烤烟新品系‘狮柳烟’的特征特性及SSR分子标记鉴定

2022-07-14李显富杨惠安雪琴王陈梓骏戴秀梅张建奎

农学学报 2022年1期

关键词：烤烟

李显富杨惠安雪琴王陈梓骏戴秀梅张建奎

摘要：為了培育烤烟新品种，提高烟叶产量和质量，满足烟草生产对烤烟新品种的需求，本研究从贵州省石阡县栽种多年的地方烟草品种中系统选育出了优良烤烟新品系‘狮柳烟’。以烤烟主栽品种‘K326’和‘云烟87’作为对照，通过连续三年田间试验和实验室品质测试，对‘狮柳烟’的植物学性状、农艺性状、经济性状、烟叶外观质量、物理指标、化学成分、感官评吸质量进行评价，并建立其SSR分子标记。结果表明，‘狮柳烟’平均单株留叶数24片/株，分别比‘K326’、‘云烟87’多3片/株、5片/株；平均单产2233.4 kg/hm2，均价24.47元/kg，产值54434.2元/hm2，上等烟率51.11%，上中等烟率94.81%，经济指标优于‘K326’和‘云烟87’；烟叶颜色为柠檬黄，外观品质较好，化学成分协调性好，感官评吸品质优于对照；SSR分子标记引物PT3024、PT40021可以稳定地在‘狮柳烟’与‘K326’和‘云烟87’之间扩增出特异性条带。因此，‘狮柳烟’产量高、质量优，是一个高产优质烤烟新品系。

关键词：烤烟（Nicotiana tabacum L.）；选择育种；‘狮柳烟’；SSR分子标记

中图分类号：S572文献标志码：A论文编号：cjas20191200290

Identification of Characteristics and SSR Molecular Markers of A New Flue-cured Tobacco Strain‘Shiliuyan’

LI Xianfu1， YANG Hui2， AN Xueqin1， WANG Chenzijun2， DAI Xiumei2，3， ZHANG Jiankui2，3（1Tongren Branch of Guizhou Tobacco Corporation， Tongren 554300， Guizhou， China；2College of Agronomy and Biotechnology/ Engineering Research Center of Southern Upland Agriculture， Ministry of Education， Southwest University， Chongqing 400715， China；3Chongqing Tobacco Science Research Institute， Chongqing 400715， China）

Abstract： The objective is to breed new varieties of flue-cured tobacco， improve the yield and quality of tobacco leaves and meet the needs of tobacco production. A new flue-cured tobacco strain‘Shiliuyan’was selected from the local tobacco varieties planted in Shiqian County of Guizhou Province. Using the main commercial varieties‘K326’and‘Yunyan87’as control， the botanical characters， agronomic traits， economic characters， appearance quality， physical indexes， chemical components and sensory evaluation quality of tobacco leaves of‘Shiliuyan’were evaluated through field tests and laboratory quality tests of three consecutive years. The SSR molecular markers of‘Shiliuyan’were also established. The results showed that the number of effective leaves per plant of‘Shiliuyan’was 24， 3 leaves more than‘K326’and 5 leaves more than‘Yunyan87’， respectively. The economic indicators of‘Shiliuyan’， including the yield of 2233.4 kg/hm2， average price of 24.47 Yuan/kg， production value of 54434.2 Yuan/hm2， the rate of superior grade leaves of 51.11% ， the rate of superior and middle grade leaves of 94.81% ， were better than those of‘K326’and‘Yunyan87’. The color of tobacco leaves of‘Shiliuyan’was lemon yellow， and the strain had good appearance quality， good coordination of chemical components and better sensory evaluation quality than those of the control. The SSR molecular marker primer PT3024 and PT40021 could stably amplify specific bands among‘Shiliuyan’，‘K326’and‘Yunyan87’. In brief，‘Shiliuyan’is a new flue-cured tobacco strain with high yield and good quality of tobacco leaves.

Keywords： Flue-cured Tobacco （Nicotiana tabacum L.）； Selection and Breeding；‘Shiliuyan’； SSR Molecular Marker

0引言

烟草品种是烟叶生产的基础，通过品种改良提高烟叶品质和产量，以满足卷烟工业的要求，是一条投资少、收效大的途径。据报道，烟草品种对烟叶产量的贡献率约为20%～35%，对烟叶品质的贡献率高达50%[1-2]。中国烟草生产长期以来一直存在栽培品种单一化问题，目前主要推广烤烟品种局限在‘云烟87’、‘K326’等少数品种，其中，‘K326’是美国诺斯朴金种子公司（Northup King Seed Company）于1981年育成的烤烟良种，由杂交组合McNair 225（McNair30×NC95）杂交选育而成，中国于1985年从美国引进了该品种[3]，1989年通过全国烟草品种审定委员会审定后开始推广，至今在中国已经推广栽培了35年；‘云烟87’是云南省烟草农业科学研究院从云烟二号与‘K326’的杂交后代中系谱选择而成的烤烟品种，2000年通过全国烟草品种审定委员会审定[4]，在中国已经推广应用了20年。‘K326’和‘云烟87’这2个品种不仅推广年限长，而且还存在较强的亲缘关系，已出现抗病性、烟叶产量和品质下降的问题。中国烟区面积大，幅员广阔，生态条件差异大，急需各地因地制宜选育当地的特色烤烟品种，以满足生产需求。选择育种（selection breeding）是根据育种目标，对现有品种群体中出现的自然变异类型进行选择鉴定和比较试验，培育作物新品种的育种途径，是最早应用于育种实践，而现在和将来仍不失其应用价值的育种途径。本研究采用选择育种途径，从贵州省石阡县本庄镇狮柳村栽种多年的地方烟草品种中系统选育出了一个优良烤烟新品系‘狮柳烟’。对烤烟新品系‘狮柳烟’的性状表现及其特异性进行鉴定，为其进一步应用奠定基础。

1材料与方法

1.1参试品种（系）

烤烟新品系‘狮柳烟’由贵州省烟草公司铜仁市公司从贵州省石阡县本庄镇狮柳村栽种多年的地方烟草品种中选出优良单株，2013—2016年分别于春秋两季在贵州铜仁和海南陵水两地加代，经进一步单株选择、套袋自交保纯选育而成。本研究以全国性烤烟推广品种‘K326’作为主对照，以西南地区的烤烟主栽品种‘云烟87’为副对照。

1.2试验方法

1.2.1田间试验方法2016—2018连续3年在贵州铜仁进行品种比较试验，试验地位于松桃县大兴镇，土壤类型为黄泥土，海拔730 m，试验地土地平整，肥力均匀。试验采用随机区组设计，3次重复。

1.2.2植物学与农艺性状调查方法依据中国烟草行业标准《YC/T 142—2010烟草农艺性状调查方法》，根据参试品种（系）的整体表现，定性调查参试品种（系）的株型、叶形、叶耳、叶面、叶尖、叶缘等植物学性状。每个试验小区选择20株，定量测定株高、茎围、节距、有效叶数、腰叶长、腰叶宽、大田生育期等农艺性状指标。

1.2.3经济性状调查方法在烟叶生长成熟后，分品种（系）、按小区进行采收、烘烤、分级、称重，以此计算经济性状指标。

烟叶采收根据烟叶田间长势长相，严格把握烟叶田间成熟度，按照“按部位采收、多熟多采、少熟少采、不熟不采”的原则。下部叶适时早收，成熟标准宜宽；中部叶适熟采收，成熟标准宜严；上部叶充分成熟采收，顶部4～6片叶成熟后集中一次采烤。

烟叶烘烤采用三段式烘烤工艺进行烘烤，第一阶段为变黄阶段，高温高湿变黄，高温充分变黄；第二阶段为定色阶段，低温低湿定色，缓慢升温定色；第三阶段为干筋阶段，重视湿球温度，降低干筋温度。

烟叶分級依据中国烟草行业标准《GB/T 2635—1992烤烟》对烟叶进行分组、分级。上等烟包括11个等级，中等烟包括19个等级，下等烟包括12个等级。烟叶分级后对不同品种（系）、不同小区、不同等级的烟叶分别进行称重，计算单位面积产量（kg/hm2）、单位面积产值（元/hm2）、均价（元/kg）、上等烟比例（%）、中等烟比例（%）。计算见公式（1）～（5）。

1.2.5烟叶化学成分测定测定了烟叶样品的总糖、还原糖、总植物碱、总氮（N）、钾（K2O）、氯（Cl）、石油醚提取物、总粒相物含量，并计算了糖碱比值、氮碱比值、钾氯比值。其中，总糖、还原糖、总植物碱、总氮（N）、钾（K2O）、氯（Cl）含量的测定均采用连续流动法，分别依据烟草行业标准YC/T 159—2002、YC/T 160—2002、YC/ T 161—2002、YC/T 217—2007、YC/T 162—2011。石油醚提取物的测定以石油醚为提取剂，用索氏提取器进行提取，依据质量法公式计算石油醚提取物含量[5]。总粒相物含量测定方法是将烟叶切丝并卷制成单料烟支，采用中国烟草行业标准《YC/T 29—1996卷烟用常规分析用吸烟机测定总粒相和焦油》规定的方法进行测定。

1.2.6烟叶感官质量评价依据烟草行业标准YC/T 138—1998、GB 5606.4—2005规定的方法，从香型、劲头、浓度、香气质、香气量、余味、杂气、刺激性、燃烧性、灰色等方面评价各参试品种（系）的感官质量，其中，香型、劲头、浓度采用定性判断，其余指标采用打分评价，各指标分值分别为香气质15分，香气量20分，余味25分，杂气18分，刺激性12分，燃烧性5分，灰色分5，总分100分。

1.2.7 SSR分子标记鉴定分子标记鉴定所用的基因组DNA的提取采用改良CTAB法，引物为本实验室筛选出的15对烟草SSR核心引物，其中引物PT20213、PT30021、PT30028、PT30159、PT30224、PT30259、PT30380、PT30399、PT30403、PT30424、PT30470、PT40021、PT40024、PT30421的序列参见文献[6]，PT30368引物序列为TCACCAATTATGCCGATTCA、CACACACTTGTTTGGAATTGAGA。用System-9700型扩增仪进行PCR扩增。扩增体系为10μL，包括PCR Mix 5μL，正反引物各0.5μL，模板DNA 1μL。PCR扩增程序为94℃5 min，94℃30 s，55℃30 s，72℃30 s，35个循环，72℃10 min。用2%琼脂糖凝胶对扩增产物进行电泳，然后照相、读取记录特征谱带。

1.3数据处理

采用田间试验统计方法处理数据。

2结果与分析

2.1烤烟新品系‘狮柳烟’的主要植物学性状和农艺性状表现

从主要植物学性状和农艺性状的比较（表1）可以看出，‘狮柳烟’的株型为筒形，叶片为长椭圆形，叶耳较小，叶面较皱，叶尖为急尖，叶缘较平，与对照品种‘K326’和‘云烟87’相比存在明显的差异。‘狮柳烟’的平均株高125 cm，显著高于‘K326’（106 cm）和‘云烟87’（115 cm）；其茎围9.5 cm，比‘K326’（9.2 cm）和‘云烟87’（8.8 cm）更粗；其节距5.0 cm，介于‘K326’（4.7 cm）和‘云烟87’（5.1 cm）之间。叶片数多是‘狮柳烟’的1个显著特征，其有效叶片数平均为24片/株，显著多于‘K326’（21片/株）和‘云烟87’（19片/株），具备了现阶段烟叶等级结构调整的足够有效叶，从而保障了单位面积效益稳定。‘狮柳烟’的叶片较大，腰叶长86 cm，腰叶宽40 cm，都大于对照品种‘K326’和‘云烟87’。‘狮柳烟’的大田生育期为130天，顶叶采收时间比‘云烟87’晚5天，与‘K326’相同。

2.2烤烟新品系‘狮柳烟’的主要经济性状表现

从‘狮柳烟’与对照品种‘K326’和‘云烟87’的主要经济性状表现（表2）可以看出，‘狮柳烟’的烟叶产量2016—2018年连续3年都居第1名，都比对照品种‘K326’和‘云烟87’增产，3年平均单产为2233.4 kg/hm2，显著高于‘K326’的1740.2 kg/hm2和‘云烟87’的1448.7 kg/hm2，比‘K326’和‘云烟87’的增产幅度分别达到28.35%和54.17%；‘狮柳烟’的烟叶产值也连续3年位居第1名，3年平均产值为54434.2元/hm2，显著高于‘K326’的38628.8元/hm2和‘云烟87’的31667.5元/hm2，比‘K326’和‘云烟87’的增收幅度分别达到40.92%和71.89%；‘狮柳烟’的烟叶均价也连续3年位居第1名，3年平均均价为24.47元/kg，比‘K326’的22.25元/kg和‘云烟87’的21.96元/kg分别增加了2.22、2.51元/kg；‘狮柳烟’的上等烟率连续3年位居第1名，3年平均为51.11%，分别比对照‘K326’（44.88%）和‘云烟87’（42.14%）提高了6.23和8.97个百分点；‘狮柳烟’的上中等烟率2016—2017年都位于第1名，2018年低于‘K326’位居第2位，3年平均值为94.81%，分别比对照‘K326’（87.84%）和‘云烟87’（84.97%）提高了6.97和9.84個百分点。可以看出，‘狮柳烟’的经济性状表现非常优异且稳定，显著优于对照品种‘K326’和‘云烟87’。

2.3烤烟新品系‘狮柳烟’的原烟外观品质表现

从‘狮柳烟’与对照品种‘K326’和‘云烟87’的原烟外观品质和物理特性比较可以看出（表3），‘狮柳烟’的成熟度较好，与‘K326’和‘云烟87’一致；油分为“稍有”，比对照品种表现稍差；叶片厚度与‘云烟87’相当，比‘K326’稍薄；叶片结构疏松，与对照品种一致；烟叶颜色为柠檬黄，比‘K326’和‘云烟87’稍淡；单叶质量9.5 g，比‘云烟87’（9.3 g）稍重，比‘K326’（10.0 g）稍轻；含梗率较高34.0%，高于‘K326’（33.7%）和‘云烟87’（33.0%）。

2.4烤烟新品系‘狮柳烟’的化学成分表现

从‘狮柳烟’与对照品种‘K326’和‘云烟87’的化学成分可以看出（表4），‘狮柳烟’的总糖、还原糖、总植物碱、总氮、钾、氯等常规化学成分的含量及糖碱比、氮碱比、钾氯比均处于优质烟叶的标准范围内。‘狮柳烟’的总糖含量（30.89%）和还原糖含量（22.18%）比‘K326’和‘云烟87’稍低，总植物碱含量（2.14%）和氯含量（0.36%）介于‘K326’和‘云烟87’之间，总氮含量（1.62%）和钾含量（2.73%）稍高于‘K326’和‘云烟87’，‘狮柳烟’的总糖、还原糖、钾含量的适宜性比对照更优。‘狮柳烟’的糖碱比、氮碱比、钾氯比均处于优质烟叶的标准范围，糖碱比（10.36）介于‘K326’和‘云烟87’之间，氮碱比（0.76）和钾氯比（7.58）比‘K326’和‘云烟87’稍高，化学成分协调性比对照更优。‘狮柳烟’的石油醚提取物含量为6.02%，高于‘K326’和‘云烟87’，更有利于卷烟香气的提升。‘狮柳烟’的总粒相物含量28.3 mg，低于‘K326’和‘云烟87’，抽吸安全性更好。

2.5烤烟新品系‘狮柳烟’的感官评吸表现

从‘狮柳烟’与对照品种‘K326’和‘云烟87’的感官评吸结果（表5）可以看出，‘狮柳烟’的香型为中间香型，与‘云烟87’相同，不同于‘K326’的中偏清香型；‘狮柳烟’的劲头适中，与‘K326’和‘云烟87’相当；烟味浓度比‘K326’和‘云烟87’稍高；香气质、香气量、余味、杂气、刺激性、灰色的评价得分高于对照‘K326’和‘云烟87’，燃烧性得分与‘K326’和‘云烟87’相同，评吸总分为79.2分，高于‘K326’（76.7分）和‘云烟87’（75.7分），感官评吸质量总体评价优于对照品种‘K326’和‘云烟87’。

2.6烤烟新品系‘狮柳烟’的主要栽培与烘烤技术

‘狮柳烟’苗期长势强，生长整齐，自然条件下高抗气候斑，抗黑胫病、赤星病，中抗普通花叶病；需肥量比‘K326’和‘云烟87’稍低，一般施纯氮97.5 kg/hm2，氮：磷：钾比例为1：1：5：2.5为宜；适当增施钾肥和有机肥；栽植规格110 cm×（60～65） cm，田烟栽13500株/hm2，旱地栽15000株/hm2。大田生育期130天，足叶打顶，留叶数20～22片。注意坚持成熟采烤（较一般品种推迟2～3天采摘），采用三段式烘烤，变黄期温度39～40℃，定色期温度47～48℃，在50～54℃延长烘烤时间，将叶肉基本烤干，以增加香气量，干筋期在68℃以下。

2.7烤烟新品系‘狮柳烟’的SSR分子标记鉴定

用本实验室筛选出的15对烟草SSR核心引物对‘狮柳烟’与对照品种‘K326’和‘云烟87’进行PCR扩增，引物PT3024、PT40021得到了稳定的特征条带（图1），能够把‘狮柳烟’与对照品种‘K326’和‘云烟87’鉴别区分。3讨论

本研究从贵州省石阡县本庄镇狮柳村栽种多年的地方烟草品种中选出优良单株，经系统选育育成了烤烟新品系‘狮柳烟’，是烟草选择育种的又一个成功案例。选择育种是从现有品种群体中出现的自然变异类型中通过系统选择培育出优良新品种的育种方法，是烟草育种的重要育种途径之一，其变异来源包括3个方面，其一是作物品种在繁殖推广和引种过程中，不可避免地会发生异交，即使是自花授粉作物，其异交率也有1%～4%，而自然异交必然会引起基因重组，从而出现一些新的重组基因型；其二是作物品种在繁殖和种植过程，由于环境条件的作用，如受营养、温度、天然辐射、化学物质等补贴因素的影响，会发生突变；其三是新育成品种往往存在一些性状或基因位点并未达到真正的纯合程度，以至在开始推广后仍然产生分离现象[7]。自然变异的产生为育种提供了素材，中国从推广面积较大、推广时间较长的烟草品种‘红花大金元’‘K326’等品种中通过选择育种育成了一批品种。

来自‘大金元’系统的品种有‘红花大金元’[8]、‘中烟103’[9]、‘中烟104’[10]、‘遵烟6号’[10]、‘南江3号’[11]等。在中国长期较大面积推广种植的烤烟品种‘红花大金元’是1962年云南省路南县路美邑村烟农从‘大金元’变异株中选出的，因花色深红而得名[8]。‘中烟103’[9]、‘中烟104’[10]是中国农科院烟草研究所从‘红花大金元’中选择变异株育成。贵州省遵义市遵义县从‘红花大金元’品种中获得的自然变异株，经多年系统选育，育成了‘遵烟6号’[11]。贵州省烟草公司从开阳县米坪乡大坝村下湾组田间种植的‘红花大金元’群体中选择自然变异株育成了烤烟新品种‘南江3号’[12]。

来自‘K326’系统的品种有‘粤烟96’等[13]。广东省烟草南雄科学研究所从‘K326’大田变异株中，利用系统选育技术，育成了烤烟新品种‘粤烟96’[13]。本团队从‘K326’品种中选择优良变异单株育成了烤烟新品系‘片片黄’[14]。

来自‘G28’系统的品种有‘韭菜坪2号’[15]。贵州毕节地区烟草公司在赫章县原种植的美国引进品种‘G28’的大田生产中，对叶片数、叶片大小和抗病性变异单株进行选择，育成了‘韭菜坪2号’[15]。

来自‘NC89’系统的品种有‘豫烟8号’[16]。河南省烟草公司驻马店市公司在病毒病严重侵染的‘NC89’烟田中筛选变异单株，经系统选育，育成了‘豫烟8号’[16]。

来自‘云烟85’、‘云烟87’的品种有‘兴烟1号’[17]等。贵州省烟草公司黔西南州公司从当地‘云烟85’烟田选择多叶突变单株，育成了多叶型烤烟品种‘兴烟1号’[17]。本团队从‘云烟87’中选择出了突变体新品系[6]。

本研究报道的‘狮柳烟’与上述突变体来源不同，它是贵州省烟草公司铜仁市公司从贵州省石阡县本庄镇狮柳村栽种多年的地方烟草品种中选出的优良单株，2013—2016年分别于春秋两季在贵州铜仁和海南陵水两地加代，进一步单株选择、套袋自交保纯、培育而成。经SSR分子标记鉴定，用引物PT3024、PT40021可以稳定地在‘狮柳烟’与当地主栽推广品种‘K326’和‘云烟87’之间扩增出特异性条带，表明‘狮柳烟’具有遗传特异性。‘狮柳烟’苗期长势强，生长整齐，自然条件下高抗气候斑，抗黑胫病、赤星病，中抗普通花叶病。2016—2018年连续3年试验中，‘狮柳烟’平均单产达到2233.4 kg/hm2，均价为24.47元/kg，产值为54434.2元/hm2，上等烟率为51.11%，上中等烟率为94.81%，经济指标优于对照品种‘K326’和‘云烟87’。‘狮柳烟’适应性较强，可在800 m海拨以上、不同土壤及肥力的烟地推广种植。‘狮柳烟’易烘烤，烟叶外观品质较好，化学成分协调性好，感官评吸品质优于对照品种‘K326’和‘云烟87’。‘狮柳烟’的一个显著特点是叶片数多，单株留叶数3年平均达到24片/株，比‘K326’多3片/株，比‘云烟87’多5片/株，随着烟叶等级结构调整该品种优势尤为突出，进入上等烟收购叶片数8～ 10片，中等烟收购叶片8～9片，单位面积效益显著。在大田生产中种植1000株‘狮柳烟’相当于种1700株‘云烟87’的总产值，是农业增收的理想品种。下一步将申请参加全国烟草区域试验、生产试验、农业评审和工业评价，力争早日通过全国烤烟品种审定并在生产上推廣应用。

4结论

‘狮柳烟’是从贵州省石阡县本庄镇狮柳村栽种多年的地方烟草品种中选出优良单株经系统选育而成，与对照品种‘K326’和‘云烟87’具有SSR分子标记遗传特异性；‘狮柳烟’有效留叶数较多，平均24片/株，烟叶产量和产值较高，平均单产2233.4 kg/hm2，均价24.47元/kg，平均产值54434.2元/hm2；‘狮柳烟’烟叶质量较优，上等烟率为51.11%，上中等烟率为94.81%，外观品质较好，化学成分协调性好，感官评吸品质优于对照品种‘K326’和‘云烟87’。因此，‘狮柳烟’是一个高产优质烤烟新品系。

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