不同基因型烤烟旺长期的植物学性状和光合特性

2014-07-15武圣江何忠矿杨秀祥陈晓明叶建军高燚潘文杰谢已书

湖南农业大学学报（自然科学版） 2014年4期

武圣江，何忠矿，杨秀祥，陈晓明，叶建军，曹高燚，潘文杰，谢已书*

(1.贵州省烟草科学研究院，贵州贵阳 550081；2.毕节学院化学工程学院，贵州毕节551700；3.中国烟草总公司贵州省公司，贵州贵阳 550004；4.贵州省烟草公司遵义市公司，贵州遵义563000；5.天津农学院农学与资源环境学院，天津 300384)

烟株的生长发育和生理生化特征与其光合特性及植物学性状密切相关[1–3]。旺长期是烤烟生长发育和干物质积累的关键时期，对烟叶产质量起决定性作用[4–5]。研究烤烟旺长期植物学性状与光合特性是开展烤烟生产管理工作的前提和必要条件，对判断烟株生长发育状况和指导品种选育具有重要意义[4–7]。以往已对旺长期烤烟需水特点[8]、生理生化[9–10]、气孔和非气孔限制[5]、细胞气体交换[11]、生长发育和光合生理[4,7,11]等进行了研究。为了更好地了解大田旺长期烤烟的生长特性，笔者在贵州省井窖式移栽模式下，对不同基因型烤烟大田旺长期的植物学性状及光合特性进行了研究，以期为贵州特色烤烟生产提供指导。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2013年在贵州省烟草科学研究院开阳龙岗试验基地进行。烟田土壤肥力中等。供试烤烟品种为K326、毕纳1 号、韭菜坪2 号、贵2 号烟和南江3 号，种子由贵州省烟草科学研究院良种繁育中心提供。试验地面积为1 hm2，小区面积0.067 hm2。试验为单因素5 水平(5 个基因型烤烟)随机区组设计，3 次重复。1月9日当天全部完成育苗播种工作，烟苗达到移栽标准后，按照贵州井窖式移栽技术于4月10 号移栽，行距120 cm，株距50 cm，规范化栽培管理。烟苗移栽后约35 d 为团棵期，之后进入旺长期。大田移栽80 d 前后，烟株下部叶进入成熟期，而烟株最大叶片(中部叶)仍在旺长期，95 d 时烟株中部叶基本进入成熟期。烟株的植物学性状观测和光合特性测定为团棵期后15、30 和45 d，即在大田移栽后50、65 和80 d 进行。

1.2 测定项目及方法

测定烟株株高、茎围、最大腰叶长、最大腰叶宽、叶片数等植物学性状，重复10 次以上。叶片数以叶长大于2 cm 计为1 片。取代表性烟株3 株，将根、茎、叶分开，105 ℃杀青15 min，80 ℃烘干称重，测定叶干重、茎干重、根干重，重复3次。叶绿素相对含量采用SPAD 叶绿素仪测定，测定时取位于烟株中部烟叶，第3～4 叶脉间，重复10 次以上。取烟株中部烟叶，第3～4 叶脉间，采用LI640 光合仪测定光合特征参数，选择晴天10:00 至11:00 进行，流量设置为0.30 L/min，光合有效辐射设置为1000 μmol/m·s，温度控制在(28±2) ℃。每个处理选取3～5 株受光良好的中部叶片，测定叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)等，每株重复5～10 次。

1.3 数据处理

应用SPSS16.0 进行单因素方差分析；采用最小显著差法和邓肯新复极差检验法比较不同处理在α=0.01 和α=0.05 水平上的差异显著性。

2 结果

2.1 不同基因型烤烟旺长期的植物学性状

由表1 可以看出，移栽后50 d，不同基因型烤烟的株高、茎围、最大腰叶长(宽)和叶片数差异显著，但叶、根和茎干重差异不显著，贵烟2号、毕纳1 号、K326 和南江3 号的植物学性状相对较好，韭菜坪2 号的植物学性状均较一般。移栽后65 d，不同基因型烤烟的株高、茎围、最大腰叶长、最大腰叶宽、叶片数和茎干重差异显著，但叶和根干重差异不显著，贵烟2 号、毕纳1 号、K326 和南江3 号的植物学性状相对较好，韭菜坪2 号的植物学性状均较一般，不同基因型间植物学性状优势指标出现交替现象，移栽后80 d，不同基因型烤烟的株高、茎围、最大腰叶长、最大腰叶宽、叶片数、叶干重、根干重和茎干重等植物学性状差异显著，毕纳1 号、贵烟2 号、K326和南江3 号的植物学性状相对较佳，韭菜坪2 号的植物学性状均较一般。综合来看，贵烟2 号旺长期的植物学性状表现均较好；毕纳1 号旺长中后期表现较佳，尤其在移栽后80 d，其植物学性状优于其他基因型烤烟；其次是K326 和南江3号，韭菜坪2 号相对较差，这表明基因型对烤烟的植物学性状的表现具有决定的影响。

表1 不同基因型烤烟旺长期的植物学性状Table 1 Botanical properties of different flue-cured tobacco genotypes in the rapid growth stage

2.2 不同基因型烤烟旺长期的光合特性

由表2 可知，移栽后50 d，毕纳1 号和南江3号的光合特性较好，其次是K326，韭菜坪2 号和贵烟2 号的光合指标相对较一般，贵烟2 号和韭菜坪2 号SPAD 值显著小于其他基因型烤烟。移栽后65 d，K326 的光合参数最佳，其次是南江3 号和毕纳1 号，韭菜坪2 号相对较差，南江3 号的SPAD值最大，其次是毕纳1 号和K326，贵烟2 号和韭菜坪2 号SPAD 值相对较小。移栽后80 d，毕纳1号的光合参数最佳，其次是南江3 号、K326 和贵烟2 号，韭菜坪2 号相对较一般，南江3 号的SPAD值最大，其次是毕纳1 号和K326，贵烟2 号和韭菜坪2 号值相对较小。综合来看，不同基因型烤烟大田旺长期的光合参数差异显著，并随生育进程延长呈逐渐降低的趋势。毕纳1 号、K326 和贵烟2号旺长期的光合特性指标均较高，韭菜坪2 号旺长中后期的光合指标相对较差，与其植物学性状表现较为一致。南江3 号光合指标相对较好，但其旺长期的生物量积累较一般，从大田发育来看，相对其他基因型烤烟，其发育相对迟缓。

表2 不同基因型烤烟大田旺长期光合参数与SPAD 值Table 2 Photosynthetic characteristics and SPAD value of different flue-cured tobacco genotypes in the rapid growth stage

3 讨论

基因型决定了烤烟在田间的植物学性状表达，基因型差异导致了K326、毕纳1 号、南江3 号、贵烟2 号和韭菜坪2 号之间植物学性状的显著差异[12–13]。试验结果表明，旺长期不同基因型烤烟的植物学性状差异显著，从株高、茎围、叶数、最大腰叶长和最大腰叶宽来看，毕纳1 号和贵烟2 号和K326 相对较好；从生物产量方面来看，毕纳1 号、贵烟2 号和K326 较好。从植物学性状各指标综合来看，毕纳1 号、贵烟2 号和K326 的植物学性状较好，韭菜坪2 号相对较差。不同基因型烤烟的植物学性状表现出明显的差异，一方面可能与烤烟品种的光合合成能力有关；另一方面可能与其自身干物质的消耗有关。

不同基因型烤烟表现出了不同的光合特征特性。叶片叶绿素SPAD 值及SPAD 值相对变化率与品种密切相关[14]。大田旺长期南江3 号、毕纳1 号和K326 积累较多的叶绿素，而成熟期叶绿素通过降解等方式可转化为新植二烯等香气物质，对提高烟叶香气具有重要的意义[15–16]。叶绿素与光合作用密切相关，叶绿素含量高的烟草，对提高烟叶产量和品质具有重要意义。南江3 号旺长期的生物量积累较少，成熟期的生物量较高，这可能与其自身发育迟缓，干物质积累与消耗比例有关。K326 是烤烟主栽品种之一，其烤后烟叶具有香气质好，香气量足，吃味纯净等明显特征[17]，备受卷烟工业重视。这可能与其旺长期叶绿素等物质的高积累有关，而南江3 号和毕纳1 号也是很有潜力的烤烟品种。韭菜坪2 号和贵烟2 号旺长期的叶绿素相对含量较低，成熟落黄明显。

烟草的光合特性与基因型密切相关，烟草优良品种必须具备光合速率高和光合性能好的特性[6]。Pn 值是反应叶片光合性能高低及衰老程度的重要指标，Tr、Gs、Ci 也是光合作用和蒸腾作用的重要参数[2,18]。毕纳1 号、南江3 号和K326 的光合特性较好，可以作为品种选育的良好材料，其次是贵烟2 号。不同基因型烤烟旺长期Pn、Gs、Tr 和Ci 的表现规律基本一致，且各指标间呈显著正相关，与朱列书等[6]的研究略有差异。相对于韭菜坪2 号和贵烟2 号，毕纳1 号、K326 和南江3 号移栽后80 d成熟衰老比较慢，有利于生物产量的增加，但不利于提前采烤。这与大田旺长期烟株长势是基本一致的。大田旺长期韭菜坪2 号烟叶颜色较浅，叶片有灼伤；毕纳1 号、K326 有气候斑，但颜色较深，长势旺；贵烟2 号颜色略浅，有日灼现象，成熟度落黄明显，长势整齐；南江3 号、韭菜坪2 号耐旱性相对较差，但南江3 号颜色较深，后劲充足。总之，从光合指标来看，毕纳1 号、K326 和南江3号整体上较好，其次是贵烟2 号，韭菜坪2 号相对较差。

K326 是用McNair225 杂交选育而成，中抗青枯病、黑胫病、根结线虫病，感病毒病，高感气候型斑点病，品质好，易烘烤[19]。毕纳1 号是从云烟85 变异株中系统选育出来的，其亲本云烟85 具有优质、稳产、适应性广、抗逆力强、耐肥和易烘烤等优点，而云烟85 的父本是K326[20–21]。毕纳1 号和K326 有亲缘关系，二者在旺长期的植物学性状和生理特性具有较大的相似性。韭菜坪2 号是从Speight G28 品种变异株中系统选出来，其亲本Speight G28 苗期及大田前期生长缓慢，中后期生长旺盛，烘烤变黄期短，高抗黑茎病、青枯病等[22]。本研究结果表明，韭菜坪2 号与其亲本Speight G28在品种特性方面也具有很大的相似性，比如筋粗、矮秆等。目前，贵烟2 号的亲本及系统选育过程尚没有明确的报道，但从品种特征特性方面看，与K326、Speight G28 均有相似性。南江3 号是从红花大金元变异株中系统选育出来的，其亲本红花大金元有效叶数偏少，感黑胫病、青枯病、赤星病，难烘烤，但品质佳[23]。南江3 号与其亲本在旺长期叶绿素相对含量方面较为类似，叶片颜色较深，色素含量较高，光合作用强。从不同基因型烤烟亲缘关系方面分析，旺长期烤烟的植物学性状和光合特性与其亲本有很大相似性。

感谢贵州省烟草科学研究院韦克苏、李德仑、赵会纳、涂永高、姜均、李国彬、蔡斌、蔡凯等，以及云南农业大学实习生韩志康在试验和撰稿过程给予的帮助。

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