烟草科技/TobaccoScience&Technology烟草农学/TobaccoAgronomy2011年第11期(总第292期)不同地域烤烟品种对UV—C胁迫的适应性赵月,周冀衡+,左敏。周和,范江湖南农业大学烟草研究院,长沙市芙蓉区农大路1号410128关键词:UV—C;烤烟;光合色素;抗逆境指标摘要:为探讨不同烤烟品种对uv—c胁迫的适应性,以6个烤烟主栽品种为材料,在琼脂平板培养条件下采用uV—c辐照时间胁迫处理,分析了不同uv—C胁迫时间条件下各品种烟草幼苗的单株鲜重、叶片的光合色素含量、过氧化物酶活性(POD)、类黄酮和丙二醛(MDA)含量的变化。结果表明:经Uv—c辐照时间胁迫处理,各品种幼苗的单株鲜重、光合色素含量、类黄酮含量呈现出下降的趋势,而POD活性、MDA含量呈现出上升的趋势。由于基因型的不同,6个烤烟品种对UV—C胁迫表现出了不同的适应性,且其适应性呈现出一定的规律,低海拔、高纬度地区的品种对辐照的适应性弱,而高海拔、低纬度地区的品种对辐照的适应性强。6个品种对UV—C胁迫的适应性排序为:云烟85>红大>云烟87>遵烟1号>岩烟97>龙江911。中图分类号:¥572.01文献标识码:A文章编号:1002—0861(2011)08—0066—05AdaptabilityofRegionalFlue—curedTobaccoCultivarstoUV—CStressZHAOYUE,ZHOUJI.HENG+,ZUOMIN,ZHOUHE,andFANJANGResearchInstituteofTobacco,HunanAgriculturalUniversity,Changsha410128,ChinaKeywords:UV—C:Flue-curedtobacco;Photosyntheticpigment;PhysiologicalindexAbstract:Inordertofindouttheadaptabilityofdifferentflue—curedtobaccocultivarstoUV—Cstress,sixmajorflue—curedtobaccocuhivarscuhivatedinagarmediumweretreatedwithdifferentUV—Cirradiationdurations.Thefreshweightperseedling,thecontentofphotosyntheticpigment,activityofPODandchangesofflavonoidandMDAcontentsintobaccoleafweredetermined.Theresultsshowedthatthefreshweightperseedlingandthecontentsofphotosyntheticpigmentandflavonoidintobaccoleafdecreased,whilePODactivityandMDAcontentincreasedwithUV·Cstress.Duetotheirdifferenceingenotypes,the6cultivarsshoweddifferentadaptabilitytoUV-Cstress,theeuhivarsfromtheareasoflowaltitudeandhighlatitudespresentedloweradaptabilitytoradiationthanthatofhighaltitudeandlowlatitude.ThecultivarsintheorderoftheiradaptabilitytoUV-CstresswereYunyan85>Hongda>Yunyan87>Zunyan1>Yanyan97>Longjiang911.由环境污染引起的臭氧层破坏导致地球表面的紫题之一。紫外辐射可分为uv—A,uV—B和uv—c3种,外辐射增加…,紫外辐射增强已成为世界三大环境问波长分别为320~400,280,320和200~280nm,其中UV—A不被大气层吸收。uV—c能被臭氧层完全吸收,基金项目:云南省烟草专卖局资助项目“烤烟品种的区域布局规而UV—B的一部分被臭氧层吸收。由于目前臭氧层变划研究与推广”(09A02)。作者简介:赵月(1987一),在读硕士研究生,研究方向:烟草生薄、臭氧空洞的形成,地表的紫外辐射除uv—B外,理与生态。E·mail:184832146@qq.corn;’通讯作者:周冀衡E·UV—C的辐射量也在增加[23。近年来该领域的研究主mail:jhzhou2005@163.tom要集中在UV—B辐射增强对植物的影响方面,而有关收稿日期:2011-06—28UV—C辐射的影响研究相对较少。有研究表明,UV—B责任编辑:董志坚E.mail:yckj2256@yahoo.com.cn辐射对烟草光合作用有重要影响¨1,持续Uv—B处理幼电话:0371.67672650苗最敏感,普遍抑制光合效率,气孔导度下降,这说66万方数据明紫外线不利于烟草的光合作用。一般认为uV—B辐射主要是通过破坏光合系统或改变水分的运输和分布,导致气孔阻力增大从而抑制植物的光合作用,有试验表明uv—B辐射对烟草叶片叶绿素破坏严重‘。]。对水稻[51、小麦‘“、大豆…、黄瓜…和豌豆‘93等多种植物材料的研究已证实,uv—B对植物生理过程的伤害表现为抑制细胞生长、降低生物量、使光合作用和蒸腾速率下降、促进衰老等诸多方面。另有研究表明【l“,UV—C对高等植物也有损害作用;杜英君等【11]提出UV—C辐射会降低紫杉活性氧清除系统的清除能力,导致丙二醛含量和膜相对透性增加,光系统Ⅱ电子传递活性显著下降。但有关不同地域选育的烤烟品种对UV—C辐射适应性的研究目前尚未见系统报道,另外以往试验多采用水培、砂培和盆栽试验,为此,采用琼脂平板培养技术¨23在无菌条件下研究了UV—C辐照时间对不同烤烟品种烟苗生长、光合色素含量及抗氧化酶活性的影响,旨在明确烤娴品种耐紫外辐射的能力和为烤烟品种的种植区划提供参考。1材料与方法1.1供试材料红花大金元(红大)、云烟85、云烟87、遵烟l号、岩烟97、龙江9ll,均由中国烟草南方育种中心提供。各品种选育地的环境条件见表1。1.2试验方法试验设在湖南农业大学烟草科学与健康重点实验室人工气候室。采用琼脂平板培养技术,在Hoagland培养液中加入0.8%的琼脂,经高温灭菌后制成pH6.5的培养基。将培养基倾人培养皿(西12Cffl)中,每皿50mL。取品质均一的各品种烤烟种子,于50℃温水浸泡10min后,用75%乙醇处理30S,再用无菌水反复冲洗多次表1不同烤烟品种选育地的环境比较Tab.1Theenvironmentsofdifferentregionofdifferentflue.curedtobaccovarieties万方数据后,用10%NaCIO处理10min,再用无菌水洗净,将消毒后的种子在25℃下催芽48h后,取萌动一致的烤烟各品种种子接种于各琼脂培养基上,每皿播入同一品种种子8粒后用无菌保鲜膜封口,每品种重复12皿。将封口的培养皿置于培养架上,在25℃、光照12h/d的恒温恒湿箱中培养。待娴苗长到4片真叶后,开始进行UV—C辐照处理,于处理前测定各品种的单株鲜重,在紫外线处理一周后测定鲜重及其他各项指标。UV—C辐射采用25W沪产UV—C灯管。各品种进行UV—C辐照处理的时间分别为0min/d(CK)和20min/d。1.3测定指标及方法1.3.1烟苗生长量测定分别取同一品种同一处理,长势一致的烟苗10株,洗净烟苗根上的琼脂,用吸水纸吸干多余水分,置千分之一的天平上称量,计算烟苗鲜重,取其平均值。1.3.2生理指标的测定参考张立军等h3】的方法测定叶片的光合色素含量;采用愈创木酚法¨¨测定过氧化物酶活性(POD);采用碱提酸沉法”5J测定类黄酮含量;采用硫代巴比妥酸法…]测定丙二醛含量(MDA)。1.4数据分析采用DPSv7.05版统计软件处理,LSD法进行多重比较。烤烟幼苗在UV—C胁迫下的外观形态与生物重变化由表2可见,uv—c辐照均对烤烟幼苗的外观形态由表2可知,正常生长条件下,各品种烤烟的生长g,其次为云烟85,岩烟97最672结果与分析2.12.1.1烤烟幼苗在Uv—c胁迫下外观形态的变化产生较大影响,经UV~C辐照后,烟苗叶片明显出现白化、反卷、枯焦等症状。不同品种对相同辐照剂量的响应值不同,品种问也有较大的外观差异。龙江911,岩烟97,遵炯1号,3个品种白化严重,叶片明显变薄,幼苗严重萎焉,受辐照伤害巨大。相比之下,云烟87、红大、云烟85,叶片有所泛白,叶片轻微反卷,有萎焉症状,受辐照伤害较小。2.1.2不同烤烟品种在UV—C胁迫下单株鲜重的变化量存在着一定差异,其中龙江911的生长量最大,单株鲜重平均值达到o.186小。经UV—C辐射处理后,各品种烤烟的单株生长量较对照明显降低,6个烤烟品种生物重的降低幅度依次为:龙江9ll>岩烟97>遵烟1号>云烟85>红大>云烟87。不同品种对uV—C胁迫的适应性不同。生物重降低越少的品种。说明uv—C对其影响越小。耐受uV—C胁迫的能力则越强;相反,生物重降低越多的品种,其耐表2不同烤烟品种在Uv—C胁迫下外观形态与单株鲜重。的比较Tab.1Comparisonsofappearanceandfreshweightper受uV~C胁迫的能力也就越弱。2.2不同烤烟品种在UV—C胁迫下光合色素的变化表3表明,uV—C辐射处理8d后,各品种叶片光合色素含量与对照相比均有明显降低,然而不同品种问的降低幅度有一定差异。就叶绿素a的降低幅度而言,岩烟97>遵烟1号>龙江911>红大>云烟85、云烟87.6个品种间只有云烟85和云烟87之间变化幅度差异不plantofflue.curedtobaccoseedlingsunderUV—Cstr嘴s品种选烤烟育地域品种外观形态单株鲜重对照菇琴赢,薯尝尹0186a0082be~0.559e0.088d0041d-4)534e显著,其他品种间差异均达到了显著水平;从叶绿素b的降低幅度来看,岩烟97>遵烟1号>云烟87、龙江91l>红大、云烟85,云烟87与龙江911、红大与云烟85品种牡丹江龙江91问变化幅度差异不显著,其他品种问的差异均达到了龙岩岩烟97显著水平。就类胡萝h素的降低幅度而言,龙江911>岩烟97>遵烟1号>红大>云烟85、云烟87;6个品种间,遵义遵烟1号0.106ed0063e’o399d只有云烟85和云烟87间变化幅度差异不显著,其他品种的变化幅度均达到了显著性水平。玉溪云烟870116cd0106ab一0084a2.3不同烤烟品种在Uv—C胁迫下相关抗逆境指标的变化玉溪红大0.133bc0116ab-4)124b2.3.1过氧化物酶(POD)活性的变化表4表明,在uv—C辐射处理后,各品种过氧化物酶玉溪云烟850.156ab0.129a一0168e(POD)活性增加的幅度为:遵烟1号、岩烟97>云烟87>红大>云烟85>龙江911,遵烟1号和岩烟97变化幅度差注:①同一列数据后不同小写字母表示不同品种在005水平上差异显著,“+”表示与对照相比增加的百分数,“一”表示与对照相比减少的百分数,(下同)。异不显著.其他品种变化幅度差异均达到了显著水平。过氧化物酶(POD)是生物体内清除活性氧分子的表3不同品种烤烟在uv—C胁迫下光合色素的变化Tab.3Changesofthecontentofphotosyntheticpigmentindifferentflue-curedtobaccovarietiesunderUV--Cstress龙江911岩烟970356d0743e0.277b0079b0.230b1.251a1.151a0950a一22.19b-89.36d一44.44c一8419a一19.90b-13.47a1.086d2.036el_188d3.677a3.903a2.971b067lb一38.21h一8973d一5092e-4280b_2331a一18.58a2.279be2300be1.962e2.786ab3.063a2407bc0.639c一71.96e03150.365034204120.3890403+3079+6.575+17.83020%0.583b2.103a2993a2.419a0834be—64.66e1.365b2.500a2.585a2146a一30.42b一10.26a一1560a一1084a遵烟1号0.414d云烟盯红大云烟851.366a1.437a1.098b0371—0.130—13500.36803700.3840392+4.347+5945采4不同品种烤烟在1/V.-C胁迫下抗逆境指标的比较Tab.4Changesoftheresilienceindexofdj矗电rentflue-curedtobaccovaHefiesunderUV—Cstre啦…POD活性对照类黄酮含量变化率(%)对照MDA含量对照uv—c处理UV-C处理uV—c处理变化率(%)变化宰(%)万方数据抗氧化酶系统中的重要酶类¨“,其活性高低直接影响细胞内活性氧分子的清除速度,而高剂量的UV—C辐照可能会导致酶蛋白的损伤,且抑制基因表达导致酶蛋白合成受抑,最终导致酶活性的下降。在6个烤烟品种中,龙江911的POD活性在一个很低的状态,这有可能是由于UV—C的辐照剂量超过了其耐受范围所致。2.3.2类黄酮含量的变化表4表明,在UV—C辐照处理后,各品种类黄酮的含量减少的幅度为:龙江9ll>岩烟97>遵烟l号>红大>云烟87>云烟85,云烟87与云烟85品种间变化幅度差异不显著,其他品种变化幅度差异均达到了显著水平。类黄酮是植物合成的一类次生代谢产物,能吸收紫外线,在保护植物免受紫外辐射伤害方面具有重要作用h“。有关研究表明,高幅照度uV—B处理后,前期类黄酮含量提高,后期有所下降,这说明长时间高辐照度uV—B不利于类黄酮含量的维持。本试验所用的UV—C辐照,对植株的伤害很大,经uv—c辐照后,仍能够维持较高类黄酮含量的品种,其耐受uv—C胁迫的能力越强。2.3.3丙二醛(MDA)含量的变化表4显示,在UV—C辐射处理后,各品种丙二醛的含量增加幅度为:遵烟l号、龙江9ll>岩炯97>云烟87>云烟85>红大,遵烟1号与龙江9ll品种间变化幅度差异不显著,其他品种间变化幅度差异均达到了显著水平。植物器官衰老或逆境下遭受伤害,往往发生膜质过氧化作用,MDA是膜质过氧化的最终分界产物¨…。烟草在受到外界不良环境(高温、干旱、虫害等)影响后,烟株对活性氧的清除能力下降,从而促使有毒物质活性氧的积累.烟草植株体内常发生膜脂过氧作用,造成膜的损伤,丙二醛含量表现为升高,其水平的高低,在一定程度上反映出膜质过氧化的状况。因此,丙二醛增幅越高的品种受辐照的伤害越大,其耐uv—C辐照的能力就越弱。3结论增强Uv—C辐射对植物有胁迫效应,对烟草植株生长发育及生理生化特性均有一定影响。经UV—C辐射处理后,各品种单株鲜重均有下降,表现为龙江911>岩烟97>遵烟1号>云烟85>红大>云烟87,这与Sullivan等。2。:的研究结果一致,过量的紫外线照射会导致植株矮化,且不同的品种受影响程度不同。uV—c辐射还会降低烤烟叶片的色素含量,其降幅依次为:岩烟97>龙江911>遵烟1号>红大>云烟85>云烟87。万方数据增强UV—C辐照,烤烟植株的POD活性上升,6个烤烟品种的POD上升幅度为遵烟1号、岩烟97>云烟87>红大>云烟85>龙江911。可能是由于本试验中的辐射量超过了龙江911品种的耐受范围,而导致此结果。这与前人针对云南报春花h“、小麦心2J等紫外辐射胁迫对抗氧化酶活性研究的结果一致。烟草在受到外界不良环境影响后,丙二醛含量升高,6个烤烟品种表现为:遵烟1号>龙江911>岩烟97>云烟87>云烟85>红大。在增强紫外线辐照条件下,诱导植物体内类黄酮含量提高,但是如果辐照剂量较大时,类黄酮含量降低,这可能与紫外线辐照对植物细胞造成的不可逆伤害有关心“。类黄酮的降幅表现为:龙江91l>岩烟97>遵烟1号>红大>云烟87>云烟85。综合认为,6个品种对uv—C胁迫的适应性依次为:云烟85>红大>云烟87>遵烟1号>岩烟97>龙江91l。来自强紫外辐照地区的品种,由于长期生活在高紫外辐射的环境下,已经适应了紫外线对其的胁迫,所以对UV—C胁迫的适应性强。相反,来自弱紫外辐照地区的品种对uV—c胁迫的适应性弱。但不同地域选育的烤烟品种在UV—C胁迫下形成不同适应性差异的机理及保护机制等问题还有待进一步深入研究。致谢:云南烟草农业科学院李永平研究员为本研究提供了烤烟品种,特此致谢。参考文献L二l]UlfKamten.Naturalultravioletradiationandphotosyntheticallyactiveradiationinduceformationofmycosporine—likeaminoacidsinthemarinemaeroalgaChondruscr洳w(Rhodophyta)lJJ.Planta,1998.205:257—262.怛]PiacentiniMP,RieeiD,FratemaleD,eta1.EffectsofUV—Cirradiationonph08phoinositideturnoverinplantcells:similaritieswiththoseoccurringviatheformationofreactiveoxygenintermediatesinanimalcells【J].ComparativeBiochemistryandPhysiologyPartB,1999。122:293—299.b]黄勇,周冀衡.uv—B对烟草生长发育及次生代谢的影响[J].中国生态农业学报,2009.17(1):140—1“.n]飞,周冀衡,罗华元.等.增强uv—B辐射对烤烟主要香气前体物及化学成分的影响[J].烟草科技,2011(7):67—71B徐莹,殷红,毛晓燕.UV—B辐射增加对水稻生长发育及产№n;量的影响[J].中国农学通报,2006,22(4):41l_414.张富存,何雨红,郑有飞,等.uV—B辐射增加xCd,麦的影响[J].南京气象学院学报,2003,26(4):545—551.冯虎元,徐世健,安黎哲.等.uV—B辐射对8个大豆品种种子萌发率和幼苗生长的影响[J].西北植物学报,2001,21(I):14-20.[17]靳月华,杜英君,刘桂珍远紫外诱导紫杉产生的活性氧[J].植物学报。2001.3(4):380-384.[8]杜慧芳,程智慧.紫外线照射对黄瓜幼苗生长及光合特性的影响[J].植物生理科学,2005.21(7):210-212.[9】李雪梅,张利红,马莲菊.等.不同UV--C辐射时间对豌豆幼苗光合特性及抗氧化酶活性的影响[J].生态与农村环境学报。2006.22(1):34-37.[18]StapletonAE,WalbotV.Flavonoidscat]protectmaizeDNA妇theindud%ofUVradiationdamage[J】.PlmltPhysiology,1944。105:881-889.【19]KraueeGH.Photoinhibitionofphotosynthe量iB:Anevaluationof[10]石中玉.紫外线光源及其应用[M].北京:轻工业出版杜,1984.dam晒啦4ndprotectivemechanisms[J].PhysiolPlant,1988.74(1):566-574.[20]SullivanJH。TemmuraAH.EBectsofUV—Binadiation[11]牡英君,姜萍,王兵。等.uv—C对紫杉针叶叶绿体膜脂过氯化及PsⅡ电子传递活性的影响【J].应用生态学摄.2003.14(8):1218--1222.∞蛳口w也in篮5—∞oIthepineease[J].AraerJBot.1988,75:[12]李永亮.周冀衡.李永平,等烤烟品种抗旱性的早期鉴定[21]古今,常有札,周平.等.云南报春花SOD、POD醇量月际技术研究[J].亚热带植物科学,2瞄,37(1):4l—轧[13]张立军,樊金婿.植物生理学实验教程[M].北京:中国农性变化与UV-B辐射关系的研究【J】.西北植物学报,2006.26(4):766-771.[22]业大学出版社。2007:3¨9.[14]孙群植物生理学研究技术[M].杨凄:西北农林科技大学出版社.2006:167一169陈拓.王勋睦.增强IN-B辐射对小麦叶中CAT、POX和SOD活性的影响[J].武汉植物学研究,1999.17(2):101-104.[15]杨薄全,叶建阳,刘鸿云,等.从苦荞麦中提取芦丁的研究[J].延安大学学报(自然科学版).1997,16(4):69-71.[23]RyanKG.SwinnyEE,MarkhamKR.n耐.Flavonoid8eneexpressionandUVphotopnsectionintrans∞nlcandmutan_t[16]赵世杰.史,董新纯植物生理学实验指导[M].北京:中国农业科学技术出版社,2002.petunialeaves[J].Phy'tochemistr7,2002,59:23—32.(上接第60页)[9]刘悍,汤建国。洪壁。等.高效液相色谱涮定卷烟及其主流烟气中维生素E[J].光谱实验室,2009,38(6):29.32.[10]RussoJD.TobaccoproductswithdrypowderedvitaminE:[143pepⅢi∞af∞蛔UcSocietyofK础oS.M幽U,KagumrikN州methodfortheChemicala‰【J].Bulletin缸theJapan.1977.50(7):1863·1866.[15】刘悍,倪朝敏.汤建国.维生素E及其衍生物音作进展[J].化工技术与开发.2009,38(6):29.3lI8454--2007CigmnesUS.6079418[P].1998—02—21.【11]RussoJD.Tobaccoproductswith【P].1999-02-03【12]HunsickerJc。Jeffreyc,VerhoeveneJF.Method0fproducinga-t口copherdproduct:US。6l加,43[P].20(30-12--06vitaminE:WO.9939595【161isoDeterminationofCal‰MonoxideofNicotineinintheVapourphaseofCigaretteSmokeNDIRMethod[S].[17]ISO10315--2000CigarettesDeterminationSmokeCondensatesGasChromatographicMethod[S].[13]缪明明,胡群.任炜.烟用潜香物质的分子设计[J].烟草科技,1997(6):26.鸽.[18]YC/F138--1998烟草及烟草制品感官评吸方磕[s].万方数据不同地域烤烟品种对UV-C胁迫的适应性
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):
赵月, 周冀衡, 左敏, 周和, 范江, ZHAO YUE, ZHOU JI-HENG, ZUO MIN, ZHOU HE, FAN JANG湖南农业大学烟草研究院,长沙市,410128烟草科技
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