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烟叶结构与代谢产物差异及光因素影响的研究

黄勇  
【摘要】: 烟草既是一种重要的经济作物也是一种科学研究重要的模式植物,在社会经济领域和自然科学领域扮演着重要角色。本文系统研究了不同品种、叶位、成熟度叶片结构与代谢产物含量差异以及光因素的影响,然后利用细胞分离技术首次分离了烟叶的栅栏与海绵细胞,并对栅栏与海绵细胞主要代谢产物进行了研究。 1.不同品种,叶位、成熟度烟叶结构差异明显。烟叶的厚度主要由海绵组织厚度决定的,品种间叶片厚度、栅栏组织/海绵组织比例、细胞密度、间隙度等差别较大,表皮细胞密度、宽度与厚度差异不明显。中部叶最厚,细胞密度,细胞间隙度适中;上部叶最薄,细胞密度最大,细胞间隙最小;下部叶叶片厚度适中,细胞密度小,细胞间隙大。不同品种成熟过程略有差别,成熟过程中未熟或初熟到适熟期叶片厚度、栅栏组织细胞长度是逐渐增加的,而后才开始下降,叶片疏松度则是持续增加的。 2.不同品种,叶位、成熟度烟叶代谢产物差异明显。仅红大可以检测到草酸;中部叶各成分协调性好,可用价值高,但上部叶的多酚和下部叶的类胡萝卜素含量都是最高等,也具有重要的应用价值;未熟期烟叶碳水化合物积累较少,但是类胡萝卜素含量高;欠熟叶已经达到生理成熟,干物质积累较多,糖、烟碱、多酚等含量高;适熟叶糖碱比恰当,各种代谢产物含量适中;过熟叶干物质消耗太多,含量最低。 3.海绵与栅栏细胞。烟叶是典型的异面叶,撕去下表皮后,最先暴露的是海绵细胞,在细胞膜稳定液的作用,利用果胶酶的解离作用依次分离出叶片的海绵与栅栏细胞,并且维持细胞内代谢产物的稳定。成熟度越低,叶位越高酶解时间越长。栅栏细胞总糖、还原糖、淀粉、色素、柠檬酸、苹果酸等部分有机酸、多酚高于海绵细胞含量,而烟碱、草酸、棕榈酸等有机酸海绵细胞含量高于栅栏细胞。因此在育种和栽培上培育栅栏细胞适度发达的品种可能有利于提高烟叶品质。栅栏与海绵细胞代谢产物的品种、叶位、成熟度差异与叶片相似,但变化幅度有一定的差异。 4.光照对烟草幼苗代谢产物的影响。 UV使烟苗矮化变粗,叶面积、光合效率、烟叶或细胞叶绿素、糖、烟碱含量降低,类胡萝卜素及多酚含量提高。UV—A与B的影响相似,但UV—B影响更加明显。栅栏细胞叶绿素,类胡萝卜素,糖类、多酚依然高于海绵细胞,烟碱低于海绵细胞。 蓝光和红光对茎的伸长均有明显抑制作用,但是蓝光能够提高光合速率和叶绿色含量,绿光和黄光对茎的伸长有促进作用。所有光质都能够提高还原糖含量,降低类胡萝卜素含量,但只有蓝光和红光能够提高总糖含量,红、黄光处理不利于烟碱的积累,除红光外其他光质都不利于多酚的积累。光质对海绵与栅栏细胞的影响程度不一。 株高、还原糖、烟碱与光强负相关,茎粗、叶长与宽、光合速率、色素、总糖、多酚含量与光强正相关。中等强度的光强有利于主根的生长。由于表皮细胞及栅栏细胞对光的过滤,光强对海绵与栅栏细胞的影响程度不一。


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