贵州烤烟色素含量和颜色值随生育期的变化及其相关性

武圣江，张长云，郭亮，谢良文，朱广兵，杨志晓，徐永高，谢已书*

(1.贵州省烟草科学研究院，贵阳 550081；2.中国烟草总公司贵州省公司，贵阳 550004；3.中国烟草总公司四川省公司，成都 610031；4.云南农业大学烟草学院，昆明 650201)

贵州烤烟色素含量和颜色值随生育期的变化及其相关性

武圣江1，张长云1，郭亮2，谢良文3，朱广兵4，杨志晓1，徐永高1，谢已书1*

(1.贵州省烟草科学研究院，贵阳 550081；2.中国烟草总公司贵州省公司，贵阳 550004；3.中国烟草总公司四川省公司，成都 610031；4.云南农业大学烟草学院，昆明 650201)

为了进一步探讨贵州烤烟生长特性，以 K326、毕纳 1 号、贵烟 1 号、贵烟 2 号和 K326 有机烟为材料，研究了大田生育期（35、70、105 d）烟叶质体色素含量和颜色参数值的变化幵进行了相兲分析。结果表明，生育期烤烟烟叶质体色素含量和颜色参数（H*除外）值均呈逐渐下降的趋势。毕纳 1 号 35 d 和 105 d 质体色素含量显著高于其他材料；K326 有机烟 70 d 和 105 d 质体色素含量显著低于其他材料，但其 L*、b*和 C*值显著高于其他材料。不同烤烟材料生育期烟叶 L*和H*值差异均显著，且 b*和 C*值 105 d 显著高于 35 d 和 75 d。不同烤烟材料烟叶质体色素含量与颜色参数值相兲均显著，其中质体色素含量与 L*、a*值相兲系数较大，在 0.805～0.866 之间。线性回归分析表明，变量叶绿素 b R2值（R2=0.915）最大，变量类胡萝卜素 R2值（R2=0.847）最小；自变量中线性回归系数正值 Xa*最大，其次是 XH*。相对类胡萝卜素，烤烟生育期烟叶叶绿素含量与颜色参数值的线性回归性更好。

贵州；烤烟；生育期；质体色素；颜色

高等植物质体色素分为两大类:一类是叶绿素；一类是类胡萝卜素[1-2]。烟草质体色素作为重要的光合色素，对烟株的生长发育起着至关重要的作用[3]。烤烟基因型不同，烟叶质体色素及其降解产物和化学物质含量也不相同[4]。在烤烟生长发育和成熟过程中各种色素含量均表现为逐渐降低，偶尔的色素含量升高与降雨或灌溉相关联[5-6]。一般情况下，大田生长期烤烟烟叶叶绿素含量的高低反映了叶片生理功能的强弱[7]，准确地判断植物叶色可为农作物科学施肥、植物病理诊断等提供科学依据[8]。色差计 L*a*b*颜色空间与人体视觉的颜色感觉一致，具有较高的色差分辨力，能够定量检测，非常适合较小色差情况下的颜色测量[9]。目前烟叶颜色多为定性描述，且易受人主观因素的影响，而定量研究较少[10-12]。色素与颜色密切相关[9-10]。迄今为止，有关植物叶片及其果实色素含量与颜色参数之间的关系研究较多[10,13-15]，但对贵州省烤烟生长期烟叶质体色素含量与颜色参数值的关系研究尚未见报道。生态因素决定烟叶的香型和风格[16]，贵州是我国中间香型烤烟种植的典型区域，烤烟年产量居全国前列。为了进一步探讨贵州特色烤烟生长特性，研究了 K326、毕纳 1 号、贵烟 1 号、贵烟 2号和 K326 有机烟大田生育期烟叶质体色素含量和颜色参数值的动态变化及其关系，以期为开展贵州特色烤烟生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于 2011—2012 年在贵州省烟草科学研究院福泉试验基地进行，供试材料为 K326、毕纳 1号、贵烟 1 号、贵烟 2 号和 K326 有机烟。试验地面积 1 hm2，共划分 3 个田块，作为重复。每个田块划分为 5 个小区，其中每小区面积 0.067 hm2，不同试验处理在5个小区里进行随机排列。按照贵州井窖式移栽技术于 4月下旬进行移栽，行距 120 cm，株距 50 cm，土壤质地为黄壤土，土壤肥力中等，按照优质烟叶生产理论进行规范化栽培管理，其中K326 有机烟按照有机农业标准(IFOAM)进行生产管理。

1.2 样品制备

取样时间分别为大田移栽后 35、70、105 d。选择有代表性的烟株 10～15 株，均取烟株中部定位烟叶进行颜色测定，同时在定位烟叶第 3～4 叶脉间中部取样测定色素含量。

1.3 测定项目及方法

1.4 数据处理

采用 SPSS 16.0 等软件进行数据统计分析。

2 结 果

2.1 烟叶质体色素含量

由表 1 可知，烤烟烟叶叶绿素 a、叶绿素 b、叶绿素和类胡萝卜素含量均随生育期的推进而逐渐降低。不同烤烟材料不同生育期叶绿素a和叶绿素含量差异均显著，叶绿素 b和类胡萝卜素含量35 d 显著高于 75 d 和 105 d，而 75 d 和 105 d 之间差异不显著。35 d 毕纳 1 号叶绿素 a、叶绿素 b、叶绿素和类胡萝卜素含量最高，其次是贵烟1号，再次是 K326 有机烟，贵烟 2 号质体色素含量最低。其中，35 d 时毕纳 1 号和贵烟 2 号色素差异达到极显著水平。75 d，K326、毕纳 1 号、贵烟 1 号和贵烟 2 号之间叶绿素 a、叶绿素 b、叶绿素和类胡萝卜素含量均无显著差异，但其色素含量均显著高于K326 有机烟，且差异达到极显著水平。105 d，毕纳 1 号叶绿素 a、叶绿素 b、叶绿素和类胡萝卜素含量最高，显著高于 K326 有机烟，其中叶绿素 a、叶绿素和类胡萝卜素含量差异极显著。K326、贵烟1 号和贵烟 2 号 105 d 叶绿素 a、叶绿素 b、叶绿素和类胡萝卜素含量居中，且三者间无显著差异。

表1 烤烟各生育期烟叶质体色素含量 平均值±标准差Table 1 Change of plastid pigments content of flue-cured tobacco leaves with growth stages

2.2 烟叶颜色参数值

亮度值 L*是光作用于人眼时引起的对色彩明暗程度的感觉；红度 a*正值越大，绿色越轻，红色愈浓；黄度 b*正值越大，黄色越浓；彩度 C*是指颜色的饱和度或纯度，C*值越大，饱和度或纯度越好；色相角 H*，是指色彩外观的基本倾向[11]。由表 2 可知，不同材料烤烟烟叶颜色参数 L*、a*、b*和 C*值基本上是随着生育期的推进而逐渐升高，而H*值逐渐降低。不同材料不同生育期烟叶 L*和 H*值差异均显著；75 d 和 105 d 之间 a*值差异不显著，但显著高于 35 d；105 d，b*和 C*值显著高于 35 d和 75 d 的，但 35 d 和 75 d 之间差异不显著。35 d，毕纳 1 号 L*值显著低于其他烤烟材料，贵烟 2 号a*值显著低于其他烤烟材料，但均未达到极显著水平，不同烤烟材料其他颜色参数值间差异均不显著。75 d，K326 有机烟烟叶 L*、b*和 C*值极显著高于其他烤烟材料，贵烟 2 号 a*值显著较高，不同烤烟材料 H*值差异均不显著，贵烟 1 号和贵烟 2号 L*、b*和 C*值显著低于其他烤烟材料。105 d，K326 有机烟烟叶 L*、a*、b*和 C*值显著高于其他烤烟材料(除 K326 a*值)，差异甚至极显著；其H*值最小，与其他烤烟材料(除 K326)差异极显著。105 d，贵烟 1 号和贵烟 2 号 L*、a*、b*和 C*值较小，H*值较大，K326 和毕纳 1 号各颜色值均居中，且与其他烤烟材料参数(除 a*)差异均显著。

2.3 质体色素含量和颜色参数值的简单相关分析

由表3可知，烤烟生育期烟叶质体色素含量与颜色参数 L*、a*、b*和 C*值均呈负相关，与 H*值呈正相关。烤烟生育期烟叶叶绿素b含量与颜色参数 b*、C*值均呈显著负相关，与 L*、a*值均呈极显著负相关，而其他质体色素成分含量与颜色参数 L*、a*、b*、C*值均呈极显著负相关，与 H*值均呈极显著正相关。烤烟生育期烟叶质体色素含量与 L*、a*值相关系数绝对值较大，在 0.805～0.866之间，其次是 H*，相关系数在 0.771～0.852；烤烟生育期烟叶质体色素含量与颜色参数 b*、C*值相关系数绝对值较小，在 0.553～0.692。

表2 烤烟各生育期烟叶颜色参数值 平均值±标准差Table 2 Change of color parameters value of flue-cured tobacco leaves with the growth stages

表3 质体色素含量与颜色参数值的简单相关系数Table 3 Correlation coefficient of plastid pigment content and color parameter value of flue-cured tobacco

2.4质体色素含量和颜色参数值的线性回归分析

由表 4 可知，烤烟生育期烟叶颜色参数 b*值与质体色素含量的线性关系较差，其他颜色参数与色素含量均具有一定的线性关系。其中，Xa*回归系数正值最大，其次是 H*值，C*值最小，而 L*值为负。不同变量，其中叶绿素 b 测定系数 R2值最大(R2=0.915)，类胡萝卜素值最小(R2=0.847)，但相关均显著。

3 讨 论

烟叶质体色素含量均随着烤烟生育期的推进而逐渐降低，这与前人的研究结果一致[5-6]。其中，35 d 烟叶质体色素含量显著高于 75 d 和 105 d，这与赵二卫等[18]的研究结果基本一致。质体色素是植物光合作用的基础，其含量与植物的生长状态密切相关[3]。35 d 和 105 d 毕纳 1 号质体色素含量最高，这表明此时其光合代谢较强，有利于烟株光合代谢产物的合成[7]。75 d 不同烤烟材料质体色素含量无显著差异(除了 K326 有机烟)。K326 有机烟在75 d和 105 d 质体色素含量显著低于其他烤烟材料，甚至达到极显著水平。这表明，75 d 后 K326 有机烟光合合成代谢下降，导致质体色素含量严重偏低。从烤烟种植生产管理模式看，在有机农业生产管理模式下烤烟发育中后期质体色素合成代谢受阻，不利于干物质的积累。因此，K326 有机烟生育后期质体色素含量较低，衰老的较早，适宜早采收；而毕纳1号质体色素含量较高，衰老的较慢，适宜晚采收。从另一方面来说，毕纳1号在生育期较充足的烤烟种植区的发展潜力更大。

表4 质体色素含量与颜色参数值的线性回归方程Table 4 Linear regression of plastid pigments content and color parameter value of flue-cured tobacco

烤烟生育期烟叶颜色参数 L*、a*、b*和 C*值基本上都是随着生育期的推进而逐渐升高，而 H*值是逐渐降低的。不同烤烟材料不同生育期烟叶 L*和 H*值差异均显著；b*和 C*值 105 d(成熟期)显著高于 35 d 和 75 d，但 35 d 和 75 d 差异不显著。这表明，烟叶颜色参数 L*和 H*可以作为判断烟叶生长发育进程的一种指标，而 b*和 C*可以作为判断烟叶成熟程度的一种指标。35 d，不同烤烟材料烟叶颜色值差异均没达到极显著水平。K326 有机烟 75 d 和 105 d 烟叶颜色 L*、b*和 C*值极显著高于其他烤烟材料；贵烟 1 号和贵烟 2 号 75 d 和105 d 颜色 L*、b*和 C*值相对较小，H*值较大，与其他烤烟材料(K326 除外)差异显著(表 2)。

相关分析表明，烤烟生育期烟叶质体色素含量与颜色参数 L*、a*、b*和 C*值均呈负相关，但与H*值呈正相关；不同烤烟材料烟叶叶绿素 b含量与颜色参数 b*和 C*值显著相关，质体色素各成分含量与其他颜色参数值相关均极显著。质体色素含量与 颜 色 参 数 L* 和 a* 值 相 关 系 数 绝 对 值 在0.805～0.866 ， 与 b* 和 C* 值 相 关 系数 绝 对值 在0.553～0.692。这表明，不同烤烟材料生育期烟叶质体色素含量与颜色参数值关系密切，均达到显著水平。其中，质体色素含量与颜色参数 L*和 a*值的关联度更大。质体色素含量与颜色参数值线性回归分析结果表明，质体色素含量与颜色参数值的相关度均达到显著水平，其中变量叶绿素 b测定系数 R2值最大(R2=0.915)，变量类胡萝卜素 R2值最小(R2=0.847)；在自变量中，颜色参数 b*值与质体色素含量的线性关系较差，回归系数为零，正值Xa*回归系数最大，其次是 XH*值，XC*值最小，而XL*回归系数均为负值，其绝对值小于 XH*。相对来说，a*和 H*值是反映生育期烟叶质体色素含量的较佳指标；相对类胡萝卜素，叶绿素含量与颜色参数值的线性回归相关性更好。通过建立线性回归模型把烟叶质体色素含量与颜色参数值联系起来，从而通过无损检测烟叶颜色参数值的变化，来反映烟叶内在质体色素含量的变化，达到判断烟株的生长代谢状态的目的[10]。

4 结 论

生育期烤烟烟叶质体色素含量和颜色参数(H*除外)值均呈逐渐下降的趋势。从烤烟种植生产管理模式上来看，在有机农业生产管理模式下烤烟发育中后期质体色素合成代谢受阻，不利于干物质的积累。因此，K326 有机烟生育后期质体色素含量较低，衰老的较早，适宜早采收；而毕纳1号质体色素含量较高，衰老的较慢，适宜晚采收。烟叶颜色参数 L*和 H*可以作为判断烟叶生长发育进程的一种指标，而 b*和 C*可以作为判断烟叶成熟程度的一种指标。相对来说，a*和 H*值是反映生育期烟叶质体色素含量的较佳指标；相对类胡萝卜素，烤烟生育期烟叶叶绿素含量与颜色参数值的线性回归性更好。通过建立线性回归模型把烟叶质体色素含量与颜色参数值联系起来，从而通过无损检测烟叶颜色参数值的变化，来判断烟株的生长代谢状态。

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Changes of Pigment Contents and Color Parameters Value with Growth Stage and their Correlation of Flue-cured Tobacco Leaves in Guizhou

WU Shengjiang1, ZHANG Changyun1, GUO Liang2, XIE Liangwen3, ZHU Guangbing4, YANG Zhixiao1, TU Yonggao1, XIE Yishu1*
(1. Guizhou Academy of Tobacco Science, Guiyang 550081, China; 2. Guizhou Provincial Tobacco Company of China National Tobacco Corporation, Guiyang 550004, China; 3. Sichuan Provincial Tobacco Company of China National Tobacco Corporation, Chengdou 610031, China; 4. College of Tobacco Science of Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China)

In order to further explore the growth characteristics of flue-cured tobacco in Guizhou, the change and correlation analysis of plastid pigment contents and color parameter values of flue-cured tobacco leaves in the different growth stage (35 d, 75 d, 105 d) with cultivar K326, Bina1, Guiyan1, Guiyan2 and organic K326 were studied. The result showed that pigment contents and color parameter values of different cultivars reduced gradually with the exception of H* in the different growth stage of flue-cured tobacco. Bina1 had a higher pigment content in the 35 d and 105 d while Organic K326 had a lower pigment content and a bigger value in the 75 d and 105 d. L*and H* value among different cultivars were significant difference in the different growth stage. Meanwhile, b* and C* value in the 105 d were significantly higher than that in the 35 d and 75 d. Correlation between pigment content and color parameters was significant among different cultivars. Correlation coefficients between pigment content and L*, a* was in the range of 0.805 to 0.866. R2value (R2=0.915) of chlorophyll variable was the largest while R2value (R2=0.915) of carotenoid variable was the smallest. In the independent variables, regression coefficient of Xa*was the largest, and then XH*. Compared with carotenoid, chlorophyll content had a better linear regression with color parameters value of flue-cured tobacco leaves in the growth stage. This provides theoretical foundation for improving the tobacco production level on basis of the study of the change and correlation analysis of pigment content and color parameters value in the different growth stage of tobacco leaves in Guizhou.

Guizhou; flue-cured tobacco; growth stage; plastid pigments; color

S572.01

1007-5119（2014）04-0064-06 DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2014.04.012

国家烟草专卖局重点项目(110201101002-TS-02-20110016)；贵州省烟草专卖局项目(201315)

武圣江，男，硕士，主要从事烤烟栽培与调制等研究工作。E-mail:wushengjiang1210@163.com。*通信作者，E-mail:yishuxie@sina.corn

2013-06-20

2014-03-19