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代谢组学分析揭示晾制中喷洒外源蔗糖缓解雪茄烟叶青斑的关键代谢物

2023年12月18日 来源:雪茄烟叶 作者:研究快报
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【目的】为探究外源喷施蔗糖对缓解雪茄烟叶青斑的效果。

【方法】试验于2021年在湖北省恩施市崔坝镇进行,雪茄品种为CX-010。试验地点土壤类型为黄褐色土,pH6.21,有机质含量25.33 g/kg,速效氮含量126.05 mg/kg,速效磷含量83.34 mg/kg,速效钾含量535.19 mg/kg,氯离子含量0.11 mg/kg(编者注:含量偏低)。5月11日,移栽,行距和株距分别为110 cm×45 cm。7 月 10 日打顶留叶 18 片左右。施肥量为1,500 kg/hm2有机肥和 120 kg/hm2纯氮肥,N:P:K比例= 1:0.5:3。7 月 24 日,中部叶(第 10-14 片)收获并进入密闭铁质晾房中晾制,晾房尺寸为 12 m × 7 m × 7 m,烟杆长度160cm,杆间距25cm。通过加湿器和排气扇将湿度控制为:萎凋期湿度为95 ± 3%,变色期湿度为87 ± 3%,定色期湿度为82 ± 3%,干筋期湿度为70 ± 3%。期间,空气温度控制在24-28°C之间。设置4个处理(三次重复):T1(0.1 M蔗糖)、T2(0.2 M蔗糖)、T3(0.4 M蔗糖)和CK(纯水)。将蔗糖溶液均匀喷洒在每片烟叶正面和背面上,每片叶约5 mL。每隔5d取样一次,连续取样9次,检测总含水量、青斑数量大小、组织切片和代谢成分。

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【结果】表明,烟叶总含水量在晾制初期呈T3<CK<T2<T1的趋势,青斑数量和大小呈T3<T2<T1<CK的趋势。所有蔗糖处理均缓解了青斑现象,其中T3的青斑最少。因此,采用T3和CK处理的烟叶在两个晾制阶段进行代谢组学分析,采用非靶向液相色谱-质谱法进行代谢组学分析,以确定其生理机制。在晾制初期和晾制结束时,T3和CK处理的烟叶分别鉴定出259和178种差异丰度代谢物(DAM)。这些DAM主要包括脂质和脂质样分子、碳水化合物和有机酸及其衍生物。根据KEGG通路分析,T3处理显著改变了晾制烟叶的碳水化合物代谢(磷酸戊糖通路、蔗糖和淀粉代谢以及半乳糖代谢)和氨基酸代谢(酪氨酸代谢和色氨酸代谢)。

【结论】本研究采用外源蔗糖喷施可缓解晾制期雪茄烟叶青斑的发生。代谢组学分析显示,外源性蔗糖改变了酪氨酸和柠檬酸等关键代谢物的丰度以及包括氨基酸代谢和TCA循环代谢途径。因此,蔗糖处理通过改变影响叶绿素降解的DAMs(如酪氨酸和柠檬酸)来缓解青斑,以促进叶绿素的正常降解。 


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