‘YY021’烘烤特性及其雜種優勢

孫計平，王亞樂，李麗華，李雪君，呂文鈞，孫煥

（1河南省農業科學院煙草研究所，河南許昌 461000；2河南省煙草公司洛陽市公司，河南洛陽 471000）

0 引言

烤煙是中國的重要經濟作物，品種是優質煙葉原料生產的基礎[1]。然而，中國烤煙生產上所用主栽品種單一化問題嚴重[2]，品種綜合抗病、抗逆性退化。傳統育種方式時間長、效率低下，烤煙雜交種能快速組合多個目標性狀、開發多抗基因型，盡快培育多抗新品種。近年來，津巴布韋主要培育和推廣烤煙雄性不育雜交種[3]，巴西、南非也廣泛開展烤煙雜種優勢利用研究[4]，中國培育的烤煙品種有1/3 左右為雜交種，但推廣應用相對較少，品種單一化問題仍然比較嚴重。

對烤煙農藝性狀和經濟性狀的雜種優勢研究相對較多[5-7]，對烤煙烘烤特性的雜種優勢和遺傳特性研究相對較少，可能是由于F2代烤后煙外觀質量一般呈連續分布，不符合孟德爾遺傳規律?？緹熀婵咎匦钥赡苡蓴盗炕蚩刂?，并受母性遺傳基因控制[8]。倪超等[9]對‘云煙85’、‘中煙100’、‘大白筋599’和‘翠碧1 號’等4 個烘烤特性不同的品種及其雜交、回交后代研究認為，烤煙烘烤特性的遺傳符合兩對加性-顯性-上位性主基因+加性-顯性多基因模型，主基因遺傳率在60%以上。

烘烤過程決定著煙葉的最終質量，煙葉烘烤特性可以分為“易烤性”和“耐烤性”兩個方面，烘烤特性好的品種既易烤又耐烤[10]。品種間烘烤特性差異較大，孫福山等[11]研究認為‘云煙85’烘烤特性較好，‘紅花大金元’烘烤特性一般，‘翠碧1 號’烘烤特性較差；李豪等[12]研究認為‘云煙105’易烤性較好，耐烤性不如‘云煙87’；張國超等[13]研究認為‘KRK26’易烤性較好、耐烤性較差；肖志君等[14]研究認為‘云煙87’易烤性和耐烤性均較好，烘烤特性好，‘K326’易烤性和耐烤性均為中等；劉芳等[15]研究認為‘許金101’易烤性較好、耐烤性一般，烘烤特性稍好于‘中煙100’。

目前影響烤煙品種推廣的重要因素是烘烤特性，易烤性好的品種，煙農接受快，品種推廣容易；而易烤性較差的品種，推廣相對困難。因此，研究品種烘烤特性，針對性制定配套烘烤工藝有利于品種推廣。本研究選擇適合豫西煙區種植的‘豫煙13號’和‘河洛1號’為親本，利用‘豫煙13號’的抗病性和優良品質、‘河洛1 號’的抗逆性與易烤性，針對性的配制雜交組合‘YY021’，深入研究雜交種的烘烤特性，為新品系應用提供數據支持。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

烤煙新品系‘YY021’及其母本‘豫煙13 號’(‘MSY106’)，父本‘河洛1號’(‘LY1306’)，共計3個材料。試驗田位于河南省許昌市省農科院煙草所試驗田，2022 年5 月6 日栽煙，每個品種栽煙120 株，行株距：1.20 m×0.55 m，按照河南優質煙葉栽培技術規程管理。

暗箱試驗和電烤箱試驗在河南省農業科學院煙草研究所烘烤實驗室進行。電烤箱試驗中部煙葉烘烤工藝參數：定色階段和干筋階段參考煙草行業標準YC/T311—2009[16]，變黃階段參數調整：裝煙后干球溫度以每小時1℃的速度升至35℃，濕球溫度控制在33～34℃，穩溫6 h；將干球溫度以2 h 1℃的速度升至38～39℃，保持濕球溫度36～37℃，穩溫24 h；將干球溫度以2 h 1℃的速度升至40℃，保持濕球溫度38℃，穩溫8 h；將干球溫度以2 h 1℃的速度升至42℃，保持濕球溫度37℃，穩溫16 h。

1.2 試驗方法

1.2.1 變黃指數和變褐指數測定供試材料中部煙葉整體成熟達到七八成黃后，每個材料在田間選取3 片相同部位煙葉。均勻掛在與室溫一致的暗箱中，每24 h 測定一次煙葉顏色變化，分別記錄煙葉變黃比例(Y)和變褐比例(B)，計算其與測定次數(n)之間的比值，得到變黃指數(YI)和變褐指數(BI)。YI值越大，變黃越快，易烤性越強；BI值越大，變褐越快，耐烤性越差[13,15]。

1.2.2 失水特性測定采用電烤箱烘烤煙葉，根據煙草行業標準YC/T311—2009[16]，在烘烤階段的0、24、48、72、96 h分別取參試材料中部煙葉，采取殺青烘干法測定煙葉含水量，計算失水速率和失水均衡性。

1.2.3 葉綠素含量測定根據煙草行業標準YC/T311—2009[16]，在烘烤階段的0、72 h 分別取參試材料中部煙葉，采用95%乙醇浸提，分光光度法測定葉綠素含量，計算葉綠素降解速率。

1.2.4 多酚氧化酶(PPO)活性測定根據煙草行業標準YC/T311—2009[16]，在烘烤階段的24、48、72、96 h 分別取參試材料中部煙葉，采用鄰苯二酚氧化分光光度法測定多酚氧化酶活性，酶活性1 U：1 min內1 g煙葉干重吸光度值變換為1。

1.3 試驗統計

數據處理和作圖采用Excel 2019；方差分析應用DPS14.5，LSD法進行差異性檢驗。

中種優勢MPH、超親優勢HPH計算見式(1)和(2)。

式中，MP為兩親本平均值，HP為高親值，變褐指數和PPO活性采用低值親本作為高親值。

2 結果與分析

2.1 煙葉變黃和變褐特性

2.1.1 變黃時間和變褐時間‘YY021’及其父母本暗箱試驗變黃和變褐時間比較見表1。不同部位比較來看，下部煙變黃時間最短，上部煙變黃和變褐時間最長?！甕Y021’、‘MSY106’和‘LY1306’下部煙完全變黃時間分別為80 h、96 h 和88 h，變褐時間分別為72 h、48 h 和48 h，根據煙草行業標準YC/T311—2009，‘YY021’下部煙易烤性和耐烤性均為中等；‘MSY106’和‘LY1306’易烤性為中等，耐烤性較差?！甕Y021’、‘MSY106’和‘LY1306’中部煙完全變黃時間分別為104 h、120 h和104 h，變褐時間分別為88 h、32 h和40 h，根據煙草行業標準YC/T311—2009，‘YY021’中部煙易烤性和耐烤性均為中等；‘MSY106’易烤性和耐烤性較差；‘LY1306’易烤性中等，耐烤性較差?！甕Y021’、‘MSY106’和‘LY1306’上部煙完全變黃時間分別為112 h、120 h和112 h，變褐時間分別為88 h、88 h和80 h，根據煙草行業標準YC/T311—2009，‘YY021’及其父母本上部煙易烤性較差，耐烤性較好。

表1 暗箱條件下煙葉變黃和變褐時間比較

2.1.2 變黃速率和變褐速率‘YY021’及其父母本暗箱試驗下部煙、中部煙、上部煙變黃速率和變褐速率比較見圖1。不同部位比較來看，下部煙變黃速率最快，上部煙變褐速率最慢?！甕Y021’與父母本比較來看，變黃速率表現為‘YY021’>‘LY1306’>‘MSY106’，上、中、下部位表現一致；下部煙和中部煙變褐速率表現為‘LY1306’>‘MSY106’>‘YY021’，上部煙變褐速率表現為‘LY1306’>‘YY021’>‘MSY106’。

圖1 暗箱條件下煙葉的變黃和變褐速率

2.1.3 變黃指數和變褐指數比較‘YY021’及其父母本暗箱試驗YI的比較見圖2A?！甕Y021’下部煙YI最高，極顯著高于‘MSY106’和‘LY1306’，變黃較父母本快?！甕Y021’和‘LY1306’中部煙YI相當，極顯著高于‘MSY106’，‘YY021’中部煙變黃較母本快?！甕Y021’上部煙YI略小于‘LY1306’、大于‘MSY106’，但YI與父母本差異均不顯著，‘LY1306’上部煙YI顯著高于‘MSY106’?！甕Y021’、‘MSY106’、‘LY1306’YI均隨著葉片部位升高而減小。YI越高，易烤性越好，‘YY021’下部煙和中部煙易烤性MPH、HPH明顯，上部煙易烤性中親優勢明顯。

圖2 暗箱條件下變黃指數和變褐指數比較

不同烤煙品系暗箱試驗BI的比較見圖2B?！甕Y021’中部煙BI顯著低于父母本、下部煙BI顯著低于父本‘LY1306’，上部煙BI與父母本差異不顯著。下部煙、中部煙和上部煙BI均以‘LY1306’最高，‘MSY106’最低?！甕Y021’、‘MSY106’、‘LY1306’BI均隨著葉片部位升高而減小。BI越高，耐烤性越差，‘YY021’中部煙耐烤性的MPH、HPH明顯，下部煙耐烤性的MPH明顯，上部煙耐烤性無雜種優勢。

2.2 烘烤過程中煙葉失水特性

由表2 可以看出，烘烤0 h 和48 h，煙葉含水量均以‘MSY106’最高，極顯著高于‘YY021’；烘烤72 h，煙葉含水量以‘LY1306’最高，極顯著高于‘MSY106’和‘YY021’?！甕Y021’及其父母本煙葉含水量均隨烘烤時間延長而降低，48～72 h失水速率較快，以‘MSY106’最為明顯。

表2 烘烤過程中煙葉失水特性

‘LY1306’失水均衡性顯著高于‘MSY106’，‘YY021’失水均衡性介于父母本中間，有中親優勢。

2.3 烘烤過程中葉綠素降解特性

由表3 可以看出，‘YY021’及其父母本葉綠素含量在烘烤72 h 明顯低于0 h。烘烤0 h，葉綠素含量表現為‘LY1306’>‘YY021’>‘MSY106’，品種間差異顯著；烘烤72 h，‘YY021’和‘LY1306’葉綠素含量均顯著高于‘MSY106’?！甕Y021’葉綠素降解速率與父母本差異不顯著，無雜種優勢。

表3 煙葉烘烤過程中葉綠素降解特性

2.4 烘烤過程中PPO活性變化

由表4 可以看出，在烘烤24～96 h，‘YY021’及其母本‘MSY106’煙葉的PPO 活性呈先增加再降低趨勢，‘LY1306’煙葉PPO 活性則呈降低趨勢。烘烤0、72、96 h，PPO 活性均表現為‘MSY106’顯著高于‘LY1306’和‘YY021’；烘烤24 h，三者PPO 活性差異不顯著；烘烤48 h，‘MSY106’和‘YY021’PPO 活性顯著高于‘LY1306’。

表4 煙葉烘烤過程中PPO活性變化

24～96 h PPO 活性均值以‘LY1306’最低，‘MSY106’最高，‘YY021’PPO 活性均值介于父母本中間，差異顯著?！甕Y021’PPO 活性低于雙親中值，說明耐烤性有中親優勢。

2.5 ‘YY021’易烤性和耐烤性雜種優勢

煙葉烘烤特性包括變黃變褐特性、失水特性、葉綠素降解特性及PPO 活性變化等。根據煙草行業標準YC/T311—2009，每一個指標均影響煙葉的烘烤特性，采用單一指標來評價品種烘烤特性并不準確，各指標在評價過程中可能存在相互矛盾現象。因此，分別計算變黃指數、失水均衡性和葉綠素降解速率的中親優勢和超親優勢，取3個指標的平均值來評價易烤性。從表5可見，‘YY021’易烤性中親優勢明顯，無超親優勢。

表5 ‘YY021’易烤性和耐烤性雜種優勢

分別計算變褐指數和PPO 活性的中親優勢和超親優勢，然后再取2個指標的平均值來評價耐烤性，由于變褐指數和PPO活性越小，耐烤性越好，因此，選擇低值親本作為HP。由表5可見，‘YY021’耐烤性低于雙親中值而高于低值親本，‘YY021’耐烤性中親優勢明顯，無超親優勢。

3 討論與結論

煙葉烘烤特性是煙葉在農藝過程中獲得的鮮煙葉在烘烤過程中表現出來的特性[15]，可以分為“易烤性”和“耐烤性”兩個方面[17]。易烤性好的煙葉較易變黃，較易脫水，反之則不易烤；在定色期對烘烤環境變化不敏感，不易變褐的煙葉耐烤性好，否則不耐烤[8]。劉芳等[15]采用暗箱試驗和變黃指數、變褐指數評價‘許金101’烘烤特性，結論是易變黃、易變褐，易烤性較好，耐烤性一般。張軍剛[18]設置暗箱試驗和電烤箱試驗研究了‘CF220’的烘烤特性，李豪[19]采用暗箱試驗和烘烤試驗結合，研究了‘云煙116’在畢節地區的烘烤特性，曹想等[20]采用暗箱和電烤箱試驗方法研究了‘HN2146’中部和上部煙葉烘烤特性。為了研究‘YY021’的烘烤特性，本研究采用暗箱試驗，根據變黃和變褐特性，初步比較‘YY021’與其父母本的易烤性和耐烤性，研究結果表明，上、中、下部位變黃速率均表現為‘YY021’>‘LY1306’>‘MSY106’；下部煙和中部煙變褐速率表現為‘LY1306’>‘MSY106’>‘YY021’，上部煙變褐速率表現為‘LY1306’>‘YY021’>‘MSY106’。根據變黃時間和變褐時間，依據煙草行業標準YC/T311—2009，‘YY021’下部煙和中部煙的易烤性和耐烤性均為中等，上部煙易烤性較差、耐烤性較好。

烤煙烘烤特性除了變黃變褐特性，烘烤過程中煙葉失水快慢、葉綠素降解特性和多酚氧化酶活性等，也是評價烘烤特性的重要指標。其中，失水速率和失水均衡性、葉綠素降解量和降解速率等指標主要用來評價烤煙品種的易烤性；多酚氧化酶活性主要用來評價烤煙耐烤性。暗箱試驗和電烤箱試驗多指標評價，更全面地明確烤煙品種的烘烤特性。本研究結果表明：‘YY021’及其父母本中部煙葉失水均衡性均低于1.0，葉綠素降解速率均小于1.15%/h。根據YC/T311—2009煙葉失水均衡性和葉綠素降解速率評價‘YY021’易烤性較差，其原因可能是目前許昌煙葉普遍較十幾年前（標準制定為2009年）煙葉大、含水量高，此外，本研究與標準所采用的烘烤設備及烘烤工藝也不完全相同，YC/T311—2009 標準采用的電烤箱烘烤變黃時間僅48 h左右，而本研究變黃時間在72 h左右，故導致本研究結果與評價標準有差異。失水均衡性和葉綠素降解速率均表現為‘LY1306’>‘YY021’>‘MSY106’，因此，易烤性以‘LY1306’最好、‘YY021’居中、‘MSY106’最差。參考前人研究及生產實際上‘LY1306’易烤性強，脫水容易，本研究中‘YY021’失水均衡性和葉綠素降解速率略低于‘LY1306’，易烤性屬于中等或較好。不同烘烤設備和烘烤條件下，煙葉烘烤特性也會存在差異[10]，本研究結果也與前人觀點相吻合。

PPO 在酶促褐變反應中起催化作用，在烘烤過程中的變化是煙葉棕色化變褐與否的決定因素，其活性的高低與煙葉耐烤性密切相關[19,21]。烘烤期間PPO活性越高的品種，煙葉棕色化反應的可能性越大，烤后雜色煙比例也越大，耐烤性不好。王傳義等[21]研究認為烘烤過程中平均PPO活性(72 h)中部煙葉在0.3 以下，耐烤性較好，0.4 以上則耐烤性較差，本研究參試品種中部煙葉PPO 活性測定結果表明，‘MSY106’PPO 活性最高(0.45 U)，其次是‘YY021’的(0.35 U)，均高于‘LY1306’(0.23 U)。根據YC/T311—2009 標準評價：‘MSY106’耐烤性較差，‘YY021’耐烤性中等，‘LY1306’耐烤性較好。

為了準確評價‘YY021’及其父母本的烘烤特性及雜種優勢，綜合上述變黃指數和變褐指數、煙葉失水率、葉綠素降解速率和多酚氧化酶活性，‘YY021’中部煙葉易烤性和耐烤性中等，有中親優勢明顯，無超親優勢。

不同品種、不同部位的烘烤特性不同。因此，在煙葉調制過程中，應根據品種的烘烤特性，制定適宜的烘烤工藝，才能最大限度地發揮品種的潛力。