NaHCO3对烤烟成熟期氮代谢及烤后烟叶质量的影响

许东亚，孙军伟，张 团，徐发华，罗云霞，许艳霞，史宏志*

(1.河南农业大学 烟草学院/国家烟草栽培生理生化研究基地，河南 郑州 450002； 2.云南省烟草公司大理州公司，云南 大理 671000； 3.云南省烟草公司大理州公司 弥渡县分公司，云南 弥渡675600)

NaHCO3对烤烟成熟期氮代谢及烤后烟叶质量的影响

许东亚1，孙军伟2，张 团1，徐发华2，罗云霞3，许艳霞3，史宏志1*

(1.河南农业大学 烟草学院/国家烟草栽培生理生化研究基地，河南 郑州 450002； 2.云南省烟草公司大理州公司，云南 大理 671000； 3.云南省烟草公司大理州公司 弥渡县分公司，云南 弥渡675600)

为探求促进生长过旺烟田烤烟成熟落黄的新途径，以烤烟品种红花大金元为试材，通过2013年在烟叶成熟期对生长过旺的烟株喷施不同质量浓度NaHCO3溶液，筛选出适宜质量浓度，然后于2014年研究适宜NaHCO3质量浓度对烤烟叶片氮代谢关键酶硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)活性以及烤后烟叶质量的影响。结果表明，烤烟成熟期喷施NaHCO3能有效降低烟叶的NR、GS活性，且浓度越高降幅越大，以10、15 g/L处理叶片较快落黄、易于烘烤，为适宜质量浓度；将适宜质量浓度(10、15 g/L)NaHCO3溶液喷施成熟期生长过旺烟株，烤后烟单叶质量、叶质重分别降低15.47%～27.57%、3.88%～7.47%；蛋白质、烟碱、总氮含量降低，还原糖、总糖、钾含量提高，化学成分更趋于协调；色素含量降低，中性致香物质含量提高16.64%～37.22%，评吸质量得分提高8.02%～10.95%。因此，适宜质量浓度(10、15 g/L)NaHCO3能够促进烟株成熟落黄，提高烤后烟质量。

NaHCO3； 烤烟； 成熟落黄； 烟叶质量

烟叶成熟度不同，烘烤特性各异。成熟度不够，叶内物质水解活动处于弱势，变黄难，不易烤；过熟叶有机物质水解剧烈，烟叶变黄快，脱水快，易烤但不耐烤；适熟叶衰老程度适中，易烤性和耐烤性都较理想[1-3]，香气含量随成熟度提高而增加[4]，烤后烟叶质量较好。近年来，云南省烤烟中上部叶生长发育和成熟落黄过程中温度偏低，色素等内含大分子物质水解缓慢，加之化肥施用过多，土壤氮素持续供应，烟株中上部叶难以成熟落黄的问题较为普遍，因此，如何促进烤烟成熟期内含物质降解，使其较快成熟落黄的问题亟待解决。目前关于促进烟叶成熟落黄的研究主要集中于土壤肥料以及灌水管理方面[5-8]，而关于烟叶成熟期进行化学药剂喷施促进烟叶成熟落黄的研究鲜有报道。研究认为，NaHCO3影响乙烯的产生，加速烟叶衰老[9]，目前有关NaHCO3溶液作用于烟草的研究主要集中于盐胁迫、耐盐性等[10-12]方面，而关于烟草成熟期喷施NaHCO3促进烟株成熟落黄的研究鲜有报道。鉴于此，针对难以成熟落黄的烤烟烟株，研究喷施不同质量浓度NaHCO3溶液对烤烟成熟期氮代谢关键酶以及烤后烟叶质量的影响，旨在为促进生长过旺烟株成熟落黄，提高烟叶质量提供新的解决途径。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验于2013—2014年在云南大理州弥渡县新街镇进行，供试烤烟品种为当地主栽品种红花大金元。烟株进入成熟期，下部叶采收完毕后选取烟株整体生长均匀一致且生长过旺的烟田作为试验对象。

1.2 试验设计

2013年设置0(CK)、5、10、15、20、25、30 g/L等7个NaHCO3质量浓度处理，于采收前10 d分别喷施于2行烟株，每个处理间设2行保护行，每个质量浓度处理重复3次，观察烟叶颜色变化，喷施4 d后测定倒4、5叶位叶片的硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)活性，筛选NaHCO3的适宜质量浓度。

根据2013年的试验结果，于2014年进行重复试验并推广，设置0(CK)、10、15 g/L 3个NaHCO3质量浓度处理。烤烟采收前10 d喷施，每个质量浓度处理4行200株烟株，处理间设2行保护行，每个处理重复3次。于喷施前以及喷施后4、8 d分别取倒4、5叶位烟叶混合样品测定NR、GS活性(均于白天光照超过4 h后取样)。各处理烟叶统一采用密集烤房进行烘烤，并均匀选取有代表性的中、上部烤后烟各3 kg，用于烤后烟叶物理性状、化学成分、质体色素含量、中性致香物质含量测定以及感官质量评定。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 NR、GS活性 NR活性测定参照Ferrario等[13]的方法，GS活性测定参照周忠新等[14]的方法。

1.3.2 物理性状 参照邓小华等[15]的方法测定。

1.3.3 化学成分 烟叶样品于50 ℃下烘干，研碎，并经孔径0.25 mm的过滤筛过滤，采用AAⅢ型连续流动化学分析仪(德国BRAN+LUEBBE公司生产)测定。

1.3.4 质体色素含量 参照邹琦[16]的方法测定。

1.3.5 中性致香物质含量 采用水蒸气蒸馏—二氯甲烷溶液萃取法进行前处理，采用美国HP5890Ⅱ-5972气质联用仪对烟叶样品中性致香物质含量进行定量分析[2]。

1.3.6 感官质量 将各处理样品中、上部叶分别去梗、切丝卷制单料烟，由红云红河烟草有限责任公司与河南农业大学5名评吸专家对其香气质、香气量、透发性、杂气、浓度、劲头、细腻度、刺激性、余味、回甜等进行评价。

1.4 数据处理

采用SSPS 17.0数据处理系统和Excel 2003进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 成熟期喷施NaHCO3对烟叶氮代谢关键酶活性的影响

2.1.1 不同质量浓度NaHCO3对烟叶NR、GS活性的影响 NR、GS为植物氮代谢的关键酶，其活性高低直接影响到植物的氮素利用效率[14-17]。2013年对成熟期生长过旺的烟株喷施不同质量浓度NaHCO3溶液，4 d后叶片的NR、GS活性见表1。由表1可见，随NaHCO3质量浓度的增大，NR、GS活性逐渐降低，且差异达到显著或极显著水平。试验过程中，5 g/L处理的烟叶与CK相比颜色变化不明显；20、25、30 g/L处理烟叶衰老较快，但叶片不能正常成熟落黄；10、15 g/L处理烟叶较快成熟落黄，烟叶正常烘烤。因此，选取10、15 g/L NaHCO3溶液进行小面积验证推广试验。

表1 不同质量浓度NaHCO3对烟叶NR、GS活性的影响

注：同列不同小、大写字母分别表示差异显著 (P<0.05)、极显著 (P<0.01)。

2.1.2 适宜质量浓度NaHCO3对烟叶NR、GS活性的影响 2014年选取适宜质量浓度(10、15 g/L)处理成熟期生长过旺的烟株。由表2可见，随时间推移，同一处理烟叶的NR、GS活性明显降低；同一时间，与0 g/L 处理相比，喷施10、15 g/L NaHCO3处理的烟叶NR、GS活性有不同程度的降低。喷施后4 d，10、15 g/L处理的烟叶NR活性为43.52～45.72 μg/(g·h)，较CK降低23.08%～26.78%，GS活性为0.19～0.26 ΔOD/(mg·h)， 较CK降低27.78%～47.22%；喷施后8 d，10、15 g/L处理的烟叶NR活性为33.72～37.60 μg/(g·h)，较CK降低33.19%～40.09%，GS活性为0.15～0.21 ΔOD/(mg·h)，较CK降低34.38%～53.13%。结果表明，烤烟成熟期喷施适宜质量浓度的NaHCO3，烟叶NR、GS活性极显著降低，且降低幅度随时间推进而增大，抑制氮合成代谢，促进烟叶成熟落黄。

表2 适宜质量浓度NaHCO3对烟叶NR、GS活性的影响

注：显著性分析为同一时间3个处理间比较，同列不同小、大写字母分别表示差异显著 (P<0.05)、极显著 (P<0.01)。

2.2 成熟期喷施NaHCO3对烤后烟叶质量的影响

2.2.1 物理性状 由表3可见，喷施NaHCO3处理烤后烟叶的叶长、叶宽、单叶质量、叶质重、含梗率等物理性状均极显著小于CK。其中，上部叶单叶质量17.61～18.91 g，较CK降低15.47%～21.28%，叶质重91.34～94.47 g/m2，较CK降低3.88%～7.06%；中部叶单叶质量15.87～17.65 g，较CK降低19.44%～27.57%，叶质重89.26～92.28 g/m2，较CK降低4.34%～7.47%。可见，烤烟成熟期喷施适宜质量浓度NaHCO3，烤后烟叶的单叶质量、叶质重均极显著降低，且NaHCO3质量浓度高的处理效果更明显。

表3 适宜质量浓度NaHCO3对烤后烟叶物理特性的影响

注：显著性分析为同一部位3个处理间比较，同列不同小、大写字母分别表示差异显著 (P<0.05)、极显著 (P<0.01)。

2.2.2 化学成分 由表4可见，与CK相比，NaHCO3处理烤后烟叶的蛋白质、烟碱、总氮含量极显著降低，还原糖、总糖含量极显著提高，且NaHCO3质量浓度高的处理变化幅度更大；钾含量提高，氯含量与CK较为接近；氮碱比、糖碱比、钾氯比更趋适宜。可见，烤烟成熟期喷施NaHCO3有利于降低烟叶蛋白质、烟碱、总氮含量，提高还原糖、总糖、钾含量，提高化学成分协调性。

表4 适宜质量浓度NaHCO3对烤后烟叶化学成分的影响

注：显著性分析为同一部位3个处理间比较，同行不同小、大写字母分别表示差异显著 (P<0.05)、极显著 (P<0.01)，表6同。

2.2.3 质体色素 由图1可见，喷施NaHCO3处理中、上部烟叶的绿素a、叶绿素b、叶绿素、类胡萝卜素含量整体上均低于CK，且15 g/L NaHCO3处理相对较低。可见，喷施适宜质量浓度NaHCO3有利于降低烤后烟叶的色素残留，且NaHCO3质量浓度高的处理残留更少。

图1 适宜质量浓度NaHCO3对烤后烟叶质体色素的影响

2.2.4 中性致香成分 由表5可见，NaHCO3处理烟叶的中性致香成分总量比CK高16.64%～37.22%。上部叶类胡萝卜素类、类西柏烷类、苯丙氨酸类、新植二烯含量以及中性致香成分总量均以15 g/L处理最高，而中部叶类胡萝卜素类、类西柏烷类、棕色化产物类、新植二烯含量以及中性致香成分总量均以10 g/L处理最高。可见，适宜质量浓度NaHCO3处理烤后烟叶的中性致香成分含量提高，且上部叶以15 g/L处理较高，中部叶以10 g/L处理较高，这可能是由于不同部位烟叶对NaHCO3的敏感度不同所致。

表5 适宜质量浓度NaHCO3对烤后烟叶中性致香成分含量的影响 μg/g

续表5 适宜质量浓度NaHCO3对烤后烟叶中性致香成分含量的影响 μg/g

2.2.5 评吸质量 由表6可见，NaHCO3处理烤后烟叶的香气质、透发性以及余味更好，香气量足，杂气、刺激性减小，浓度、劲头更适宜。NaHCO3处理的上部叶总分65.64～66.76，较CK提高9.09 %～10.95%;中部叶总分65.56～66.30，较CK提高8.02%～9.24%。可见，适宜质量浓度的NaHCO3处理有利于提高烟叶感官质量，上部叶以15 g/L处理较好，中部叶则以10 g/L处理较好。

表6 适宜质量浓度NaHCO3对烤后烟叶评吸质量的影响

3 结论与讨论

NaHCO3适宜质量浓度的推广试验表明，与CK 相比，喷施10、15 g/L NaHCO3后，烟叶的NR、GS活性降低较快，且随时间推后降低幅度增大，有效降低了氮合成代谢速率，促进生长过旺烟叶较快成熟落黄，这与武云杰等[22]的研究结果一致；烤后烟叶单叶质量、叶质重明显降低，这可能是由于喷施NaHCO3，氮素利用率降低，合成代谢减弱，叶片物质积累迅速转向物质分解所致；烤后烟叶蛋白质、烟碱、总氮含量降低，还原糖、总糖、钾含量提高，化学成分更为协调，这可能与NR、GS活性降低有关，NR、GS活性降低有利于烟叶氮代谢向碳代谢转变，促进含氮化合物分解、碳水化合物积累；烤后烟叶色素含量降低，且NaHCO3质量浓度越高，色素含量越低，这与郭传滨[9]的研究结果一致；烤后烟叶中性致香物质含量增加，评吸质量较好，其中，上部叶以喷施15 g/L NaHCO3效果较好，中部叶以喷施10 g/L NaHCO3效果较好。NR、GS活性降低控制了烟株氮合成代谢，色素等大分子物质较快分解，形成较多的香气前体物质。

综上所述，对成熟期生长过旺的烤烟喷施NaHCO3，NR、GS活性降低，且质量浓度以10、15 g/L较为理想，喷施后能够促进烟叶较快成熟落黄，且烤后烟叶单叶质量、叶质重降低，综合质量提高，这为解决生长过旺烟田烟株难以成熟落黄、烟叶质量较差的问题提供了新途径。

进一步深入研究NaHCO3等化学药剂对烟草代谢机制的影响，有利于更好地控制烟株生长后期的长势。由于我国种植烤烟品种多样，不同品种对化学药剂的敏感度不同，因此拓宽NaHCO3对不同烤烟品种的作用，更有利于化学方法推广应用于烟草，为我国烟叶成熟落黄提供更加便捷的方法。

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Effects of Bicarbonate on Nitrogen Metabolism at Maturity
and Quality of Flue-cured Tobacco

XU Dongya1,SUN Junwei2,ZHANG Tuan1,XU Fahua2,LUO Yunxia3,XU Yanxia3,SHI Hongzhi1*

(1.College of Tobacco Science,Henan Agricultural University/National Tobacco Cultivation,Physiology and Province,Dali 671000,China; 3.Midu Branch of Dali Tobacco Company of Yunnan Province,Midu 675600,China)

During the two years,2013 and 2014,in order to find a new way to promote the maturity and yellowing of overgrowing flue-cured tobacco leaves,with a variety named Honghuadajinyuan as the test material,different mass concentrations of bicarbonate solution were sprayed on the overgrowing tobacco plants at maturity,certain proper concentrations were singled out and promoted,and the effects of bicarbonate on the activity of two key kinds of enzyme,nitrate reductase(NR) and glutamine synthetase(GS) and the quality of flue-cured tobacco were studied.The results showed that spraying different concentrations of bicarbonate solution could decrease the activity of NR and GS effectively,and the greater the concentration,the higher the reduction;in addition,tobacco leaves yellowed fast,and turned easily roasted when the tobacco was treated with 1.0 g/L,1.5 g/L bicarbonate solution,indicating that 1.0 g/L,1.5 g/L were suitable concentrations.When the overgrowing tobacco plants were prayed with the suitable concentrations(10 g/L,15 g/L) of bicarbonate solution at maturity,the single leaf weight and leaf quality weight decreased by 15.47%—27.57% and 3.88%—7.47% respectively,the contents of protein,nicotine,total nitrogen decreased,reducing sugar,total sugar,potassium contents increased,chemical composition tended coordinated,pigment residue reduced,the content of neutral aroma components increased by 16.64%—37.22%,and the score of sensory quality increased by 8.02%—10.95%.Therefore,suitable concentrations(10 g/L,15 g/L)of bicarbonate solution were beneficial to promote maturity and yellowing of tobacco plants,improving the quality of flue-cured tobacco.

bicarbonate; flue-cured tobacco; maturity and yellowing; quality of tobacco

2015-12-06

云南省烟草公司科技项目(2013YN28)；烟草行业烟草栽培重点实验室项目(YCZP201501)

许东亚(1989- )，女，河南民权人，在读硕士研究生，研究方向：烟草栽培生理。E-mail:15138958120@163.com

*通讯作者：史宏志(1963- )，男，河南滑县人，教授，博士，主要从事烟草栽培生理研究。E-mail:shihongzhi88@163.com

S572

A

1004-3268(2016)07-0028-06