全 文 ：植物生理学通讯 第 45 卷 第 2 期，2009 年 2 月 145
外源植物生长调节物质对烟叶中腐胺和烟碱含量的影响
刘华山 1, 田效园 2, 韩锦峰 2,*, 白海群 2
河南农业大学 1 生命科学学院, 2 农学院, 郑州 450002
提要: 水培的烟草打顶和打顶后喷施腐胺(Put), 烟叶中 Put和烟碱含量均增加, 钾含量下降, Put含量与烟碱含量之间呈显
著正相关; 打顶喷施吲哚乙酸(IAA)和赤霉素(GA3)的烟叶中Put和烟碱含量下降, 钾含量上升; 喷施茉莉酸(JA)的烟碱含量
提高, 而 Put含量变化不大; 喷施脱落酸(ABA)和 6-BA的叶中 Put含量下降。
关键词: 烤烟; 打顶; 腐胺; 烟碱; 钾
Effects of Exogenous Plant Growth Regulators on Putrescine and Nicotine
Contents in Tobacco Leaves
LIU Hua-Shan1, TIAN Xiao-Yuan2, HAN Jin-Feng2,*, BAI Hai-Qun2
1College of Life Science,2College of Agronomy, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China
Abstract: The experiment of water-culture tobacco showed that after topping and spraying Put, the contents of
Put and nicotine increased and the potassium content reduced in tobacco leaves. The Put content had positive
correlation with nicotine content. Topping with spraying IAA and GA3 could decrease the contents of Put and
nicotine, but increase the potassium content. Topping with spraying JA could increase the nicotine content,
while it had less influence on Put content. And Put content in tobacco leaves with spraying ABA and 6-BA
decreased.
Key words: flue-cured tobacco; topping; putrescine; nicotine; potassium
收稿 2008-10-24 修定 2009-01-06
资助 河南省烟草专卖局科技攻关项目(HY JK20 0200 2)。
* 通讯作者(E-ma i l: j infengha n2 00 2 @12 6 .com; Tel :
13 50 38 39 73 5)。
多胺(polyamine, PA)可以调节植物的生长发育
(Martin-Tanguy 2001)。腐胺(putrescine, Put)是多
胺生物合成途径中的中间产物, 是 N- 甲基 -∆1- 二
氢吡咯盐合成的前体, 而 N- 甲基 -∆1- 二氢吡咯盐
和烟酸可以合成烟碱(Rothe等 2003)。烟碱作为烤
烟中的次生代谢物质, 其含量高低直接影响烟叶品
质的好坏。烟株打顶是烟草生产中的一项必须技
术措施, 打顶后烟叶中烟碱含量增高, 钾含量下降,
这既影响优质卷烟的生产, 又不利于人体健康。关
于烟株打顶对Put积累与外源植物生长调节物质以
及烟叶中烟碱和钾含量的变化之间的关系还不清
楚。
本文研究外源植物生长调节物质对烟株打顶
后烟叶中 P u t、烟碱、钾含量以及多胺氧化酶
(polyamine oxidase, PAO)活性变化的影响, 以期能
为获得烟碱含量低而钾含量高的优质烟叶生产提供
新的参考。
材料与方法
烤烟(Nicotiana tabacum L.)品种为 ‘K326’, 种
子经消毒、浸种及催芽后进行漂浮育苗。长至七
叶一心时, 挑选生长整齐、健壮的烟苗分别用自来
水、蒸馏水洗去根部所带基质后移入装有Hoagland
营养液的盆中培养, 每天用电动气泵通气, 营养液
pH 为 6.0, 每 2 d 调整一次, 每 5 d 换一次营养液。
烟株生长到十二叶时开始进行处理。试验设 8 个
处理: 不打顶、打顶、打顶 +20 mg·L-1 IAA、打
顶 +5 mg·L-1 ABA、打顶 +1 m.mol·L-1 JA、打顶 +
2 mmol·L-1 Put、打顶 +20 mg·L-1 GA3、打顶 +5
mg·L-1 6-BA。打顶当天分别喷施, 同时取未打顶烟
株 3株, 作为第一次取样样品, 以后每隔7 d取样一
次, 共取 3 次, 重复 5 次。取部分上部叶称重后用
液氮速冻 15 min, 置于-40 ℃的冰箱中保存待用,
剩余样品杀青后烘干待用。
Put 含量测定参照刘俊等(2002)文中的方法。
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取鲜烟叶 1 g, 加入 4 mL 预冷的 50 mg·L-1 高氯酸
冰浴研磨, 于冰浴浸提1 h后离心(15 000×g, 30 min,
4 ℃)。取 500 µL 上清液于 10 mL 带盖塑料离心
管中, 依次加入 7 µL 苯甲酰氯(分析纯)和 1 mL
2 mol·L-1 NaOH, 涡旋 20 s 后在 37 ℃水浴反应 20
min。然后加入 2 mL 饱和 NaCl 溶液, 混匀后用 2
mL 乙醚萃取, 1 500×g 离心 5 min。取 1 mL 上清
液进行乙醚相真空干燥, 用100 µL甲醇涡旋溶解后
过 0.45 µm滤膜, 取 10 µL进样。Put 标准品(分析
纯, 美国 Sigma 公司)配制成 1 mmol·L-1 的贮液, 各
取 40 µL按上述方法进行苯甲酰化, 制备标准液。
色谱仪为Waters 515型高效液相色谱仪, 色谱柱为
Novapak C18 柱(Water, 150 mm×3.9 mm, 4 µm), 流
动相为甲醇与水(体积比为60:40), 检测波长230 nm
处, 流速 0.5 mL·min-1, 柱温 30 ℃。
PAO 活性的测定参照关军锋等(2003)文中的
方法, 取冰冻材料 0.5 g 加入 5 mL 0.5 mol·L-1 氯化
钠溶液[0.1 mol·L-1 (pH 6.0)柠檬酸缓冲液配制], 在
冰浴中研磨, 12 000×g 离心 30 min, 上清液用于酶
测定。反应混合液包括 1 mL 浓度为 3 mmol·L-1 的
亚精胺(spermidin, Spd)、4 mL 柠檬酸缓冲液(0.1
mol·L-1, pH 6.0)和 1 mL 酶提取液, 于 30 ℃水浴中
预保温2 min, 加入1 mL 8%硫酸终止反应, 然后加
入 1 mL 8% 碘化钾、50 µL 10% 钼酸铵、0.5 mL
1% 淀粉。反应完毕后, 反应液于波长 550 nm 处
测光密度。以反应液每分钟在 550 nm处吸光度变
化 0.001 为 1 个酶活单位, 结果以 U·g-1 (FW)表示。
烟碱和钾含量测定参照王瑞新(2003)文中的方
法, 烟碱含量测定采用提取脱色法, 钾含量测定采
用火焰光度法。
实验结果
1 外源生长调节物质对烟叶中 Put含量的影响
从图1中可以看出, 打顶以后所有处理的烟叶
中内源Put含量都急剧升高, 不打顶的烟叶内源Put
含量上升幅度较小。打顶后喷施 IAA、GA3 与打
顶的相比, Put含量明显降低, 但喷GA3的烟叶中Put
含量下降没有喷 IAA的明显; 打顶后喷施 Put明显
增加内源 Put含量, 喷施ABA、JA和 6-BA与打顶
的 Put 含量相比变化不大。说明外源生长调节物
质可以调节打顶烟株内源 Put 含量, 不同生长调节
物质的调节效果不同。
2 外源生长调节物质对烟叶中PAO活性的影响
从图2中可以看出, 不打顶的烟株叶中PAO活
性持续上升, 但上升幅度有限, 打顶后各种处理烟
叶的 PAO 活性则呈先增加后下降的趋势。打顶并
喷施外源生长调节物质的PAO活性在各个时期均
处于较高水平, 打顶后喷施Put的PAO活性比打顶
的更高, 打顶喷施 IAA、GA3的烟叶中PAO活性在
各时期均明显低于打顶的, 其余各处理烟叶中PAO
活性较打顶的变化不大。
3 外源生长调节物质对烟叶中烟碱和钾含量的影响
由表 1 可以看出不打顶的烟叶中烟碱含量始
终呈增加趋势, 但增加的幅度有限, 而打顶以后烟
叶中烟碱含量明显增加。其中喷施 JA 和 Put 的与
打顶的相比, 烟叶中烟碱含量增加幅度较其它处理
高, 与打顶的之间差异显著; 喷ABA的与打顶之间
的差异不显著, 变化也不明显; 喷 IAA、GA3 和 6-
BA与打顶的相比, 烟碱含量下降, 但喷 6-BA 的烟
叶中烟碱含量降幅较小。不打顶的烟叶中钾含量
呈增加趋势, 其余处理在打顶以后的钾含量都呈下
图 2 外源生长调节物质对烟叶中 PAO 活性的影响
Fig.2 Effects of exogenous growth regulators on
PAO activity in tobacco leaves
图 1 外源生长调节物质对烟叶中 Put 含量的影响
Fig.1 Effects of exogenous growth regulators on
Put content in tobacco leaves
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降趋势。其中打顶喷施 IAA和 GA3 的烟叶中钾含
量相比打顶的高; 而喷施 ABA、JA 和 Put 的钾含
量与打顶的相比则降低, 但差异不显著; 打顶喷施
6-BA 对钾含量的降低与打顶相比也不明显。
喷施外源生长调节物质后烟叶中各项指标与
烟碱之间相关性分析(表 2)表明, PAO 活性和烟碱
含量呈正相关, 其中不打顶、打顶喷施 JA 和 Put
的正相关达到极显著水平, 喷IAA的正相关不显著,
其余处理均达到显著水平。烟叶中 Put 含量与烟
碱含量呈正相关, 除了喷 ABA 和 JA 的以外, 其余
处理均达到极显著水平。各处理的烟碱与钾含量
之间相关性除不打顶的以外, 其余都呈负相关, 其
中打顶、打顶喷施 ABA、JA、Put 和 6-BA 的均
达到极显著水平。
总之, 烟株打顶能使烟叶中烟碱含量升高, 钾
含量降低, 这与植物生长调节物质有关系。喷施外
源植物生长调节物质对打顶后烟叶中的烟碱和钾含
量变化均有影响: (1)施用 Put 和 JA 的烟碱含量增
加, 施用 ABA 和 6-BA 的增加幅度较小, 施用 IAA
的下降, 而施用GA3的下降较少, 烟碱与Put及PAO
呈正相关; (2)对钾含量有影响, 施用 IAA和GA3的
钾含量提高, 而施 Put 的钾含量下降, 施用 JA 的次
之, 施用 6-BA 和 ABA 的影响较小。此外, 打顶后
烟叶中烟碱含量的变化随着成熟而逐渐升高, 钾含
量则呈下降趋势, 烟碱含量与钾含量之间呈负相关,
表 1 不同处理的烟叶中烟碱和钾含量的变化
Table 1 Changes in nicotine and potassium contents in tobacco leaves with different treatments
%

处理
打顶后时间 /d
0 7 14 21
烟碱 不打顶 0.69±0.017a 0.87±0.016f 0.95±0.023e 1.08±0.093e
打顶 0.70±0.042a 1.24±0.048bc 1.34±0.049bcd 1.40±0.052bc
打顶 +IAA 0.69±0.026a 0.98±0.069ef 1.20±0.016d 1.26±0.013d
打顶 +ABA 0.71±0.075a 1.15±0.054cd 1.42±0.050abc 1.50±0.054bc
打顶 +JA 0.70±0.040a 1.36±0.046ab 1.48±0.029ab 1.58±0.048a
打顶 +Put 0.67±0.018a 1.44±0.031a 1.51±0.030a 1.59±0.030a
打顶 +GA3 0.68±0.055a 1.04±0.040de 1.22±0.067d 1.28±0.038cd
打顶 +6-BA 0.61±0.072a 1.22±0.013c 1.31±0.054cd 1.47±0.018ab
钾 不打顶 1.79±0.041ab 1.83±0.023a 1.86±0.041a 1.97±0.050a
打顶 1.87±0.036a 1.68±0.048b 1.52±0.043c 1.35±0.028c
打顶 +IAA 1.72±0.015b 1.68±0.042b 1.66±0.029b 1.72±0.050b
打顶 +ABA 1.82±0.038ab 1.43±0.025d 1.36±0.042d 1.30±0.027c
打顶 +JA 1.84±0.034a 1.50±0.035cd 1.44±0.032cd 1.24±0.039c
打顶 +Put 1.83±0.028a 1.51±0.029cd 1.32±0.032d 1.10±0.046d
打顶 +GA3 1.79±0.029ab 1.60±0.041bc 1.67±0.052b 1.74±0.029b
打顶 +6-BA 1.78±0.036ab 1.57±0.030bc 1.49±0.044c 1.31±0.058c
　　表中不同小写字母表示处理间差异达到 5 % 显著水平。
表 2 不同处理的烟叶中各生理指标与烟碱的相关系数
Table 2 Correlation coefficients between physiological
indices and nicotine content in tobacco leaves
with different treatments
　　　　　 与烟碱的相关系数
处理　　　
　　　 PAO 活性 　　Put 含量 　　 钾含量
不打顶 0.79** 0.84** 0.60*
打顶 0.68* 0.94** -0.86**
打顶 +IAA 0.48 0.97** -0.11
打顶 +ABA 0.63* 0.65* -0.93**
打顶 +JA 0.75** 0.59* -0.93**
打顶 +Put 0.76** 0.98** -0.88**
打顶 +GA3 0.66* 0.96** -0.27
打顶 +6-BA 0.60* 0.77** -0.90**
　　* 表示 0.05 显著水平; ** 表示 0.01 显著水平。
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其中机制还需进一步研究。
参考文献
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