在5个香型之间不存在显著差异,在部分高级脂肪酸、苯丙氨酸类降解产物、类胡萝卜素类降解产物和茄酮上存在差异;共有丁二酸、柠檬酸、二十酸、丝氨酸、6-甲基-5-庚烯-2-醇、愈创木酚、香叶基丙酮、巨豆三烯酮3和法尼基丙酮9个指标被纳入函数,建立的判别函数经自身验证法与交叉验证法回判,判对率分别为94.1%和86.3%。本研究建立的判别函数对5种烤烟香型具有较好的判别效果,准确率较高。

海拔高度对烟叶生长代谢及烤后品质的影响

为明确四川凉山烟区不同海拔高度对烟叶生长以及烤后品质的影响,以烤烟品种YKS-9为供试品种,在四川凉山1800、2000、2200 m三种海拔高度处进行试验,研究海拔高度对YKS-9农艺性状、烤后烟叶品质、鲜烟叶超微结构和叶片代谢的影响。结果表明,海拔2000 m高度处的烟株农艺性状及烤后烟叶品质较好,2200 m高度处农艺性状及烤后烟叶品质最差;随着海拔升高,烟叶细胞内液泡体积增大,细胞内产生更多、更小的线粒体,且叶绿体内淀粉粒数目增多、体积增大,但叶绿体片层数和垛叠程度减少。代谢组学分析结果显示,3个处理组间共筛选出102种显著差异代谢物,其中多数糖类(D-半乳糖酸、D-甘露糖、D-阿洛糖、D-塔格糖)、部分氨基酸类(L-天门冬氨酸、L-瓜氨酸、L-苏氨酸、D-脯氨酸、2,3-二羟基-3-甲基丁酸、丙氨酸)、莽草酸代谢相关物质(L-苯丙氨酸、莽草酸、奎尼酸)相对含量均随海拔升高呈现先升后降趋势;而嘌呤代谢物质(鸟苷、腺嘌呤)以及苯丙烷代谢相关物质(山奈酚、芸香苷、绿原酸)相对含量随海拔升高急剧上升。整体而言,在四川凉山烟区海拔2000 m处种植烤烟最为适宜,1800 m处次之,2200 m处较差。

中国主产烟区烟叶外观特征与感官舒适性的关系

为探究中国主产烟区烟叶外观特征与感官质量的关系,以中国东北、东南、西南、黄淮和长江中上游5个烟叶产区340个烟叶样品的外观特征与感官质量数据进行描述性统计分析、相关性分析、灰色关联分析、主成分分析和聚类分析。结果表明,长江中上游烟区烟叶在感官质量和外观特征方面均有较好表现;柔韧性、光泽度、厚度、弹性与大多数感官舒适性指标呈显著或极显著正相关,厚度和柔韧性与大部分感官质量指标呈极显著正相关且相关系数较大;主成分分析划分为3个主成分,根据其得分系数,分别归纳为口感因子、外观因子和香气因子。长江中上游烟区和东北烟区的第一主成分和第二主成分得分有显著差异。总体明确了各烟区烟叶内在感官风格和外观特征的分布和差异性,对各烟区发展特色烟叶、改善烟叶化学品质和舒适性有重要意义。

基于非靶向代谢组学的上部烟叶不同成熟度差异分析

为探究不同采收成熟度对上部叶的内在质量和代谢组学的影响,以云烟87为试验材料,采收叶片SPAD值分别为30~35(BM1)、25~30(BM2)、20~25(BM3)、15~20(BM4)的烤烟上部叶,研究不同采收成熟度对上部叶农艺性状、化学成分协调性、感官质量以及代谢组学的影响。结果显示,BM3处理上部叶的化学成分协调性较好,感官评吸分数最高。4种处理共筛选出230种差异代谢物,主要是有机酸类、生物碱类、糖类、氨基酸类、醇类和核苷类等。生物信息学分析表明,差异代谢物中的L-色氨酸、绿原酸、棕榈油酸、刀豆氨酸、肌酸、山梨醇、葫芦巴碱、α-亚麻酸、甘油酸、创伤性酸、胆碱、马泰树脂醇、脱氧肌苷、芸香苷、L-苯丙氨酸、鸟嘌呤、L-脯氨酸、L-蛋氨酸、葡糖二酸、尼古丁、油酸、L-丝氨酸、黄氧酸、L-谷氨酸、丁香酸、丁香酚、色胺酸等可能是上部烟叶成熟过程中较关键的代谢物。差异代谢物显著富集在氨基酸代谢、核苷酸代谢、碳水化合物代谢、维生素代谢和脂质代谢等通路中,其中甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸的代谢,苯丙烷类生物合成,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢等通路在烟叶成熟过程中油分和香气物质的形成起重要调控作用。

钼缓解烟草镉毒害的生理效应及其机制

为探究施钼对镉胁迫下烟草幼苗生理特征的缓解效果,本研究以烟草品种K326为供试作物,采集镉污染农田土壤开展盆栽实验,设置0、0.25、0.5 mg·kg^(-1)和1 mg·kg^(-1)四种钼梯度,研究钼对镉毒害下烟草幼苗外观表征、酶活性、镉积累、光合作用和抗氧化能力等生理特征的影响。结果表明,施钼改善了镉毒害下烟苗长势矮小、叶片失绿的情况,并促进了根系的生长,其中以0.5 mg·kg^(-1)的浓度处理效果最好。相较于未施钼处理,施用0.5 mg·kg^(-1)的钼促进了土壤酶的活性,分别降低了烟苗叶片和根系中17.39%和40.00%的镉含量,促进了钼的吸收;0.5 mg·kg^(-1)的钼能显著减少烟叶中活性氧等物质的积累并提高烟株的防御酶活性和抗逆激素的含量,0.25、0.5、1 mg·kg^(-1)钼处理的总抗氧化能力分别为未施钼处理的1.17、1.20倍和1.09倍。此外,施钼增强了镉胁迫下烟草的光合作用和钼酶活性,对镉胁迫下烟草的生理代谢发挥了重要的调节作用。研究表明,施用0.5 mg·kg^(-1)的钼对镉胁迫下烟草幼苗的生理特征有更好的缓解效果。

不同株型渠首1号上部烟叶代谢图谱差异分析

为明确烤烟不同株型产质量及代谢组学的差异,以渠首1号为研究对象,利用液相色谱-质谱联用(LC-MS)非靶向代谢组学方法并结合化学成分及感官质量等指标的测定,对筒形和伞形2种株型成熟时期上部烟叶代谢物进行分析。结果表明,与伞形烟株相比,筒形烟株株高和有效叶片数增加、最大叶面积减小。筒形烟株烟叶的整体化学成分协调性和感官质量均优于伞形烟株。筒形烟株产量较伞形烟株降低5.2%,但均价和产值分别增加25.0%和20.4%。通过偏最小二乘法判别分析法(PLS-DA)筛选出123种差异代谢物,主要是氨基酸、有机酸、糖类、类黄酮和生物碱类代谢物,其中N-甲酰-L-蛋氨酸、2-氧基精氨酸、苯乙酰谷氨酰胺、海藻糖、3-酮-β-D-半乳糖、D-甘露糖、2-苯乙醇、茉莉酸等可能是响应不同株型的关键代谢物。差异代谢物显著富集在氨基酸代谢、糖代谢等通路上,其中烟酸和烟酰胺代谢通路,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢通路,色氨酸代谢通路等在不同株型烟叶内在质量形成过程中起重要调控作用。

基于代谢组学的烟草逆境胁迫及烟叶品质研究进展

代谢组学是一门研究生物体在环境变化后产生的小分子代谢物质变化规律的学科,作为一项新兴组学技术,在基因组学、蛋白质组学和转录组学之后逐渐发展起来。随着近年来极端天气频发,多种逆境胁迫对烟草的生长发育和品质产生严重影响,包括烟草质量下降、口感及香气特性发生变化等。本文总结了近年来烟草在响应逆境胁迫方面的代谢组学研究,涵盖生物胁迫和非生物胁迫两个方面,发现在逆境胁迫条件下,烟草中氨基酸、类黄酮以及糖类等与渗透调节和抗氧化相关的物质含量明显增加。同时,对代谢组学在鲜烟叶及烤后烟叶品质形成过程中的应用研究进行归纳,发现鲜烟叶受地域和成熟度影响较大,而烤后烟代谢物在不同品种间差异较大,高品质烟叶均表现出致香物质、类胡萝卜素降解产物和类西伯烷类物质等次生代谢物增多,这些物质能够赋予烟草独特的香气和风味,对品质提升具有重要意义。最后,对应用代谢组学研究烟草逆境生物学和品质的应用前景进行展望,以期为烟草逆境胁迫和品质提升方面的研究提供新思路。

基于文献计量学的烟草香气成分及研究文献分析

介绍了烟草中酸性、中性、碱性3类致香物质与烟草香气的关系,对国内外烟草香气成分分析研究现状进行总结。采用文献计量学方法,以CNKI和Web of Science核心合集为数据源,使用可视化软件CiteSpace 6.1.6对1997—2021年烟草香气相关文献进行分析,包括发表年份、国家/机构、关键词,探索该领域的研究现状、热点和前沿,为烟草香气相关研究提供参考和新思路。

中国主产烟区不同焦油量中部烟叶化学成分差异及其与烟气质量的关系

以中国主产烟区53份C3F等级中部烟叶为样品,对其焦油含量、化学成分、烟气质量之间的关系进行分析。结果表明,低、中、高焦油量烟叶的样品数分别为27、18、8个,低、中、高焦油量烟叶样品的焦油量均值分别为10.41、11.82、13.29 mg/支。对高、中、低焦油量烟叶的化学成分含量进行比较,高焦油量烟叶中还原糖含量、总糖含量较高,中焦油量烟叶中总植物碱含量、总氮含量较高,低焦油量烟叶中K含量、氯含量较高。对于烟气质量而言,随着烟叶焦油量的升高,抽吸口数、总粒相物、一氧化碳释放量和烟碱含量均呈升高趋势,而水分含量呈先降低后升高的趋势。低焦油量烟叶中总粒相物与总植物碱、总氮呈显著正相关,水分与总植物碱呈显著正相关,焦油与总氮呈显著正相关;中焦油量烟叶中一氧化碳、烟碱与K呈极显著负相关,水分与总植物碱呈极显著正相关,水分与总糖呈显著负相关;高焦油量烟叶中水分与总植物碱呈显著正相关。

中国烟草学科研究热点与趋势——基于近20年烟草学科研究生学位论文的文献计量学分析

为了解烟草学科的现状、探究其研究热点和趋势,运用知识图谱分析软件CiteSpace对中国2003—2022年在知网发表的烟草学科研究生学位论文进行分析。结果表明,烟草学科研究生学位论文自2003年来稳定增长,研究热点主要集中在烟草、产量、烤烟、烟叶品质等十一大领域;河南农业大学收录文献数量较多,刘国顺导师指导的烟草学科研究生学位论文发表数量较多,国家自然科学基金等是主要的资助基金项目;不同地区均重视烟叶产质和化学成分研究,硕士论文侧重于基础研究,向生物有机肥等土壤养分方向发展,博士论文更加侧重于分子生物领域的研究,向蛋白质组、代谢、转录组等组学方向转变。从近20年烟草学科研究生学位论文的研究热点和趋势来看,选题大多侧重基础研究,与产业发展和社会需求有一定契合度。

生态因素影响烟草香味特征的研究进展

香味物质是衡量烟叶质量的重要品质因素,优质烟叶香气风格的形成易受生态因素的制约。对烟草中4种重要的香气前体物进行了介绍,分析了不同香型烟草香味物质含量差异。从非生物因子(光照、温度、降雨量、土壤、海拔)和生物因子(土壤微生物)2个方面综述了不同生态因素对烟草香味物质的影响,并进一步讨论了香味物质与烟草香味特征的关系,总结了香气前体物和生态因素对烟草香味的影响特征。最后对未来研究方向做出了展望,以期为烟草合理化种植和提质增香等方面研究提供新思路。

烤烟烟叶感官质量与风格特征的相关性分析

以我国云南、河南、贵州、四川等烟区烤烟样品为试验材料,对54个C3F等级烟叶的香气特性、口感特性和风格特征等感官评吸质量指标进行了量化评价,并运用简单相关、典型相关和逐步回归分析等统计方法对感官质量与风格特征各指标间的相关性进行了分析。简单相关分析和典型相关分析结果表明,感官质量各指标与风格彰显程度、浓度和劲头存在极显著或显著相关关系。逐步分析结果表明,透发性和杂气是风格彰显程度的主要影响因子,其量化关系式为Y_(1)=0.551X_(3)+0.770X4-1.905,达极显著水平;透发性是浓度的主要影响因子,其量化关系式为Y_(2)=0.605X_(3)+2.612,达极显著水平;透发性、香气量和余味是劲头的主要影响因子,其量化关系为Y_(3)=0.536X_(3)-0.610X7+0.426X_(2)+3.959,达极显著水平。综上,通过感官质量指标来预测烟叶的风格特征,对于烟叶质量评价体系的构建有一定的参考意义。

硫对植物吸收积累镉的影响及其作用机制研究进展

镉被联合国环境规划署列为具有全球意义的危害物质,土壤镉污染严重威胁植物生长并危害人体健康。外源硫影响植物对镉的吸收与积累,但不同形态和用量的硫对不同植物吸收积累镉的作用效果存在较大差异。综述了不同形态和用量硫对农作物(水稻、小麦、蔬菜、烟草)和镉富集植物(伴矿景天、龙葵)吸收积累镉的影响,从土壤镉的有效性(硫影响土壤pH和土壤对镉的吸附)、植物根系对镉的吸收(硫影响植物金属转运蛋白转录水平和根毛与铁膜的形成)和镉在植物内的分配积累(硫影响根细胞壁吸附和液泡区隔)3方面总结了其可能的作用机制,探讨了降低农作物和增加超富集植物镉吸收积累的施硫策略,以期为提高农作物安全性和修复土壤镉污染提供理论依据。

烟草秸秆绿原酸提取工艺优化及其抑菌效果研究

为扩展烟草秸秆的利用途径,探究烟草秸秆绿原酸对烟草疫霉的抑菌效果,采用单因素试验和响应面分析法优化烟草秸秆绿原酸微波辅助提取工艺,并通过离体培养探讨烟草秸秆绿原酸对烟草疫霉菌的抑制作用。单因素及响应面结果表明,烟草秸秆绿原酸最佳提取工艺为料液比1∶15(g·mL^(-1)),提取温度50.03℃,乙醇体积分数50%,此时粗提物中绿原酸含量为3.48 mg·g^(-1);离体条件下,烟草秸秆绿原酸的添加均抑制了疫霉菌的生长,其中175 mg·L^(-1)烟草秸秆绿原酸对菌落直径的抑制效果最为显著,抑菌率高达32%。此外,碘化丙啶(PI)染色结果表明,175 mg·L^(-1)的烟草秸秆绿原酸可通过破坏烟草疫霉菌细胞膜的完整性抑制菌丝生长。研究结果为烟草秸秆有效利用和新型天然植物源杀菌剂开发奠定了基础。

湖南烟区土壤交换性钙、镁含量及对烤烟品质的影响

分析了湖南烟区主要土壤类型交换性钙、镁元素含量状况及其对烟叶品质的影响,结果表明:(1)土壤交换性钙、镁含量在不同土壤类型间存在显著性差异,交换性钙含量平均为8.87cmol/kg,以红壤含量最高;交换性镁含量平均为1.16cmol/kg,以黄棕壤含量最高;交换性钙镁比值大小依次为:红壤(11.74)>水稻土(10.25)>黄壤(6.84)>黄棕壤(6.14),在烟叶实际生产中,应重视镁肥在红壤和水稻土中的施用;(2)烟叶钙含量偏高(21.93g/kg±4.37g/kg),烟叶镁含量偏低(2.52g/kg±1.26g/kg),两者均存在广泛的变异性;(3)整体来看,烟叶钙含量随土壤中交换性钙含量的升高和镁含量的降低而显著升高;烟叶镁含量随土壤交换性镁含量的升高而升高,与土壤交换性钙含量的相关性不显著;(4)典型相关分析表明,土壤中交换性镁含量的降低可能引起烟叶钾含量的提高,从而使得烟叶钾素和镁素含量达到较好的平衡;(5)土壤交换性钙、镁含量与烟叶其它化学成分指标的相关分析表明,土壤交换性钙有利于烟株对硼和氯素的吸收,对氮、锌和锰素的吸收则有显著的抑制作用;而土壤交换性镁有利于烟叶总糖、硼素和锰素的积累,对氮、磷、铁和锌素的吸收具有显著的抑制作用。

湖北烟区烤烟气候适生性评价及与国外烟区的相似性分析

分析了湖北烟区不同移栽期条件下的气候状况,通过定量估算气候适生性指数(CFI),合理评价了烤烟种植的气候适生性,并对各植烟县(市)建议移栽期下的气候条件与国外优质烟区进行了相似性分析,结果表明:(1)当气温稳定通过15℃、18℃、20℃和22℃分别进行移栽时,CFI值依次为0.863±0.06、0.848±0.06、0.855±0.07和0.890±0.05,表明移栽期是影响烟叶品质形成的重要因素。(2)确定了24个植烟县(市)的烤烟建议移栽期,即利川、五峰、老河口、兴山、郧西、房县、竹山和长阳等8个植烟县(市)适宜于当气温稳定通过18℃时移栽;宣恩适宜于气温稳定通过20℃时移栽;其余15个植烟县(市)适宜于低温移栽(气温稳定通过15℃移栽)。(3)湖北烟区在烤烟建议移栽期的气候条件与巴西、津巴布韦的相似程度较美国高,相似性分析为充分利用湖北烟区自然资源提供了参考依据。

烤烟氯含量与挥发性香气物质及感官质量的关系研究

以四川主产烟区40份烤烟样品为材料,研究了烟叶氯含量与挥发性香气物质及感官质量的关系,结果表明:(1)四川烤烟氯含量较适宜,平均为(0.36±0.19)%,变幅为0.11%～1.12%,呈现出下部叶>中部叶>上部叶的趋势,但不同部位氯含量的变异系数较大。(2)烟叶氯含量与主要挥发性香气物质含量之间存在着密切关系,当烤烟氯含量>0.6%时,该组样品的新植二烯含量和挥发性香气物质总量均明显低于氯含量为0.4%～0.6%组别样本的含量,其类胡萝卜素降解产物含量也明显低于氯含量<0.4%组别样本的含量;而芳香族氨基酸降解产物、美拉德反应产物、类西柏烷降解产物含量在组间的差异不显著。(3)当烤烟氯含量在0.01%～1.20%的范围内,氯含量与香气质、香气量、余味、杂气、燃烧性、灰色和评吸总分均存在着显著的二次曲线回归关系,回归方程依次为y^=9.5729+14.0663x-15.423x2、y^=13.8542+15.5887x-15.423x2、y^=16.3304+11.9446x-12.396x2、y^=12.8175+6.8033x-8.0444x2、y^=3.9973+5.7260x-7.5126x2、y^=3.6959+5.6331x-7.3784x2和y^=69.7143+59.6434x-65.836x2,但氯含量与刺激性的回归关系则未达到显著水平。

打顶后烤烟叶片酶活性、钾及烟碱含量的调控技术研究

研究了不打顶(T1)、打顶(T2)、打顶+追施K2SO4(T3)、打顶+涂抹生长素1次(T4)、打顶+追施K2SO4+涂抹生长素1次(T5)、打顶+追施K2SO4+涂抹生长素2次(T6)6种调控措施对烤烟叶片硝酸还原酶(NR)活性、过氧化物酶(POD)活性、钾含量及烟碱含量的影响。结果表明,T6在成熟期的NR与POD活性最强,T1最弱。在打顶后随生育时期的延长,各处理烟叶中钾含量逐渐下降,以T1和T6下降幅度最小,T2下降幅度最大,而T3,T4和T5下降幅度居中,成熟期钾含量(%)依次为:T1(3.59)>T6(2.77)>T5(2.47)>T3(2.11)>T4(2.10)>T2(1.88)。与此相反,各处理烟叶在打顶后烟碱含量逐渐上升,成熟期烟碱含量(%)依次为:T2(3.48)>T3(3.03)>T4(2.92)>T5(2.70)>T6(2.45)>T1(1.14)。大田期叶片钾含量与烟碱含量呈极显著的负相关关系(-0.938**),与NR及POD活性均呈极显著的正相关关系,相关系数分别为0.838**和0.859**。烤后烟叶以T6的化学成分最为协调,其烟碱含量适中,淀粉含量较低,钾和总糖含量较高。打顶后在茎断面涂抹生长素(IAA),同时根部追施K2SO4,具有较好的“提钾控碱”的效果。