全 文 ：中国生态农业学报 2016年 3月 第 24卷 第 3期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Mar. 2016, 24(3): 356364


* 云南省烟草公司生产研究与应用计划[云烟科(2014)302号, 2014YN24]资助
** 通讯作者: 周冀衡, 主要从事烟草生理生化及品质研究工作。E-mail: jhzhou2005@163.com
罗映虹, 主要从事烟草生理生化及品质研究工作。E-mail: yclyh2588@gmail.com
收稿日期: 20150906 接受日期: 20151208
* Supported by the Project of Yunnan Tobacco Companies [Yunnan Tobacco Sci. 302 (2014), No. 2014YN24]
** Corresponding author, E-mail: jhzhou2005@163.com
Received Sep. 6, 2015; accepted Dec. 8, 2015
http://www.ecoagri.ac.cn
DOI: 10.13930/j.cnki.cjea.150967
外源抗坏血酸与谷胱甘肽对打顶后烟草氧化
还原平衡及烟碱的影响*
罗映虹 张一扬 刘晓颖 李 爽 刘 坤 崔超岗 谭观萍 周冀衡**
(湖南农业大学烟草研究院 长沙 410128)
摘 要 烟碱含量偏高是我国烤烟的现状。如何有效降低烟叶烟碱含量, 提高烤烟工业可用性是烟叶生产中
的一个难题。根据烟草打顶导致烟碱含量急剧上升和机械损伤造成细胞氧化迸发的的现象, 本试验从打顶创
伤引起的一系列生理变化入手, 采取打顶后在伤口涂抹抗氧化剂抗坏血酸+谷胱甘肽(AsA+GSH)和抗坏血酸
(AsA)两种方法来抑制活性氧含量的上升, 探究茉莉酸刺激烟碱含量上升和活性氧含量之间的关系, 并比较两
种方法在抑制活性氧及烟碱上升的效果。结果发现, 涂抹 AsA+GSH 和 AsA 处理对烟草叶片超氧阴离子、过
氧化氢、丙二醛的上升有抑制效果, 过氧化氢降解速度慢于超氧阴离子, 在烟草内有积累现象。涂抹 AsA+GSH
和 AsA处理在打顶 6 h时茉莉酸含量低于常规打顶, 对茉莉酸的产生有抑制效果。其中处理 96 h后, 打顶后
涂抹 AsA+GSH 的处理叶片烟碱含量比常规打顶低 21.5%, 打顶后涂抹 AsA 的处理叶片烟碱含量比常规打顶
低 17.5%。且各检测指标之间存在显著或极显著的相关性。另外, 打顶后 24 h, 各处理的活性氧含量回到对照
(不打顶)的水平。试验表明, 抗氧化型物质(AsA+GSH)涂抹打顶后烟草的伤口能有效抑制活性氧、茉莉酸和烟
碱含量的上升, 且活性氧、茉莉酸、烟碱之间存在着密切联系。AsA+GSH比 AsA有更强的抗氧化性, 能更好
地抑制打顶后烟碱的上升。
关键词 抗坏血酸 谷胱甘肽 烟草打顶 活性氧 茉莉酸 烟碱
中图分类号: S572; Q599 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2016)03-0356-09
Influence of daub exogenous ascorbic acid and glutathione on wounds after
tobacco topping on redox equilibrium and nicotine content of tobacco*
LUO Yinghong, ZHANG Yiyang, LIU Xiaoying, LI Shuang, LIU Kun,
CUI Chaogang, TAN Guanping, ZHOU Jiheng**
(Institute of Tobacco Research, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)
Abstract Nicotine is not only an important chemical component of tobacco leaves, but also one of the important quality
indexes of cigarette. The current state of flue-cured tobacco in China with nicotine on the high end has severely influenced
China-produced tobacco leaf quality. Effectively reducing nicotine content of tobacco leaves and improving flue-cured tobacco
usability has been a difficult issue in the tobacco production industry. The content of nicotine in tobacco doubled and
redoubled after topping. Because of the sharp rise in nicotine content after tobacco topping and cells oxidative burst due to
mechanical damage, testing started with a series of physiological changes induced by topping in this study. The two methods
used in the test included daub of both ascorbic acid and glutathione (AsA+GSH), and daub of ascorbic acid (AsA). Other three
methods were also applied in the experiment, duab of buffer solvent after topping, conventional topping and not topping. These
methods were applied to tobacco wounds after topping to suppress the rise in active oxygen content, explore the relationship
第 3期 罗映虹等: 外源抗坏血酸与谷胱甘肽对打顶后烟草氧化还原平衡及烟碱的影响 357


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between active oxygen content and jasmonic acid-stimulating nicotine content growth, and to compare the effects of the two
methods on suppressing the rise in active oxygen and nicotine content. The results showed that the rise in the contents of super
oxygen anion, hydrogen peroxide and malondialdehyde of tobacco leaves dropped when daubing AsA+GSH and AsA to the
topping wounds. Hydrogen peroxide degradation was slower than that of oxygen anion, which accumulated in tobacco.
Jasmonic acid content under daub of AsA+GSH or AsA treatments was lower than that under conventional topping treatment at
6 h after treatment and with adverse effect on jasmonic acid. At 96 h after treatment, nicotine content of leaves under
AsA+GSH treatment was 21.5% lower than that under conventional topping treatment. The content of nicotine in tobacco
leaves under AsA treatment was 17.5% lower than that under conventional topping treatment. Correlation analysis among
response intensity of each detection index to topping showed significant or extremely significant correlation between the
detection indexes. Also at 24 h after topping, active oxygen content of each treatment dropped back to the non-topped level
(not topping treatment). The test showed that daubing antioxidant substances (AsA+GSH) to tobacco wounds after topping
effectively suppressed reactive oxygen species, jasmonic acid and nicotine contents rise. There was also a close relationship
between reactive oxygen species, jasmonic acid and nicotine. AsA+GSH treatment was better than AsA treatment in
antioxidant activity, and was therefore better in suppressing nicotine content rise in tobacco leaves after topping.
Keywords Ascorbic acid; Glutathione; Tobacco topping; Reactive oxygen species; Jasmonic acid; Nicotine
植物创伤后 , 内源激发子(endogenous elicitor)
会激活体内茉莉酸、水杨酸和乙烯等多种信号转导
途径 , 最终产生防御反应 [1], 但是激发子与各种信
号转导途径的路径却研究较少。烟碱是烟草体内广
泛存在的一类次生代谢产物, 一般呈碱性。烟碱不
仅是烟叶中的重要化学成分, 也是卷烟中的重要品
质指标之一 , 在烟气中若烟碱含量过低则劲头小 ,
吸味平淡; 若烟碱含量过高则劲头大, 刺激性增强,
产生辛辣味。近几年, 随着优质烟叶生产技术的普
及与推广, 我国部分烟区烟叶外观质量接近国际水
平, 但烤烟烟碱平均含量却达 3%~4%, 而正常情况
下烤烟烟碱平均含量应低于 3%[2]。因此, 研究控制
烟叶烟碱含量在合理范围, 是保证烤烟高质量的重
要手段。
打顶是烟草栽培的一项农艺措施, 同时对烟草
也是一种伤害。试验证明, 人为造成的机械损伤能
全部或部分地模拟昆虫取食, 可以造成直接防御反
应系统的启动[3]。机械损伤后, 植物细胞为避免遭受
更大伤害, 进行过敏反应, 伤口周围的细胞可发生
程序化细胞死亡(programmed cell death, PCD)[4], 这
种程序化死亡中最明显的化学反应是 “氧化迸
发”(oxidative burst)。氧化迸发能打破原有的氧化还
原的平衡 [5]。一般情况下 , 活性氧(reactive oxygen
species, ROS)能在自身产生的酶类超氧化物歧化酶
(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶
(APX)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)的共同作用下分
解, 稍过多的 ROS也可以通过植物体内合成的非酶
类, 类黄酮、抗坏血酸、谷胱甘肽、-生育酚、类
胡萝卜素等非酶类化合物淬灭 [610], 但在氧化迸发
时, 植物体内 ROS大量增加, 过多的 ROS已经超出
了体内抗氧化物的清除能力极限, 多余的 ROS 几乎
能够与所有的生物大分子包括蛋白、脂类、多糖和
核酸发生反应[11]。ROS还可以促进植物激素的合成,
产生一系列抗性反应: ROS 可以攻击质膜上的亚麻
酸、亚油酸和花生四烯酸, 导致它们过氧化反应, 而
Vick等[12]在 20世纪 80年代研究合成茉莉酸的十八
烷途径中提到茉莉酸前体物来自叶绿体膜上的亚麻
酸过氧化反应, 说明 ROS可能是诱导茉莉酸产生的
原因, 茉莉酸是一种植物激素, 可以诱导烟草抗性
反应产生烟碱[13], 这些说明打顶、ROS、茉莉酸、
烟碱之间可能存在一些因果关系。当然, 烟碱的合
成并不一定只受茉莉酸的调控, 可能是一系列物质
的综合调控。许多研究表明 ROS可以诱导水杨酸、
乙烯、植保素的合成[1420], 它们都可以调节植物的
抗逆性反应; 各种调节之间也可能相互协同配合, 如
茉莉酸可以和 ROS 共同调节乙烯合成过程中的 1-氨
基环丙烷-1-羧酸(ACC合酶)活性[21]; 另外, H2O2作为
一种相对稳定的 ROS, 本身也是一种调节剂[10,22]。
对于烟草打顶后烟碱含量迅速上升的问题, 程
新胜等[23]、宗娜等[24]和黄兰等[25]从一些食烟草的寡
食性昆虫得到启发, 将此类昆虫下唇腺分泌的特异
性酶所研制的仿生信号分子(BSM)涂抹于打顶后的
伤口, 发现能抑制茉莉酸、脂氧合酶(LOX)、鸟氨酸
脱羧酶(ODC)含量的上升, 并最终抑制烟碱含量的
上升; 张新华等[26]、李影等[27]的研究认为 BSM能抑
制烟草氧化胁迫, 最终抑制打顶后烟碱含量上升。
烟草受到刺激诱导烟碱合成过程非常复杂, 而
且许多方面还没研究清楚, 并存在许多争议, 通过
控制某路径的一种或几种酶来实现降低烟碱的目的
不太现实, 但大量研究表明各种调节路径几乎都与
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ROS存在联系。因此, 烟草打顶后控制 ROS的水平
有可能削弱创伤信号 , 并最终达到降低烟碱的目
的。AsA 作为一种非酶类抗氧化剂, 能够有效淬灭
活性氧自由基, 并能与 APX 一同清除 H2O2。GSH
不仅能猝灭自由基, 清除 H2O2, 还能还原脱氢抗坏血
酸(DHA), 使 ASA能够循环利用, 持续清除 ROS[28]。
本试验在烟草打顶后的伤口涂抹 AsA 和 GSH,
用它们清除打顶后产生的大量 ROS, 期待削弱创伤
信号, 并最终达到降低烟碱的目的, 为我国烟叶烟
碱含量普遍偏高的问题提供一种解决思路。
1 材料与方法
1.1 供试材料
试验于 2014 年 4—6 月于湖南农业大学烟草研
究院楼顶进行。供试品种为‘云烟 87’。采用塑料袋
花盆(下底直径 20 cm, 上底直径 24 cm, 高 24 cm,
底部有细小穿孔用于漏水)装消毒后的河沙进行沙
培。烟叶 7 叶期进行移栽, 每天早晨 8:00 用霍格兰
(Hoagland)营养液浇灌烟株。
1.2 试验试剂
L-抗坏血酸(AsA), 产品编号 A2174|CAS 号 50-
81-7|sigma|plant cell culture tested; L-还原型谷胱甘
肽(GSH), 产品编号G6013|CAS号 70-18-8|sigma|cell
culture tested, BioReagent, ≥98.0%, powder。
1%ASA 溶液参照金中华[29]的方法配置: 溶解
0.1 g L-抗坏血酸于去离子水中 , 然后加入 EDTA
100 mg, 冰乙酸 2 mL, 去离子水定容至 100 mL, 摇
匀, 置棕色试剂瓶中, 贮于冰箱保存。
1%AsA+1%GSH 溶液亦参照金中华[29]的方法:
溶解 0.1 g AsA和 0.1 g GSH于去离子水中, 之后加
入 EDTA 100 mg, 冰乙酸 2 mL, 去离子水定容至
100 mL摇匀, 置棕色试剂瓶中, 贮于冰箱保存。
缓冲溶液的配置方法: 在少量去离子水中加入
EDTA 100 mg, 冰乙酸2 mL, 去离子水定容至100 mL,
摇匀置棕色试剂瓶中, 贮于冰箱保存。
1.3 试验处理
试验设打顶涂抹 1%AsA(T1)、打顶涂抹 1%AsA+
1%GSH(T2)、打顶后涂抹缓冲溶剂(TS1)、常规打顶
(TS2)和不打顶(CK)5 个处理。试验于现蕾期打顶,
并进行相应处理, T1、T2、TS1打顶后立即用羊毛毫
分别蘸取相应溶液 0.25 mL 涂抹于打顶后的伤口。
每个处理 33株烟, 在处理后的 3 h、6 h、9 h、24 h、
48 h每个处理分别取 3株全部鲜烟叶检测每株的·O2、
丙二醛和 H2O2含量, 其中６h 的样品鲜叶片和鲜根
系外加检测茉莉酸含量; 处理后的 3 h、6 h、9 h、
24 h、48 h、96 h每个处理取 3株杀青, 分别检测每
株全部叶片和全部根系的烟碱。
1.4 检测方法
超氧阴离子(·O2)含量测定参照王爱国等[30]的方
法。过氧化氢(H2O2)含量的测定采取 Ferguson 等[31]
丙酮抽提法和刘俊等[32]的萃取脱色法。过氧化氢含
量测定参照张倩等[33]的方法。
丙二醛(MDA)含量分析 : 参照文献[34]并稍作
改进, 将采取叶片去叶脉, 取鲜重 0.5 g, 置于预冷
研钵中, 加入 2 mL 0.05 molL1 pH 7.8的磷酸缓冲
液和少量石英砂研磨、匀浆后, 定容到 10 mL 刻度
试管中。取 5 mL于刻度试管中在 16 000 rmin1下
离心 15 min, 上清液即为样品提取液, 5 ℃下保存备
用。取 5 mL试管分别加入 1.5 mL粗酶液, 2.5 mL
0.5%硫代巴比妥酸的 5%三氯乙酸溶液, 混匀物于
沸水浴上加热 15 min, 迅速冷却后, 再离心。取上清
液测定 532 nm和 600 nm波长下的吸光度值(A532和
A600)。MDA的浓度(C)公式为: C=[(A532A600)×A×V/a]/
0.155×W, 式中, A为反应液总量, V为提取液总量, a
为反应液中的提取液数量, W为植物样品重量。
茉莉酸的制取与检测采用 Baldwin等[35]和 Segarra
等[36]方法。
烟碱检测采用金闻博等[37]的紫外分光光度法。
1.5 数据处理
变化速率计算: TS2为常规打顶, 其相对于对照
CK 的各指标的变化为打顶引起变化量, 变化量与
时间的比值为变化速率; T1、T2为涂抹抗氧化剂处
理, 其相对于 TS2 的变化可以视为抗氧化剂导致的
变化量, 变化量与时间的比值可以看做变化速率。
定义“TS2变化速率”为 TS2 CKA A
t

, 定义“T1变化速
率”为 TS2 T1A A
t

, 定义“T2 变化速率为” TS2 T2A A
t

;
ATS2为 TS2 在打顶后相应指标对应时间的含量, AT1
为 T1 在打顶后相应指标对应时间的含量, AT2为 T2
在打顶后相应指标对应时间的含量, t为相应指标处
理后的时间。
指标对打项响应的关联: 定义各检测指标对打
顶净响应强度为 S, 定义超氧阴离子、过氧化氢、丙
二醛 3 个检测指标的净响应强度的 S=STSCK, 定义
茉莉酸的净响应强度的 S=T(6 h)CK(6 h), 烟碱的净响
应强度的 S=T(96 h)CK(96 h)。
0h 3h 3h 6h 6h 9h
T
9h 24h 24h 48h
3 3 3
2 2 2
15 24
2 2
T T T T T T
S
T T T T
        
   
(1)
第 3期 罗映虹等: 外源抗坏血酸与谷胱甘肽对打顶后烟草氧化还原平衡及烟碱的影响 359


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0h 3h 3h 6h 6h 9h
CK
9h 24h 24h 48h
CK CK CK CK CK CK
3 3 3
2 2 2
CK CK CK CK (2)15 24
2 2
S
        
   
式中: ST为各处理 0~48 h的加权值, T(ih)为各处理相
应指标对应时间的含量, SCK为 CK 0~48 h的加权值,
CK(ih)为 CK相应指标对应时间的含量。
对各指标对打项的响应强度进行相关性分析 ,
探讨打顶后各指标间变化的关联性。
采用 Microsoft Excel 2010、SPSS 20进行数据
分析。
2 结果与分析
2.1 打顶后 AsA和GSH处理对烤烟烟碱含量的影响
对根系烟碱的分析(图 1A)表明, CK(不打顶)处
理在 96 h内烟碱含量稳定; 打顶措施能促使烟碱含
量迅速上升, 除处理后 3 h的 T2、处理 9 h的 T1和
T2, 其他处理(T1、T2、TS1、TS2)各处理后时间的
烟碱含量都显著高于 CK。打顶后涂抹 AsA+GSH或
AsA能有效抑制烟碱含量上升, T1、T2与 TS1、TS2
在处理后 3~24 h差距较小, 处理后 48~96 h逐渐拉
开差距, 处理后 96 h T1、T2 的烟碱含量显著低于
TS1、TS2; 其中 T2与 T1在处理后 3~24 h无显著差
异, 处理后 48~96 h T2显著低于 T1。说明打顶后涂
抹 AsA+GSH 对抑制烟碱上升的效果要好于涂抹
AsA。
对叶片烟碱的分析(图 1B)表明, 各处理叶片烟
碱上升趋势与根系烟碱上升趋势相似。CK的烟碱含
量在 48 h内基本稳定, 打顶处理(T1、T2、TS1、TS2)
的烟碱含量都出现了不同程度的升高。其中升高最
快的是 TS1、TS2, 处理后 3~96 h都显著高于 CK, 且
高于 T1、T2, 这与根系烟碱变化不同; TS1 和 TS2
在处理后 3~96 h无显著差异, 说明涂抹缓冲液不能
对烟碱变化造成影响。T1、T2的烟碱含量在处理后
都显著高于 CK, 显著低于 TS1、TS2, 说明打顶后
涂抹 AsA+GSH 或 AsA 能有效抑制烟碱含量上升;
T2在处理后 9 h、48 h、96 h烟碱含量都显著低于
T1, 说明涂抹 AsA+GSH 对烟碱的抑制效果要好于
涂抹AsA。96 h后 T1的烟碱含量比 TS2低 17.5%, T2
的烟碱含量比 TS2低 21.5%。

图 1 不同 AsA和 GSH处理下烤烟打顶后根系(A)和叶片(B)的烟碱含量
Fig. 1 Root (A) and leaf (B) nicotine contents of flue-cured tobacco with different AsA and GSH treatments after topping
T1: 打顶后涂抹 1%AsA; T2: 打顶后涂抹 1%AsA+1%GSH; TS1: 打顶后涂抹缓冲溶剂; TS2: 常规打顶; CK: 不打顶。不同小写
字母表示相同处理时间不同处理间差异显著(P<0.05)。下同。T1: daubing 1% AsA after topping; T2: daubing 1% AsA + 1% GSH after
topping; TS1: daubing buffer solvent after topping; TS2: conventional topping; CK: no topping. Different small letters mean significant
difference at 0.05 level under different treatments in the same time after treatment. The same below.

2.2 打顶后 AsA和 GSH处理对烤烟超氧阴离子含
量的影响
图 2A结果表明, CK(不打顶)处理烤烟超氧阴离
子含量在 48 h内基本稳定。打顶能促使烟株产生成
倍超氧阴离子, 处理后 3 h, TS2(常规打顶)超氧阴离
子远高于 CK, 之后快速下降, 在处理后 24 h已经和
CK 接近 , 且无显著差异 , 之后含量保持稳定且与
CK无显著差异。TS1(涂抹缓冲液)在 48 h内与 TS2
无显著差异。涂抹 AsA+GSH 或 AsA 的 T1、T2 对
超氧阴离子上升有抑制作用, 处理后 3 h 超氧阴离
子含量显著低于 TS1、TS2, 但显著高于 CK; 处理
后 6 h与CK接近且差异不显著, 显著低于 TS1、TS2,
T2超氧阴离子含量与 T1无显著差异。
图 2B结果表明, TS2处理烤烟超氧阴离子含量
变化速率在打顶后 3 h较高, 之后快速下降, 24 h时
基本接近于 0; T1与 T2处理的降解速率处理 3 h后
较高, 之后迅速下降, 但两者又有区别: T1 的降解
速率在处理 3 h 时高于 T2 的降解速率, 在处理 6 h
360 中国生态农业学报 2016 第 24卷


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图 2 不同 AsA和 GSH处理下烤烟打顶后超氧阴离子含量(A)及其变化速率(B)
Fig. 2 Ultra oxygen anion content (A) and its change rate (B) of flue-cured tobacco with different AsA and GSH treatments
after topping
时低于 T2 的降解速率, 在处理 9 h 与 T2 的降解速
率接近。说明处理后 3 h涂抹 AsA对超氧阴离子上
升的抑制效果好于涂抹 AsA+GSH, 在处理 6 h涂抹
AsA+GSH 对超氧阴离子上升的抑制效果好于涂抹
AsA。之后两者同趋于 0, 无差别。
2.3 打顶后 AsA 和 GSH 处理对烤烟 H2O2含量的
影响
图 3A 表明, CK 处理烤烟的过氧化氢含量在处
理 48 h内基本稳定, 打顶措施能显著促使烟草过氧
化氢含量的增长(T1、T2、TS1、TS2)。其中 TS2处
理(常规打顶)过氧化氢含量呈现先上升后下降的趋
势, 在处理 6 h时达最大值, 在 48 h接近 CK, 且与
CK无显著差异。TS1在处理 6 h、9 h、24 h过氧化
氢含量显著低于 TS2。涂抹 AsA+GSH 或 AsA 能有
效抑制过氧化氢含量的上升, T1、T2的过氧化氢含
量在处理后 3 h、6 h显著低于 TS1、TS2, 显著高于
CK, 处理后 9 h、24 h显著低于 TS2, 高于 CK, 处
理后 48 h各个处理之间无显著差异; T2在处理后 6 h
显著低于 T1, 其他时间无显著差异。
图 3B结果表明, TS2、T1、T2处理 48 h时接近
于 0, TS2变化速率 24 h前明显高于 T1和 T2, T1、
T2的降解速率同样缓慢下降, 0~9 h T2的变化速率
都高于 T1的变化速率。说明涂抹 AsA+GSH对过氧
化氢上升的抑制效果好于涂抹 AsA。

图 3 不同 AsA和 GSH处理下烤烟打顶后过氧化氢含量(A)及其降解速率(B)
Fig. 3 Hydrogen peroxide content (A) and its change rate (B) of flue-cured tobacco with different AsA and GSH treatments
after topping
2.4 打顶后 AsA和 GSH处理烤烟丙二醛含量的影响
图 4A表明, CK处理烤烟在处理 48 h内丙二醛
含量几乎没有变化。打顶能诱导丙二醛成倍产生 ,
其中 TS2在处理后 3 h含量最高, 在 3~6 h下降较快,
随后呈缓慢下降, 在 48 h接近 CK, 且与 CK无显著
差异。TS1在处理后 3 h显著低于 TS2, 之后与 TS2
无显著差异。涂抹 AsA+GSH或 AsA对丙二醛含量
上升也有明显抑制效果, T1、T2在 0~48 h内呈现先
上升后下降趋势, 除在处理后 6 h T1 与 TS1、TS2
无显著差异, 处理后 3~24 h, T1、T2丙二醛含量都
第 3期 罗映虹等: 外源抗坏血酸与谷胱甘肽对打顶后烟草氧化还原平衡及烟碱的影响 361


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显著低于 TS1、TS2, 48 h后与各处理间无显著差异;
其中处理后 3 h、6 h时 T2显著低于 T1, 其他时间
无显著差异。
图 4B 中 TS2、T1、T2 的变化曲线类似于反比
例函数, 即开始快速下降, 之后缓慢下降的规律。T2
的降解速率在 3~9 h都高于 T1的降解速率, 之后几
乎相同, 说明涂抹 AsA+GSH 对丙二醛上升的抑制
效果要好于涂抹 AsA。

图 4 不同 AsA和 GSH处理下烤烟打顶后丙二醛含量(A)及其降解速率(B)
Fig. 4 Malondialdehyde content (A) and its change rate (B) of flue-cured tobacco with different AsA and GSH treatments
after topping
2.5 打顶后 AsA和 GSH处理对烤烟茉莉酸含量的
影响
根据 Vick等[12]提出的茉莉酸十八烷酸途径, 茉
莉酸前体物来自叶绿体质膜氧化产物亚麻酸, 那么
亚麻酸必定与活性氧自由基有关, 所以茉莉酸也应
该会受活性氧自由基浓度影响。
对叶片(图 5A)和根系(图 5B)的茉莉酸检测结果
表明, 处理后 6 h对照茉莉酸含量最低; 打顶处理能
促使茉莉酸含量明显增加, 其中 TS2 含量成倍高于
CK, TS1 与 TS2 差异不显著, 说明涂抹缓冲液对茉
莉酸含量没有显著影响; T1、T2 却显著低于 TS1、
TS2, 说明涂抹AsA+GSH或AsA能有效抑制茉莉酸
含量上升; T2的茉莉酸含量显著低于 T1, 说明涂抹
AsA+GSH对烟碱的抑制效果要好于涂抹 AsA。

图 5 不同 AsA和 GSH处理下烤烟打顶 6 h后叶片(A)及根系(B)茉莉酸含量
Fig. 5 Leaf (A) and root (B) jasmonic acid contents of flue-cured tobacco with different AsA and GSH treatments after topping
for 6 hours
对根系茉莉酸的检测结果表明打顶促使茉莉酸
上升的程度大于叶片, 涂抹 AsA+GSH 或 AsA 对茉
莉酸的抑制效果也大于叶片, 各处理间的比较与叶
片相同, 可以参照叶片的变化规律。
2.6 打顶后 AsA和 GSH处理下烤烟各指标响应的
关联性
对各检测指标一段时间内变化的加权, 得到各
检测指标对打顶措施的响应强度见表 1。由表 1 可
以看出, T1 和 T2 各指标响应强度都明显低于 TS1
和 TS2, T2 响应强度弱于 T1, 这些再次说明 AsA+
GSH 能有效抑制表中各指标含量的上升, 且 AsA+
GSH比 AsA的抑制效果更强。
对各检测指标响应强度的相关性分析见表 2。由
表 2 可知, 打顶后各检测指标(超氧阴离子、过氧化
362 中国生态农业学报 2016 第 24卷


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表 1 不同 AsA和 GSH处理下烤烟指标对打顶的响应强度
Table 1 Response intensities of indexes of tobacco under different AsA and GSH treatments to topping
处理
Treatment
超氧阴离子
Superoxide anion
过氧化氢
Hydrogen peroxide
丙二醛
Malondialdehyde
叶片茉莉酸
Leaf jasmonic acid
根系茉莉酸
Root jasmonic acid
根系烟碱
Root nicotine
叶片烟碱
Leaf nicotine
T1 0.46 513.45 105.87 85.00 21.80 0.27 0.88
T2 0.43 446.10 90.87 56.00 14.70 0.21 0.76
TS1 1.27 655.30 143.80 150.00 37.20 0.36 1.13
TS2 1.36 851.80 148.46 171.00 39.60 0.40 1.15
CK 0 0 0 0 0 0 0
表 2 不同 AsA和 GSH处理下烤烟各指标对打顶响应强度之间相关性分析
Table 2 Correlation analysis between response intensity to topping of each detected indexes
超氧阴离子
Superoxide anion
过氧化氢
Hydrogen peroxide
丙二醛
Malondialdehyde
叶片茉莉酸
Leaf jasmonic acid
根系茉莉酸
Root jasmonic acid
根系烟碱
Root nicotine
叶片烟碱
Leaf nicotine
超氧阴离子
Superoxide anion
1.000
过氧化氢
Hydrogen peroxide
0.918* 1.000
丙二醛
Malondialdehyde
0.910* 0.980** 1.000
叶片茉莉酸
Leaf jasmonic acid
0.984** 0.960** 0.950* 1.000
根系茉莉酸
Root jasmonic acid
0.978** 0.961** 0.965** 0.998** 1.000
根系烟碱
Root nicotine
0.928* 0.990** 0.995** 0.970** 0.979** 1.000
叶片烟碱
Leaf nicotine
0.883* 0.973** 0.998** 0.929* 0.947* 0.989** 1.000
*表示显著相关, **表示极显著相关。* means significant correlation at 0.05 level, ** means significant correlation at 0.01 level.

氢、丙二醛、叶片茉莉酸、根系茉莉酸、根系烟碱、
叶片烟碱)两两显著正相关, 有些甚至还出现了极显
著正相关, 进一步说明打顶后它们的变化不是各自
孤立, 而是相互联系、相互影响的。
3 讨论
打顶这一项破坏性的生产措施的确引起烟草内
部化学成分的变化。根据检测结果, 正常打顶后烟
草叶片的超氧阴离子大幅增加, 但在 24 h内大幅下
降, 说明烟草在遭受到破坏后具有自身恢复的能力,
打破的氧化还原平衡能够在一段时间后再平衡。打
顶后涂抹缓冲溶液初始超氧阴离子含量比常规打顶
稍低, 可能是由于缓冲溶液能暂时隔离空气中的氧,
减缓氧化迸发; 涂抹 AsA 能有效降低超氧阴离子浓
度; 涂抹 AsA+GSH 与涂抹 AsA 差异不显著, 处理
后 3 h超氧阴离子降解速率快于涂抹 AsA+GSH, 6 h
则相反, 可能是由于谷胱甘肽抗坏血酸循环机制,
AsA+GSH 之前抗氧化能力稍弱, 之后 GSH 能够还
原氧化态 AsA, 使其能循环利用。另外, 各个处理超
氧负离子浓度前期差异比较大, 但在 24 h后都回到
一个几乎相同的水平, 可以推断烟草打顶后氧化还
原平衡大约需要 24 h左右。
打顶引起了烟草体内过氧化氢含量的变化, 除
不打顶处理过氧化氢几乎趋于平稳外, 其他几个处
理几乎都是先增加后降低的趋势, 说明过氧化氢相
对于超氧负离子稳定性较高, 在产生的过程中有浓
度积累的现象, 可能是作为一种稳定的活性氧起到
传递信号的作用, 这与 Gechev 等[10]、Foyer 等[22]的
研究结果一致。分析结果表明, 涂抹抗氧化剂 AsA
和 GSH 能有效抑制过氧化氢含量的上升 , 涂抹
AsA+GSH的抑制效果强于涂抹AsA, 这与超氧负离
子趋势有区别 , 该结果可以用谷胱甘肽抗坏血酸
循环来解释[28]。
丙二醛浓度是反映质膜氧化程度的指标。本试
验中, 丙二醛变化趋势几乎和过氧化氢一致, 同样
可以用丙二醛化学性状稳定来解释, 可以得知涂抹
AsA+GSH 和涂抹 AsA 的处理能有效保护细胞膜系
统 , 削弱活性氧自由基对质膜的破坏 , 且涂抹
AsA+GSH的处理效果强于涂抹 AsA处理。
以上 3 个指标可以代表活性氧, 分析结果表明
打顶处理能有效促使活性氧自由基含量升高, 打破
氧化还原平衡。与张新华等[26]、李影等[27]的研究区
别在于, 他们的研究是使用寡食性昆虫的下唇腺分
泌的特异性酶(BSM)抑制活性氧自由基, 抑制机理
尚不清晰; 本试验通过AsA与GSH猝灭活性氧自由
基达到了同样的效果, 机理清晰。
第 3期 罗映虹等: 外源抗坏血酸与谷胱甘肽对打顶后烟草氧化还原平衡及烟碱的影响 363


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活性氧自由基可以引起多种复杂的信号传递 ,
我们对其中最具有代表性的茉莉酸检测结果发现 ,
打顶处理引起了叶片和根系茉莉酸含量的上升, 涂
抹 AsA+GSH和涂抹 AsA的处理茉莉酸含量明显低
于常规打顶处理, 说明涂抹 AsA+GSH 和涂抹 AsA
能有效抑制茉莉酸含量的上升 , 也可以推断 AsA-
GSH是通过抑制活性氧自由基来抑制茉莉酸含量的
上升, 根据 Vick 等 [12]的研究结果, 后一种可能性
可信度更高。本试验的茉莉酸研究结果支持程新胜
等[23,25]的一系列研究成果。
茉莉酸作为一种植物激素可以诱导植物产生抗
性反应, 烟碱作为烟草的一种次生代谢产物可以参
与烟草的抗性防御[13]。试验中, 涂抹抗氧化剂能有
效抑制根系和叶片烟碱含量的增加 , 且涂抹
AsA+GSH的抑制效果强于涂抹AsA, 这与茉莉酸的
变化趋势一致, 原因可能是由于烟碱的变化是由茉
莉酸刺激引起的 , 且在含量上与茉莉酸含量成正
比。陈新胜等[23,25]也是在寻求降低茉莉酸的方法来
抑制烟碱, 本试验烟碱降低效果与陈新胜等的 BSM
降烟碱效果类似。
打顶和涂抹抗氧化剂都对活性氧自由基、茉莉
酸、烟碱含量产生了影响, 但是它们又不是相互独
立, 而是密切相关的。对活性氧自由基、茉莉酸、
烟碱 7 个检测指标的相关性分析结果表明, 各检测
指标间相关性显著, 有些还达到了极显著水平, 这
些证明它们是相互联系, 相互影响的。
本试验涂抹抗氧化剂能有效抑制烟草打顶后超
氧阴离子、过氧化氢、丙二醛、茉莉酸和烟碱含量的
上升, 且 AsA+GSH的抗氧化效果要好于涂抹 AsA。
4 结论
抗氧化型物质(AsA-GSH)涂抹烟草打顶后的伤
口能有效降低活性氧、茉莉酸、烟碱的含量, 且活
性氧、茉莉酸、烟碱之间存在着密切联系。AsA+GSH
比 AsA 有更强的抗氧化性, 并且能更好地抑制打顶
后烟碱的上升。
BSM 通过酶的作用间接抑制氧化胁迫, 而 AsA
与GSH通过直接淬灭活性氧自由基直接抑制氧化胁
迫, 从而最终抑制打顶后茉莉酸含量的上升。使用
AsA 与 GSH 代替 BSM 能起到降低成本, 提高效率
的作用, 具有更广泛的推广价值, 为我国烤烟烟碱
含量偏高的问题提供了一种解决思路。
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