煙草對UV-B輻射和干旱的生理響應及其與煙葉品質(zhì)的關(guān)系.pdf

1、本論文通過模擬增強UV-B輻射和干旱環(huán)境,研究煙草(NicotianatabacumL.)對UV-B輻射和干旱的生理學響應,以及這種響應與煙葉品質(zhì)形成的關(guān)系。并在此基礎(chǔ)上進一步分析“適度脅迫”環(huán)境下煙草植株活性氧代謝與香氣前體物積累、降解的交互關(guān)系。
　　1、煙草形態(tài)特征和生物學特性對UV-B輻射及干旱的響應
　　低強度UV-B輻射(相當于中國海拔1000m區(qū)域夏季UV-B強度)可抑制煙草光合性能和葉片生長,但這種抑制作用僅

2、發(fā)生在脅迫前期(7天內(nèi)),隨著植株對環(huán)境的適應逐漸恢復到正常狀態(tài)。高強度UV-B輻射(相當于海拔3000m區(qū)域夏季紫外強度)可導致葉片光合速率、葉面積、株高和干物質(zhì)積累量降低,但是葉片厚度增加,分配至葉干物質(zhì)比例上升。輕度干旱(滲透壓-0.3MPa)導致煙草葉片厚度顯著降低,可能是葉片含水率的降低所致。中度干旱(滲透壓-0.6MPa)造成葉面積、葉片數(shù)顯著降低,處理1周后植株幾乎停止生長。在這種環(huán)境下植株干物質(zhì)積累量降低,更多干物質(zhì)被分

3、配到地下部分。葉片的凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)降低,但水分利用率(WUE)不變。氣孔導度(Gs)和胞間CO2濃度(Ci)降低,氣孔限制值(Ls)增大,表明氣孔關(guān)閉是光合能力降低的主要原因。
　　2、UV-B輻射和干旱對煙草逆境生理指標的影響
　　UV-B輻射和干旱都可導致煙草葉片中H2O2含量顯著上升,同時葉片中MDA含量上升,膜穩(wěn)定性下降。UV-B輻射下CAT和SOD提升,POD活性幾乎不變。干旱導致SOD和CA

4、T活性受到抑制,POD活性提升。當兩種脅迫同時發(fā)生時,抗氧化酶系統(tǒng)被UV-B輻射刺激而活性增強,脯氨酸被干旱刺激而積累量增加,從而整體抗氧化能力上升,植株受氧化損傷程度小于單因子處理。這種作用可被描述為植物在復合環(huán)境脅迫下獲得的“交叉抗性”。交叉抗性的在不同品種中表現(xiàn)不一致,紅大品種獲得交叉抗性的能力高于K326。
　　3、煙草葉片主要香氣前體物積累對UV-B輻射和干旱的響應機制
　　低強度UV-B輻射下葉片類胡蘿卜素含量上

5、升,對多酚化合物含量影響不明顯。高強度輻射植株類胡蘿卜素含量隨處理時間延長先上升后下降,多酚在輻射4d后顯著上升,上升幅度隨輻射強度增加而增加。干旱可明顯抑制類胡蘿卜素積累,抑制效果隨干旱程度升高而增強。多酚化合物積累在輕度干旱處理中上升,在中度干旱中下降。
　　兩個強度UV-B輻射處理和輕度干旱處理中葉片總抗氧化能力(TAC)水平升高,且TAC的提升發(fā)生在活性氧(ROS)爆發(fā)之前。隨著TAC的提升,ROS的過度積累情況得到緩解,

6、說明植物遭受逆境時可以迅速激活抗氧化機制對應即將發(fā)生的氧化脅迫。TAC水平與葉片中總多酚含量和蕓香苷含量的正相關(guān),兩者之間的作用主要來自多酚化合物含量。
　　煙草葉片ROS水平對脅迫環(huán)境有3種響應模式:當脅迫水平在植物適應范圍內(nèi)時(如低強度UV-B輻射),ROS水平小幅上升后維持穩(wěn)定;當脅迫水平超出植物適應范圍時(如高強度UV-B輻射和輕度干旱)先升高后下降;而當脅迫水平超出植物正常耐受范圍時(如中度干旱),ROS水平持續(xù)上升,最

7、終導致氧化脅迫。ROS水平與類胡蘿卜素含量顯著正相關(guān),兩者之間的作用不是來自于某一方,而是相互影響。當ROS小幅上升階段,細胞內(nèi)ROS水平與類胡蘿卜素積累量同時上升。當ROS爆發(fā)后,類胡蘿卜素含量與ROS水平同時下降,而類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量上升。但中度干旱中類胡蘿卜素含量持續(xù)下降,ROS水平持續(xù)上升,說明煙草的類胡蘿卜素合成功能可能被破壞。
　　4、典型生態(tài)因子對烤煙葉片生育及香氣特征的影響
　　成熟期干旱處理煙葉成熟速度

8、快,葉片較輕薄;煙葉成熟時柵欄組織細胞間隙增大,海綿組織疏松,淀粉顆粒少,體積小,嗜鋨顆粒少;煙葉中類胡蘿卜素、多酚和可溶性糖含量相對較低,煙堿和鉀含量相對較高;烤后煙致香成分中苯丙氨酸降解產(chǎn)物和棕色化反應產(chǎn)物含量較高。復合因子處理(中后期增強UV-B輻射、后期加大晝夜溫差)處理煙葉成熟時間延長,葉片較厚,單葉重高;成熟葉表皮較厚,海綿組織膨大、排列緊密,嗜鋨顆粒和淀粉粒數(shù)量較多、體積膨大;煙葉中類胡蘿卜素、多酚和可溶性糖含量相對較高,