不同基因型煙草葉片成熟過程中質(zhì)體色素降解及相關(guān)酶活性變化

　　摘要：以不同煙草品種（系）云煙87、中煙100、豫煙10號、豫煙11號和8306中部葉片為材料，分析了煙葉成熟過程中質(zhì)體色素降解和相關(guān)酶活性變化及其與烤后煙葉中性致香物質(zhì)含量的關(guān)系。結(jié)果表明，在成熟過程中煙葉的質(zhì)體色素含量呈下降趨勢，葉綠素的降解量總體大于類胡蘿卜素，且葉綠素a的降解量顯著高于葉綠素 b。中煙100前期葉綠素合成較多，降解也較為迅速，但成熟后期降解緩慢；豫煙11號成熟期質(zhì)體色素降解量較大，質(zhì)體色素降解產(chǎn)物較高。脂氧合酶活性在煙葉成熟過程中呈現(xiàn)先升后降的趨勢，且與類胡蘿卜素的降解量呈極顯著正相關(guān)。在不同煙草品種（系）間質(zhì)體色素降解量及中性致香物質(zhì)總量均表現(xiàn)為豫煙11號>豫煙10號>8306>中煙100>云煙87，品種間中性致香物質(zhì)形成與質(zhì)體色素的最大積累量無關(guān)，與質(zhì)體色素的降解量有關(guān)，脂氧合酶活性較高、質(zhì)體色素降解量大的品種（系）中性致香物質(zhì)含量較高。
　　關(guān)鍵詞：煙草；基因型；質(zhì)體色素；中性致香物質(zhì)
　　中圖分類號：S572.01 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1002-1302（2014）03-0065-04
　　煙草質(zhì)體色素主要包括葉綠素（chlorophyll，Chl）和類胡蘿卜素（carotenoid，Car）[1]，主要存在于煙葉細(xì)胞的細(xì)胞器質(zhì)體中，是煙草生長過程中光合作用的重要物質(zhì)，對改善煙葉品質(zhì)和提高煙葉工業(yè)可用性具有重要意義[2-3]。質(zhì)體色素是煙葉重要的香氣前體物，其本身不具有香味特征，但通過分解、轉(zhuǎn)化可形成對煙葉香氣品質(zhì)有重要貢獻的香氣成分[4]；煙葉質(zhì)體色素的降解產(chǎn)物是所測定的中性致香物質(zhì)中含量最高的，占中性致香物質(zhì)總量的85%～96%[5]，其中類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的含量占8%～12%，對煙葉香氣質(zhì)量的影響較大[6]。不同基因型煙草質(zhì)體色素的合成與降解量存在較大差異[7]。
　　前人研究認(rèn)為，脂氧合酶（lipoxygenase，LOX）既是煙葉類胡蘿卜素降解的關(guān)鍵酶[8]，又與煙葉葉綠素降解有關(guān)[9]。煙葉類胡蘿卜素在LOX作用下氧化降解產(chǎn)生β-二氫大馬酮、巨豆三烯酮、β-紫羅蘭酮等致香物質(zhì)[8]，LOX及其過氧化產(chǎn)物的氧化漂白作用使煙草葉綠素降解成新植二烯等致香物質(zhì)[10]，但煙葉成熟過程中質(zhì)體色素的降解及脂氧合酶的調(diào)控作用和與烤后煙中性致香物質(zhì)含量的關(guān)系尚不明了。因此，本研究選取5個不同基因型煙草品種對煙葉成熟過程中質(zhì)體色素含量、脂氧合酶活性變化及烤后煙葉中性致香物質(zhì)含量進行分析，以揭示色素降解與煙葉香氣物質(zhì)含量的關(guān)系，并探討煙葉成熟過程中脂氧合酶與質(zhì)體色素降解的關(guān)系，為揭示濃香型特色優(yōu)質(zhì)煙葉形成機理和提高煙葉香氣物質(zhì)含量提供理論支撐。
　　1 材料與方法
　　1.1 試驗設(shè)計
　　試驗于2012—2013年在河南省許昌市進行，以云煙87、中煙100、豫煙10號、豫煙11號和8306（遺傳上穩(wěn)定的品系）5個煙草品種作為參試材料。試驗采用單因子完全隨機區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，每個小區(qū)種植面積330 m2，行株距為 120 cm×50 cm。5月2日移栽，按照大田優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)管理方法管理。每個品種各選取整齊一致的單株，以第11張葉（自下向上數(shù)）為試驗對象，在葉齡40、50、60、70、80 d（以幼葉長 1 cm、寬0.5 cm時作為葉齡1 d）取樣測定質(zhì)體色素（葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素）含量和脂氧合酶活性，各項指標(biāo)測定重復(fù)3次。
　　采用三段式烘烤工藝進行調(diào)制，各基因型煙葉在統(tǒng)一的烘烤環(huán)境中烘烤，按 GB 2635—1992《烤煙》進行分級，初烤煙樣用于中性致香物質(zhì)含量測定。
　　1.2 測定項目與方法
　　采用分光光度計法測定質(zhì)體色素的含量[11]；脂氧合酶（LOX）活性參照文獻[12]的方法測定。
　　采用內(nèi)標(biāo)法測定煙葉中性致香物質(zhì)香氣成分。中性致香物質(zhì)提取及定性定量分析采用HP5890-5972氣質(zhì)聯(lián)用儀。GC/MS分析條件如下：HP-5色譜柱（60 m×0.25 mm ×0.25 μm）；載氣He，流速0.8 mL/min；近樣口溫度250 ℃；傳輸線溫度280 ℃；離子源溫度177 ℃；升溫程序：50 ℃保持 2 min 后，以2 ℃/min的速度升至120 ℃，5 min后再以 2 ℃/min 的速度升至240 ℃，保持30 min；分流比1 ∶ 15，進樣量2 μL；電離能70 eV；質(zhì)量數(shù)范圍50～500 amu；MS譜庫為NIST02；采用內(nèi)標(biāo)法定量。
　　1.3 數(shù)據(jù)處理
　　采用SPSS 17.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和Microsoft Excel 2003軟件對數(shù)據(jù)進行分析。
　　2 結(jié)果與分析
　　2.1 不同基因型煙草葉片葉綠素含量的動態(tài)變化
　　由圖1、圖2可知，不同基因型煙草葉片中葉綠素的含量動態(tài)變化趨勢類似。葉綠素含量隨成熟期的推進而逐漸下降，但品種（系）間含量存在差異，云煙87葉綠素a含量在葉齡40～60 d變化平穩(wěn)，葉齡60～80 d呈直線下降趨勢；豫煙11號、8306和豫煙10號較大幅度下降出現(xiàn)在葉齡50～60 d；葉綠素b在整個成熟過程中下降幅度小于葉綠素a，變化比較平緩。因此，在煙葉成熟期，葉綠素a和葉綠素b的比值雖大于1，但逐漸減小；同一葉齡不同基因型煙草葉片的葉綠素含量存在明顯差異，中煙100葉齡40 d時含量最大，而在葉齡 50 d 時含量偏低，葉齡80 d時含量仍然最高，表明中煙100前期葉綠素合成較多，其降解也較為迅速，但成熟后期降解緩慢；葉齡80 d時豫煙10號葉綠素含量最少，僅為 0.172 mg/g；豫煙10號葉綠素降解量最大，為1.904 mg/g，云煙87降解量最小，為0.989 mg/g。
　　2.2 不同基因型煙草葉片類胡蘿卜素含量的動態(tài)變化
　　由圖3可知，不同基因型煙草葉片在葉齡40 d時類胡蘿卜素含量均已達到最大值，隨著成熟期葉齡增加，類胡蘿卜素

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