光質(zhì)對(duì)烤煙葉片代謝物質(zhì)積累及煙苗發(fā)育的影響.pdf

1、煙葉品質(zhì)一直是煙草科技工作者們所關(guān)注的核心內(nèi)容，其在很大程度上受制于其所生長的生態(tài)環(huán)境，故而，有“生態(tài)決定特色”的觀點(diǎn)。在眾多生態(tài)因子中，光是影響植物生長代謝最重要的環(huán)境因子之一，其對(duì)植物的光合作用、形態(tài)建成、根系發(fā)育、物質(zhì)代謝及基因表達(dá)等均有顯著影響。
　　為明確光照對(duì)煙葉質(zhì)量風(fēng)格特色形成及煙苗生長發(fā)育的影響，本研究測(cè)定、分析了不同植煙區(qū)太陽光譜輻射及其緯度和垂直地帶性變化特征;研究了不同產(chǎn)區(qū)太陽光譜輻射在烤煙大田生育期的變化特

2、征及其與煙葉致香物質(zhì)間的相關(guān)關(guān)系;利用不同LED光源研究了不同單色光對(duì)煙草葉片代謝輪廓的影響;在水培條件下系統(tǒng)研究了紅、藍(lán)單色光對(duì)煙苗生長發(fā)育及生理特性的影響;進(jìn)一步研究了紅、藍(lán)單色光調(diào)控?zé)熋鐐?cè)根發(fā)育的作用機(jī)理。本研究獲得主要結(jié)果如下:
　　(1)測(cè)量并分析了天柱（貴州）、遵義（貴州）、黔西（貴州）、貴定（貴州）、開陽（貴州）、余慶（貴州）、盤縣（貴州）、威寧（貴州）、道真（貴州）、臨朐（山東）、武?。ㄖ貞c）、巫山（重慶）、諸城（

3、山東）、桑植（湖南）、旬陽（陜西）15個(gè)站點(diǎn)2012年4月28日至9月21日的太陽光譜特征。分析結(jié)果表明:紫外輻射占太陽總輻射的比例為2.9％～10％，可見光輻射占太陽總輻射的比例為44.3％～48.9％，紅外輻射所占太陽總輻射的比例為44.7％～51.2％。所有分光輻射中紫外輻射占太陽總輻射的比例日間變化最大，最不穩(wěn)定?？梢姽獗壤谌臻g變化最小，是太陽光譜中最穩(wěn)定的波段。紫外輻射比例分別與緯度、海拔呈顯著的正、負(fù)相關(guān)，而藍(lán)光輻射比例與

4、之相反。各分光輻射比例的穩(wěn)定性與海拔、緯度間未表現(xiàn)出顯著的相關(guān)關(guān)系。各地太陽總輻射高峰出現(xiàn)的月份不盡相同，受海拔、緯度的影響不明顯。各地紅外輻射與太陽總輻射均表現(xiàn)出極顯著的正相關(guān)關(guān)系，可見光輻射與之相反。紫外輻射比例與總輻射在絕大多數(shù)地方表現(xiàn)出極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，但在余慶的狀況與之相反，在武隆、諸城、巫山、臨朐和天柱5個(gè)地方未見二者間存在顯著的相關(guān)關(guān)系;
　　(2)為研究太陽光譜對(duì)烤煙致香物質(zhì)的影響，測(cè)定了2012年19個(gè)植煙區(qū)烤

5、煙大田生育期太陽光譜輻射量，同時(shí)測(cè)定了對(duì)應(yīng)觀測(cè)站點(diǎn)初烤煙葉致香物質(zhì)的含量，采用典型相關(guān)分析方法研究了不同生育時(shí)期太陽總輻射及各分光輻射與烤煙致香物質(zhì)間的相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明:在烤煙全生育期，各觀測(cè)站點(diǎn)太陽總輻射量及各分光輻射量差異明顯;各站點(diǎn)太陽總輻射量和各分光輻射量在不同生育時(shí)期的分布明顯不同;各站點(diǎn)太陽分光輻射量所占太陽總輻射的比例不盡相同;除綠光外，各分光輻射與煙葉致香物質(zhì)間均存在顯著的典型相關(guān)關(guān)系;不同波段光譜均為煙葉成熟后期的輻

6、射量與煙葉化學(xué)成分有較強(qiáng)的相關(guān)性，在成熟前期未發(fā)現(xiàn)任何波段的光譜輻射與化學(xué)成分的相關(guān)關(guān)系，伸根期的紫外光、紅光輻射和旺長期的藍(lán)光、紅光、紅外光輻射也與煙葉化學(xué)成分存在顯著的相關(guān)關(guān)系;
　　(3)為深入研究植物葉片對(duì)不同光質(zhì)的代謝應(yīng)答，在煙草(Nicotiana tabacum L.)上部葉片生理成熟期給以白、紫外A、藍(lán)、綠、黃、紅6種LED燈光處理，并采用非靶標(biāo)及靶標(biāo)性代謝物質(zhì)檢測(cè)手段，研究了不同光質(zhì)處理下煙草葉片代謝輪廓的差異。

7、結(jié)果表明:(1)非靶標(biāo)檢測(cè)方法共檢測(cè)到了68種GC/MS（氣相色譜/質(zhì)譜）穩(wěn)定的代謝產(chǎn)物，在PLS-DA得分圖中，第一、第二主成分將6種光處理的樣品明顯分開;68種物質(zhì)中有61種在質(zhì)譜庫中得到鑒定，其中45種代謝物質(zhì)含量在不同光處理間存在顯著性(P＜0.05)差異，主要為有機(jī)酸類、糖類、TCA循環(huán)中間產(chǎn)物、氨基酸類等初級(jí)代謝產(chǎn)物;差異性代謝物的熱力圖及聚類分析將其分為5類，同時(shí)也將6個(gè)處理明顯分開，其中紅、藍(lán)光處理差異最為明顯，除B類物

8、質(zhì)，其他4類均以紅光處理高于藍(lán)光處理;(2)靶標(biāo)性檢測(cè)方法測(cè)定了3種生物堿、5種多酚及茄尼醇的含量，4種（加上非靶標(biāo)測(cè)定到的煙堿）生物堿在不同光質(zhì)處理間變化趨勢(shì)一致，紅光和黃光明顯促進(jìn)了生物堿積累;莰菲醇基蕓香苷和蕓香苷在不同處理間變化趨勢(shì)一致，以藍(lán)光處理最低，黃光最高，光質(zhì)對(duì)其他3種多酚的影響各異;黃光明顯抑制了茄尼醇的積累，藍(lán)光處理葉片中茄尼醇含量最高;
　　(4)為培育壯苗及優(yōu)化煙草育苗光環(huán)境提供依據(jù)，以烤煙品種K326為材

9、料，在水培條件下，研究了兩種單色光處理對(duì)煙草幼苗生長發(fā)育及生理特性的影響。結(jié)果表明，與對(duì)照白光處理相比，紅光處理下的煙苗葉片面積和地上部鮮重均顯著增加，增幅分別為49.8％和48.8％，而藍(lán)光明顯抑制了葉片的發(fā)育;藍(lán)光處理下的煙苗莖稈的高度顯著增加，增幅為59.2％，而紅光明顯抑制了煙苗莖稈的伸長;就根系而言，紅光處理下煙苗根系鮮重、一級(jí)側(cè)根數(shù)量、二級(jí)側(cè)根數(shù)量及根系表面積均顯著高于白光對(duì)照和藍(lán)光處理;不同光質(zhì)處理下，煙苗葉片中葉綠素和類

10、胡蘿卜素含量大小依次均為:白光＞紅光＞藍(lán)光;紅光和藍(lán)光處理下煙苗的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度均略低于對(duì)照白光處理，但紅光處理煙苗光合速率降低是由非氣孔因素限制所致，而藍(lán)光處理則可能是由氣孔導(dǎo)度降低所致;
　　(5)光是調(diào)控植物生長發(fā)育重要的生態(tài)因子之一，但目前關(guān)于光質(zhì)調(diào)控側(cè)根發(fā)育的機(jī)理仍不清楚。本文我們研究了煙草幼苗側(cè)根發(fā)育對(duì)紅、白、藍(lán)3種光質(zhì)的應(yīng)答。與白、藍(lán)光相比，在光處理的第9、12天，紅光顯著提高了煙苗一級(jí)側(cè)根數(shù)量和二級(jí)側(cè)根密度。

11、生長素測(cè)定結(jié)果顯示，與其他兩種光處理相比，紅光處理下的煙苗根系中生長素(IAA)含量明顯增加，葉片中IAA含量則顯著降低，這一結(jié)果暗示紅光可能促進(jìn)了IAA由葉片向根系轉(zhuǎn)運(yùn)。另外，煙苗根莖結(jié)合處及二級(jí)側(cè)根區(qū)的DR5∷GUS表達(dá)水平也以紅光處理最高。施用生長素極性運(yùn)輸抑制劑NPA（N-1-naphthylphthalamic）可使紅光處理下煙苗一級(jí)側(cè)根數(shù)量、二級(jí)側(cè)根密度及DR5∷GUS表達(dá)水平恢復(fù)到白光處理的水平。施用外源生長素(NAA)的