田阿林;周文康;温圣贤;黄国联;许清孝;李宏光魏晋南北朝志怪小说
【摘 要】胡舒立 背景
绿原酸是烟叶中最主要的酚类物质,与烤烟的泽、香气及质量密切相关.该文以绿原酸的遗传研究现状作为出发点,围绕生态、栽培和调制3个方面对影响烟草绿原酸含量的因素进行了分析,为有目的地改善烟叶香气品质、外观质量和服务生产实际提供理论依据. 【期刊名称】《安徽农学通报》
【年(卷),期】2016(022)017
【总页数】5页(P22-25,36)
【关键词】烤烟;绿原酸;转基因调控;生态因素;栽培措施;调制技术
【作 者】田阿林;周文康;温圣贤;黄国联;许清孝;李宏光
【作者单位】湖南农业大学教育学院,湖南长沙410128;湖南农业大学教育学院,湖南长沙4101
28;湖南农业大学教育学院,湖南长沙410128;湖南省郴州市烟草公司,湖南郴州423000;湖南省郴州市烟草公司,湖南郴州423000;湖南省郴州市烟草公司,湖南郴州423000
【正文语种】中 文
【中图分类】S572
烟叶中绿原酸含量占总多酚的75%～95%，在烤烟中含有3%或更高的绿原酸，是烟叶中含量最高的多酚化合物。绿原酸是产生烟草香气的重要成分之一，不仅直接影响烟叶颜，而且对烟气质量和香吃味也有间接影响，其降解产物还可以改善烟草制品的吸味，是衡量烟叶品质的重要指标［1］。提高烟草中绿原酸的含量，可以提高烟草的香气质、香气量及透发性，降低刺激性［2］，且绿原酸的含量与烟叶等级是相一致的，绿原酸含量越高，烟草制品等级也就越高。绿原酸在烟草行业中有重要应用，并且已经广泛应用于食品、保健、医药、日常生化用品等领域［3］。目前，国内外围绕着烟草绿原酸已经进行了大量研究，但多是与其他酚类物质结合在一起来分析，很少有单独将绿原酸作为一个研究主体来讨论的。笔者基于已开展的针对绿原酸的研究资料，系统地分析了绿原酸的积累在烤烟基因型间的不同及基因调控，并阐述了生态条件、栽培措施和调制技术等因素对烤烟绿原酸
含量的影响，以期为烟叶品质的提高和特优质烟叶的开发研究提供有益的参考。
1.1 烤烟基因型差异 烟草绿原酸有着定量的遗传差异，含绿原酸高的烟草品种，其后代的绿原酸含量也较高，反之亦然［4］。这说明烟草中绿原酸含量是受遗传基因控制的，品种间绿原酸水平的差异能够传递给后代，因此可以通过育种途径来选育绿原酸含量适宜的烟草品种。不同基因型间相比，多酚物质绝对含量的最高值是最低值的2～3倍，绿原酸相对含量最高值比最低值高20个百分点［5］。对河南中部烟区种植的4个烤烟品种初烤烟叶中的多酚成分进行了测定，发现中烟100的多酚总量、总绿原酸、绿原酸含量显著高于NC89、云烟85和云烟87，NC89次之，云烟85和云烟87的相对较低［6］；山东诸城、四川西昌两产区中烤烟总绿原酸含量均高于平均值的品种有NC89、净叶黄、中烟102、中烟98、云烟87、中烟14、单育2号、革新三号、09-53等，可作为高绿原酸含量亲本在育种中利用［5］。绿原酸的含量除了在不同基因型烤烟整体间存在差异外，在其不同部位间也有较大差异，表现为下部叶（X2F）＞中部叶（C3F）＞上部叶（B2F），而4-O-咖啡喹尼酸和新绿原酸为中部叶（C3F）≥下部叶（X2F）＞上部叶（B2F）［7］。绿原酸含量不仅在烟株不同部位叶片中存在着一定的差异，而且同一片烟叶中绿原酸的分布也呈现一定的规律性，绿原酸含量从尖端到基部逐渐降低，尖端的绿原酸含量为基部的2倍［8］。
1.2 转基因调控 随着对绿原酸生物合成途径的深入了解，通过转基因技术可增加烟草体内绿原酸的积累。烟草中过量表达tobHQT基因，烟草叶片中绿原酸的含量提高了10%以上，而且在过量表达tobHQT的转基因烟草中抗氧化胁迫和抗病毒能力有显著的提高［9］。朝鲜蓟中的HQT1基因在本明烟中瞬时过量表达，转基因烟草叶片中的绿原酸含量提高了大约3倍，朝鲜蓟中HQT1在普通烟草中稳定过量表达，能使烟草叶片中的绿原酸含量提高10倍以上［10］。研究表明［11］，与野生型相比，转NtC3H基因的烟草叶片中绿原酸的含量最高提高了3.6倍，最高含量达到1 167.1μg/g（鲜重）。这种变化很可能是由于对-香豆酸3-羟化酶（C3H）在次生代谢途径中起到的作用不仅仅是调节木质素的合成过程，也同时对绿原酸所在的合成途径中其他相关酶的表达产生了影响，促进其在烟草植株体内的累积［11］。说明C3H可能并不是直接催化生成绿原酸，而是合成过程的中间酶。
生态、品种及其互作对烤烟绿原酸含量变异的贡献率不同，生态对三者含量变异的贡献率分别为47%、18%、35%［12］。生态条件、生态与品种和栽培措施互作效应是影响烤烟绿原酸含量的关键因素，品种和栽培措施对绿原酸的含量亦有重要作用［13］，但环境因素对绿原酸累积的影响大明显于遗传因素［14］。
吴天石
2.1 光照 光周期对烟草不同器官内绿原酸的积累有重要作用，光照能诱导烟草体内绿原酸合成代谢水平的上升。光对烟草体内绿原酸含量的影响是通过光敏素来控制的。生长在冬季光照充足条件下的叶片中绿原酸含量较背阴条件下明显增高；夏季叶片中的绿原酸含量则比冬季增高一倍［15］。同一品种的烟草生长在温室中，由于温室中光照强度弱，绿原酸含量减少，补充短波紫外光时，烟叶绿原酸含量显著提高［16］。Tso等［17］研究表明，添加远红外光对增加烟叶内的绿原酸含量的促进作用尤为显著。成熟期烤烟上部叶施加UV-B（波长为280～320nm）能促进烟叶多酚含量的提高，增幅与UV-B强度成正比，但会抑制中部叶的绿原酸和芸香苷的合成，且降幅与UV-B强度成正比，随着UV-B强度增加烟叶绿原酸含量呈曲线下降趋势［18］。这可能与中部叶受到的UV-B强度弱于上部叶，多酚氧化酶和过氧化物酶含量升高，导致多酚氧化分解所致。由此看来紫外光在烟草绿原酸合成与积累过程中可能起关键作用。光照强度与烤烟的多酚（绿原酸和芸香苷）含量成正相关［18］。适度遮阴有利于红花大金元和中烟100的上部叶绿原酸合成，不利于K326上部叶绿原酸的合成；有利于红花大金元中部叶的绿原酸合成，不利于中烟100和K326上部叶绿原酸的合成；遮阴对于下部叶成熟期绿原酸的合成均有不良影响，并且一定范围内光强越低，绿原酸含量越少［19］。通过不同的LED获得单光，对生长中的烟草
进行光质处理，与白光相比，紫、蓝光促进了烟叶内的绿原酸合成和积累［20］。这与紫、蓝光处理促进了苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性增强，降低了过氧化物酶（POD）活性在某种程度上有一定的关系。
2.2 温度 烟草绿原酸含量的变化也与烟株的受寒温度有关，受过骤寒的烟株与对照烟株相比，除了根部以外部位的绿原酸浓度增大了4～5倍［21］，这可能是烟草抵御寒冷的应激反应。烟草成熟期以前，烟叶中总酚含量持续下降，但移栽-团棵期时较低温度（均温16℃）下的总酚含量维持在一个相对较高的水平，而到了团棵-现蕾期，较高的温度（均温25℃）更有利于总酚含量的维持；进入成熟期后，烟叶中的总酚含量开始逐渐升高，且较高的温度下的总酚积累量最多［22］。而在低温胁迫下，总酚含量持续降低［23］。因此，烟草生长期间前期稍低后期较高的气温条件更有利于多酚物质的积累，而前期高后期低的气温条件则不利于多酚物质的积累。
2.3 水分 绿原酸能够缓解逆境胁迫引起的膜脂过氧化，减少细胞膜损伤，从而可以保护细胞膜和细胞壁。干旱胁迫早期，总酚和木质素的积累量明显升高，在24h时达最大值，之后随胁迫时间的延长逐渐降低［24］。但干旱胁迫可能不会上调绿原酸含量，因为ABA
是调节干旱胁迫和盐胁迫的重要激素，而ABA没有明显上调绿原酸合成关键基因NtHQT1的表达［25］。
2.4 海拔 生长在高海拔地区的烟草绿原酸含量比生长在低海拔地区的高，这与紫外辐射较强有关。河南、山东、陕西、安徽、广东、湖南、江西、广西8省区的浓香型烤烟主产区范围内（海拔高度17～1 298m），绿原酸占多酚含量的比例与海拔高度成负相关和极显著负相关，且华中地区（海拔高度64～1 044m）烤烟绿原酸占多酚含量的比例与海拔高度成极显著和显著负相关［26］。李军营等［27］研究指出，绿原酸与海拔高度间的相关性没有达到显著水平，但多酚物质总量随海拔升高显著增加［28］，因此海拔可能对除绿原酸外的主要多酚类物质存在影响。目前，一些研究认为，绿原酸与海拔高度呈显著或极显著负相关［29］。而另一些研究则认为，高海拔有利于提高烟叶中除绿原酸外其他物质的含量［30］。导致这种差异的原因可能是因为海拔高度对绿原酸含量的影响存在阈值效应，且供试品种对海拔高度的敏感程度不同。
3.1 矿质营养 矿质元素的不平衡会影响绿原酸在烟株中的积累，增加氮肥施用量是否促进绿原酸的积累尚存在争议［31-32］。但烟草成熟中后期，适当增加硝态氮比例，能明显
电视新闻评论提高绿原酸含量，改善烤烟烟叶香气风格［33］。磷肥的施用量增加，烟叶中绿原酸、芸香苷和莨菪亭的含量也增加，增施钾肥对多酚类化合物含量影响较小［16］。但分次施钾肥能够提高烟叶总酚、绿原酸含量［34］。主要营养元素缺乏会对烤烟主要香气前体物造成严重影响，缺N、缺K、缺P、缺Mg对绿原酸合成代谢极为不利，缺P抑制烟叶绿原酸合成代谢影响最大，缺Mg、缺K其次，缺N影响最小［35］，缺Ca的烟叶中绿原酸含量低。但缺B可以导致烟株体内积累大量酚酸［36］。因此，在烤烟生产中后期保持N、P、K、Mg、Ca的合理供应，进一步研究平衡施肥，对提高烤烟香气量和烟叶品质至关重要。盐胁迫对烤烟绿原酸含量也存在影响。适度NaCl（350mmol/L）胁迫处理下鲜烟叶绿原酸等多酚物质含量增加，且与PAL活性变化密切相关，但过度（700mmol/L）胁迫增幅较小，可能因为严重的胁迫会将绿原酸氧化形成其他物质［37］。废都性描写
3.2 有机质 土壤有机质对烤烟品质形成有重要影响，能较好地改善烟叶内在品质。烟叶绿原酸含量随土壤有机质含量增加呈先升高后降低的趋势，但差异不显著，而烟叶多酚总量随土壤有机质含量增加递增，高有机质组的烟叶多酚总量显著高于低有机质组（P＜0.05）［44］。这可能是因为土壤有机质主要影响莨菪亭和芸香苷含量［38］。赵铭钦等［39］的研究表明，增施有机质可以使烟叶中绿原酸含量明显增加，以增施发酵后的豆浆
最好，其次是增施豆参，而增施芝麻和香油的效果较差。
阿比多尔3.3 植物生长调节剂 植物生长调节剂对烟草绿原酸的合成及积累有很大影响，喷施萘乙酸（NAA）可降低绿原酸含量。茉莉酸甲酯（MeJA）、生长素（IAA）、独角金内酯类似物（GR24）、6-苄氨基腺嘌呤（6-BA）和赤霉素（GA）能明显上调NtHQT1基因的表达，脱落酸（ABA）对基因表达没有明显作用［25］。因此，推测MeJA、IAA、GR24、6-BA 和GA能够上调绿原酸含量。打顶后涂抹IAA可以降低烟叶中多酚类化合物含量，降低程度与涂抹次数有关［40］。目前，关于IAA、NAA、GA等植物生长调节剂的适宜浓度、作用时期及作用机制仍需进一步深入系统的研究［41］。
