烤烟上部烟叶一般占总产量的30%~40%，优质的上部烟叶对卷烟吃香味有很大影响，是卷烟生产的重要原料[1]。随着烟草工业对高品质上部烟叶需求的提高，上部烟叶的开发利用已成为烟草研究的热点[2]。带茎采烤是一种研究较多的采烤方式，是目前提升上部烟叶品质最有效的技术手段之一，其做法是上部4~6片叶达到一定成熟标准后，叶片连同主茎一同砍下装炉烘烤。有研究[3-4]指出，相较于逐叶成熟采烤，上部4~6片叶一次性采收可明显提高烟叶田间成熟度，不但能改善上部烟叶香气质及口感，还可以提高叶片结构疏松程度，提高烤烟品质。谢已书等[5]研究表明，带茎采烤可显著提高烟叶的水溶性糖含量，降低烟碱和总氮含量，使烟叶的常规化学成分更加协调。徐秀红等[6]研究发现，带茎烘烤烟叶中能引起烟叶褐变的多酚氧化酶活性较低，协调叶片清除自由基的超氧化物歧化酶活性较高，有利于烤烟外观品质的提升。蒋博文等[7]则从带茎烘烤过程中烟叶的呼吸强度、水分及色素含量变化等方面入手，发现带茎烘烤烟叶在变黄期的水分散失速率低，细胞生理代谢旺盛，色素降解转化充分，有利于形成较多的香气前体物质。代谢组学分析是表征生物体内代谢物全局性变化的分析技术，在研究植物代谢产物变化及其生物学过程中发挥着重要作用[8-9]，可在全局层面上反映植物体在受到各种内外因素扰动后代谢产物的变化情况[10-11]。代谢组学在各种植物风味代谢物的鉴定中也被广泛应用，如Liu等[12]通过筛选太行菊叶片的差异代谢物后发现，萜类化合物是导致其叶片在不同发育阶段香气存在差异的重要因素。党昕等[13]通过GC-MS技术对沙枣的挥发性代谢物进行分析，发现烘焙处理的沙枣苯乙醇和2-乙酰基吡咯等香味物质增多，丰富了沙枣的香气，而蒸煮处理后沙枣的己酸、庚酸和柠檬醛等酸味物质明显增加，会赋予沙枣酸涩的风味。烟草中含有3000种以上的挥发性香味物质，目前，研究者多采用GC-MS作为检测这些香味物质的手段，如朱明明等[14]采用GC-MS方法分析了5种烟末，检测出3-甲基丁醛、金合欢醇及4-氧化二氢-α-紫罗兰酮等重要的挥发性香味物质。目前，针对带茎采烤方式对烟叶品质影响的报道较丰富，但多集中在烤烟常规化学成分、外观质量、经济性状以及烘烤过程中的物质变化规律方面，难以直接解释带茎采烤处理对烤烟香味物质的影响。基于上述现状，本研究通过顶空萃取GC-MS分析技术对带茎采烤和常规采烤处理烟叶的挥发性代谢物进行分析，结合烟叶的常规化学成分、外观质量和感官质量指标，比较2种采烤方式处理烟叶间的品质差异，着重探讨挥发性代谢物与烤烟感官质量的关系，以期为烤烟上部叶带茎采烤提供代谢物方面的理论依据，也从采烤方式的角度为进一步提升普洱烟区上部叶品质和可用性提供一定的参考。
1 材料与方法
1.1 试验地概况及供试材料
试验于2020年4-10月在云南省普洱市景东彝族自治县安定镇沙拉村进行。试验所在地为山地阳坡，平均海拔1750 m，土壤基础地力为pH 5.82、有机质27.20 g/kg、碱解氮137.91 mg/kg、速效磷22.28 mg/kg、速效钾120.82 mg/kg。试验选用烤烟品种为云烟87。
1.2 试验设计
试验设2个处理，分别为常规采烤（CG）和带茎采烤（DJ）。2个处理的留叶数均为20片，留5片上部叶，常规采烤按成熟一片采收一片的方式，挂牌标记叶位后编杆烘烤；带茎采烤是指待烟株从上往下第3叶达到采收成熟标准后，在距离最底下一片烟叶约15 cm处砍断烟株主干，带茎采烤5片上部烟叶。每个处理3次重复，共计6个小区，每个处理植烟80株（株距0.6 m，行距1.1 m）。除改变试验因素外，其余管理措施按试验地所在产区优质烟叶生产技术规范进行。烤后烟叶按等级进行分级，取1~5叶位的B2F等级烟叶各3片，剔除主脉取等克重叶肉后在60 ℃下烘干、粉碎并过100目筛制得待测样品，用于烟叶代谢物分析。
1.3 测定项目与方法
1.3.1 烤后烟叶常规化学成分
1.3.2 烤后烟叶外观质量
式中，Aij表示第i个样本、第j个指标的得分值；Bij表示第i个样本、第j个指标的权重系数（颜色、成熟度、色度、油分、叶片结构及身份指标的权重系数分别为0.10、0.30、0.10、0.20、0.15和0.15）；m表示化学成分指标的个数。
表1 烤烟外观质量评价指标及评分标准
Table 1
| 颜色 Color | 得分 Score | 成熟度 Maturity | 得分 Score | 色度 Chromaticity | 得分 Score | 油分 Oil content | 得分 Score | 叶片结构 Leaf structure | 得分 Score | 身份 Thickness | 得分 Score |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 橘黄 | 7~10 | 成熟 | 7~10 | 浓 | 8~10 | 多 | 8~10 | 疏松 | 8~10 | 中等 | 7~10 |
| 柠檬黄 | 6~9 | 完熟 | 6~9 | 强 | 6~8 | 有 | 5~8 | 尚疏松 | 5~8 | 稍薄 | 4~7 |
| 红棕 | 3~7 | 尚熟 | 4~7 | 中 | 4~6 | 稍有 | 3~5 | 稍密 | 3~5 | 稍厚 | 4~7 |
| 微带青 | 3~6 | 欠熟 | 0~4 | 弱 | 2~4 | 少 | 0~3 | 紧密 | 0~3 | 薄 | 0~4 |
| 青黄 | 1~4 | 假熟 | 3~5 | 淡 | 0~2 | － | － | － | － | 厚 | 0~4 |
| 杂色 | 0~3 | － | － | － | － | － | － | － | － | － | － |
1.3.3 烤后烟叶感官质量
式中，TC表示烤烟感官综合质量分值；Nij表示第i个样本、第j个指标的得分值；Wij表示第i个样本、第j个指标的权重系数；m表示感官质量指标的个数。
表2 感官质量赋值方法
Table 2
| 指标 Index | 分值Score | 权重 Weight | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 7.6~9.0 | 6.1~7.5 | 4.6~6.0 | 3.1~4.5 | ≤3.0 | ||
| 香气质Aroma quality | 好、较好 | 中偏上 | 中等 | 中偏下 | 较差、差 | 0.25 |
| 香气量Aroma quantity | 足、较足 | 尚足 | 有 | 较少 | 少 | 0.25 |
| 杂气Offensive odor | 轻 | 较轻 | 有 | 较重 | 重 | 0.17 |
| 刺激性Irritation | 小 | 较小 | 有 | 较大 | 大 | 0.13 |
| 余味Aftertaste | 舒适 | 较舒适 | 尚舒适 | 欠舒适 | 滞舌 | 0.20 |
1.3.4 非靶向代谢（GC-MS）烤后烟叶代谢物提取
气相色谱型号为安捷伦（Agilent）的7890B，质谱仪为5977B，色谱柱为DB-Wax（30 m×250 μm×0.25 μm）；试剂为2-辛醇（2-octanol），纯度≥99.5%。取不同采烤方式处理的待测样本100 mg于20 mL顶空瓶中，再加入10 μL 2-辛醇（内标），上机检测。使用ChromaTOF软件（V4.3x，LECO）和NIST库对质谱数据进行峰提取、基线矫正、解卷积、峰积分和峰对齐等分析，根据质谱匹配度和保留时间指数匹配等对代谢物进行定性鉴定[22]。
1.4 数据处理
运用Excel 2019预处理试验数据和制作表格，采用SPSS 26.0进行数据统计分析，采用Origin 2021绘制数据统计图。
2 结果与分析
2.1 采烤方式对烤烟上部叶化学成分的影响
对不同处理间化学成分指标进行独立样本t-检验，结果如表3所示。CG处理的还原糖、烟碱、淀粉、钾及总氮含量均显著高于DJ处理，在化学成分协调性方面，DJ处理的糖碱比和氮碱比均略高于CG处理，但差异不显著。
表3 采烤方式对烤烟上部叶化学成分的影响
Table 3
| 处理 Treatment | 总糖 Total sugar (%) | 还原糖 Reducing sugar (%) | 烟碱 Alkaloid (%) | 淀粉 Starch (%) | 钾 Potassium (%) | 总氮 Total nitrogen (%) | 糖碱比 Sugar/Nicotine | 氮碱比 Nitrogen/Nicotine |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CG | 29.68±0.29 | 21.87±0.06 | 3.05±0.02 | 4.63±0.23 | 1.90±0.02 | 2.68±0.01 | 7.17±0.06 | 0.88±0.01 |
| DJ | 30.82±0.27 | 20.86±0.07 | 2.89±0.02 | 4.01±0.10 | 1.73±0.02 | 2.57±0.01 | 7.23±0.05 | 0.89±0.01 |
| F值F-value | 0.37 | 0.61** | 2.74** | 1.28* | 0.12** | 3.19** | 0.12 | 2.17 |
“**”表示2个处理在P < 0.01水平上差异极显著，“*”表示2个处理在P < 0.05水平上差异显著，下同。
“**”indicates that the two treatments are significantly different at the P < 0.01 level,“*”indicates that the two treatments are significantly different at the P < 0.05 level, the same below.
2.2 采烤方式对烤烟上部叶外观质量和感官质量的影响
烟叶外观是烟叶等级划分的重要依据，也是质量评价的关键指标。对不同处理间外观质量指标进行Mann-Whitney U检验，结果如表4所示。除颜色外，DJ处理的其他外观质量指标得分以及总分均高于CG处理，但2个处理的烤烟外观质量指标差异均未达显著水平。
表4 采烤方式对烤烟上部叶外观质量的影响
Table 4
| 处理 Treatment | 颜色 Color | 成熟度 Maturity | 叶片结构 Leaf structure | 身份 Thickness | 油分 Oil content | 色度 Chromaticity | 总分 Aggregate score |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CG | 8.00±0.14 | 8.03±0.15 | 5.72±0.26 | 6.36±0.11 | 6.06±0.25 | 6.33±0.24 | 71.85±1.49 |
| DJ | 7.81±0.17 | 8.42±0.10 | 6.50±0.13 | 6.56±0.09 | 6.86±0.16 | 6.86±0.13 | 74.25±1.25 |
| P值P-value | 0.42 | 0.23 | 0.05 | 0.06 | 0.10 | 0.26 | 0.22 |
感官质量是烟叶可用性的重要评价指标。对2种采烤方式的感官质量评价结果做Mann-Whitney U检验，结果如表5所示。在香气质与评吸总得分上2个处理间存在极显著性差异，在香气量和余味上存在显著性差异，而在杂气与刺激性上处理间不具有统计学意义。2个处理间具有显著性差异的指标上，DJ处理的香气质、香气量、余味得分以及总分均高于CG处理，分别高出12.07%、6.78%、6.78%及5.96%。分析结果说明，带茎采烤处理的烤后烟叶香气质更优，香气量更足，余味更舒适，整体感官质量表现更优异。
表5 采烤方式对烤烟上部叶感官质量的影响
Table 5
| 处理 Treatment | 香气质 Aroma quality | 香气量 Aroma quantity | 杂气 Offensive odor | 刺激性 Irritation | 余味 Aftertaste | 总分 Aggregate score |
|---|---|---|---|---|---|---|
| CG | 5.80±0.12 | 5.90±0.10 | 6.00±0.00 | 6.00±0.00 | 5.90±0.10 | 65.55±0.76 |
| DJ | 6.50±0.00 | 6.30±0.12 | 6.10±0.10 | 6.00±0.00 | 6.30±0.12 | 69.45±0.27 |
| P值P-value | 0.01** | 0.04* | 0.32 | 0.32 | 0.04* | 0.01** |
2.3 采烤方式对烤后上部烟叶代谢物的影响
2.3.1 总样品主成分分析（principal component analysis，PCA）
图1
2.3.2 代谢物的正交―偏最小二乘法（OPLS-DA）判别分析
图2
在图3所示的OPLS-DA模型验证图中，X变量的解释率（R2X）为0.788，Y变量的解释率（R2Y）为0.998，模型预测能力（Q2）为0.985，均接近于1.000，说明所建模型稳定且分析结果可靠。
图3
2.3.3 差异代谢物分析
设置差异代谢物筛选条件为VIP>1.00，差异倍数（FC）>1.50或FC<0.67，P<0.05，并绘制火山图（图4）。差异代谢物的筛选结果显示，共定性到744种代谢物，其中存在显著性差异的代谢物共有86种，在这些显著差异代谢物中，与常规采烤相比，有52种代谢物相对含量显著上升，34种代谢物含量显著下降。
图4
为方便观察代谢物变化规律，将差异代谢物进行归一化处理后绘制聚类热图，结果如图5所示。差异代谢物中，有醇类物质17种，氮杂环类化合物16种，酸类、烃类、酯类和酮类物质各10种，醛类物质9种，酚类化合物4种。值得关注的是，与CG处理相比，DJ处理的烤烟中90.00%的酯类、77.77%的醛类、70.59%的醇类和60.00%的酮类化合物相对含量显著升高，但70.00%的烃类和56.25%的氮杂环类物质含量显著下降，说明2种采烤方式对烟叶代谢物的影响主要体现在酯类、醛类、醇类、酮类、烃类和氮杂环类物质方面。
图5
2.3.4 差异倍数前40的代谢物与感官质量指标的相关性分析
从86种显著差异代谢物中筛选出差异倍数前40的代谢物，结果如表6所示。其中，DJ处理相对含量上升和下降的代谢物各20种。在DJ处理的烟叶中，相对含量上调的化合物以酯类和醇类为主，且具有特殊的香味；相对含量下调的化合物以氮杂环类、酸类和烃类为主，但具有香味特征的化合物种类较少。相较于CG方式，DJ烟叶的上调差异代谢物中，具有香味的化合物数量较多，而且感官评价结果也显示带茎采烤处理的烟叶吃香味较好，因此有必要进一步探究差异代谢物与感官质量之间的关系。
表6 不同采烤方式显著差异代谢物中差异倍数前40的代谢物
Table 6
| 类型Type | 代谢物名称 Metabolite name | 代谢物分类 Metabolite classification | 差异倍数 FC | 烟气特征 Smoke characteristic |
|---|---|---|---|---|
| 上调化合物 Up-regulated compounds | 糠醛 | 醛类 | 4.01 | 甜味、面包香 |
| 正己醛 | 醛类 | 3.10 | 青草香 | |
| 吡啶酮 | 氮杂环类 | 2.96 | － | |
| 5-甲基-2-呋喃甲醇 | 醇类 | 2.79 | 甜味、焦甜香 | |
| 苯甲醛 | 醛类 | 2.58 | 樱桃香 | |
| 正丁醇 | 醇类 | 2.56 | － | |
| 棕榈酸甲酯 | 酯类 | 2.43 | 甜味 | |
| 苯乙酸乙酯 | 酯类 | 2.34 | 甜味、蜜香、玫瑰花香 | |
| 2-辛酮 | 酮类 | 2.32 | 花香、草香 | |
| 3-戊醇 | 醇类 | 2.28 | － | |
| 苯甲醇 | 醇类 | 2.25 | 弱花香 | |
| 庚酸乙酯 | 酯类 | 2.23 | 果香 | |
| 2(5H)-呋喃酮 | 酮类 | 2.19 | － | |
| 壬酸乙酯 | 酯类 | 2.01 | 玫瑰香、酒香 | |
| 丙酮酸 | 酸类 | 1.99 | － | |
| 甲酸乙酯 | 酯类 | 1.98 | 果香 | |
| 正壬酸 | 酸类 | 1.95 | 茴香香味 | |
| 正戊醇 | 醇类 | 1.94 | － | |
| 棕榈酸乙酯 | 酯类 | 1.92 | 甜味 | |
| 乙醛 | 醛类 | 1.89 | － | |
| 下调化合物 Down-regulated compounds | 苯乙烯 | 烃类 | 0.54 | － |
| 植酮 | 酮类 | 0.53 | － | |
| 沙丁胺醇 | 醇类 | 0.52 | － | |
| 对二甲苯 | 烃类 | 0.52 | － | |
| 乙酸乙酯 | 酯类 | 0.52 | 水果香 | |
| 4-甲氧基茴香硫醚 | 氮杂环类 | 0.51 | － | |
| 二烯烟碱 | 氮杂环类 | 0.51 | － | |
| 辛酸 | 酸类 | 0.51 | 蜡香 | |
| 萘 | 烃类 | 0.48 | － | |
| 麦斯明 | 氮杂环类 | 0.47 | － | |
| 丙戊酸 | 酸类 | 0.47 | － | |
| 3-羟基-2-丁酮 | 酮类 | 0.45 | － | |
| 2-乙基-4-甲基戊醇 | 醇类 | 0.42 | － | |
| 1-环丙基甲基-4-甲氧基-苯 | 烃类 | 0.41 | － | |
| 己酸 | 酸类 | 0.39 | 蜡香 | |
| 3-辛醇 | 醇类 | 0.37 | － | |
| 2,4-二甲基-6-苯基吡啶 | 氮杂环类 | 0.29 | － | |
| N-甲基丁二酰胺 | 氮杂环类 | 0.28 | － | |
| 3-乙基苯酚 | 酚类 | 0.26 | － | |
| 庚酸 | 酸类 | 0.26 | 油脂香 |
“－”表示代谢物不具有香气。
“－”indicates that the metabolite does not have an aroma.
将差异倍数前40的代谢物与感官质量指标进行皮尔逊相关分析，以相关系数大于0.8且P<0.05为条件，绘制和弦图，结果如图6所示。差异代谢物均对烟叶的感官质量有较大影响，糠醛、正己醛、吡啶酮、5-甲基-2-呋喃甲醇和苯甲醛等14种物质含量均与香气质得分呈显著正相关关系，且相关系数均大于0.8，说明此类物质含量的增加有利于改善烤烟的香气质；庚酸、3-乙基苯酚、N-甲基丁二酰胺和2,4-二甲基-6-苯基吡啶等19种代谢物与香气质得分呈显著负相关。值得关注的是，与香气质、香气量和余味得分呈显著正相关的化合物含量在带茎采烤的烟叶中均显著上升，说明此类物质含量的增加是带茎采烤烟叶香气质改善、香气量增加且余味更舒适的重要原因。
图6
图6
差异倍数前40的代谢物与感官质量的和弦图
Fig.6
The chord diagram of metabolites and sensory quality of the top 40 differential folds
2.3.5 差异代谢物代谢途径和富集分析
KEGG是有关代谢途径的主要公共数据库，通过代谢途径分析可以确定代谢物参与的最主要的生化代谢途径。代谢物KEGG数据库注释结果如图7所示，2种采烤方式的差异代谢物被注释到碳水化合物代谢、氨基酸代谢、辅助因子和维生素代谢等8条B级代谢通路；被注释到碳水化合物代谢和氨基酸代谢的C级通路数量分别为10条和7条，说明不同采烤方式的差异主要影响烟叶的碳水化合物代谢和氨基酸代谢。
图7
图7
差异代谢物的KEGG功能注释
Fig.7
KEGG functional annotation of differential metabolites
对差异代谢物进行富集分析，结果如图8所示，通路差异最显著的前20条C级代谢通路中有7条通路属于碳水化合物代谢，涉及氨基酸代谢、辅助因子和维生素代谢和能量代谢的通路各3条；参与糖酵解/糖异生和丙酸代谢通路的差异代谢物数量最多，均为4种，通路差异最显著；丙酮酸代谢通路的富集率最高。
图8
碳水化合物代谢负责在植物生长发育过程中提供能量、抗性代谢物和植物生命活动所需的碳骨架，而碳骨架是氨基酸生物合成与能量代谢等活动所必需的。根据差异代谢物的KEGG富集分析和代谢物的定性定量结果，以差异代谢物为节点，绘制与碳水化合物代谢有关的代谢途径，涉及糖酵解/糖异生、丙酮酸代谢、丁酸代谢、乙醛酸和二羧酸代谢和C5-支链二元酸代谢5条C级代谢通路（图9）。丙酮酸一方面可在丙酮酸脱氢酶的作用下转化为乙酰辅酶A，而后参与柠檬酸循环；另一方面，丙酮酸也可被丙酮酸脱羧酶催化生成乙醛，而乙醛又可通过乙醛脱氢酶转化为乙酸，乙酸则是碳水化合物代谢的终端产物之一，继而可参与脂肪酸的合成。分析发现除甲醇外，DJ处理烟叶的丙酮酸、乙醛、乙酸、乙醇和2,3-丁二酮等参与碳水化合物代谢的差异代谢物相对含量均显著高于CG处理的烟叶，说明此类物质的生成速率较快，反映出带茎采烤烟叶的碳水化合物代谢强度要高于常规采烤烟叶。
图9
3 讨论
代谢组学可以从代谢物的角度进一步客观、准确地探究带茎采烤与常规采烤方式之间的内在质量差异，弥补感官质量和外观质量两大指标存在的主观性。GC-MS分析结果显示，2种采烤方式烟叶的差异代谢物有86种，主要以醇类、氮杂环类、酸类、酯类、酮类和烃类等化合物为主。近年来，关于不同物质类别代谢物对烟叶品质的研究取得了一定的进展，酯类物质分子结构中带有-COR致香基团，因此该类物质通常具有花香、果香等香气[16]。前人[30-31]认为壬酸甲酯、壬酸乙酯和甲酸乙酯具有水果香气，韩富根[16]发现十四酸甲酯和肉豆蔻酸乙酯具有醇和烟气的作用。酯主要是由脂肪酸和醇通过酯化反应生成的，一些醇类物质能赋予烟气清香气息，脂肪酸的裂解也可产生醛类和酮类物质，这些物质通常拥有特殊的香味，是烟叶中香味物质的重要组成部分，因此对烟叶吃香味有着重要的影响[32]。本研究中，多数酯类、醛类、醇类和酮类差异代谢物含量在带茎采烤处理的烟叶中显著升高，提升了带茎采烤烟叶的香气物质含量，进而改善了烤烟的吃香味。
碳水化合物代谢是植物生长发育过程中必不可少的代谢途径。通过KEGG数据库对差异代谢物进行注释，发现碳水化合物代谢是2个处理间差异最显著的代谢途径。此外，通过重构部分碳水化合物代谢途径发现，带茎采烤烟叶的丙酮酸、乙醛、乙酸、乙醇和2,3-丁二酮等参与碳水化合物代谢的代谢物相对含量均显著高于常规采烤处理的烟叶，说明此类物质的生成速率较快，反映出带茎采烤烟叶的碳水化合物代谢强度要高于常规采烤烟叶。究其原因，可能是带茎采烤的烟叶在调制过程中可由茎部供应部分水分，减缓了烟叶水分散失，延缓了碳水化合物代谢相关酶活性的下降。在调制过程中，带茎采烤烟叶的碳水化合物代谢速率较快，一方面促进了淀粉等糖类物质的分解，为烟叶中的各种生命活动提供了更多的能量；另一方面也提供了更多香气物质合成所必需的碳骨架[33-34]；再者，带茎采烤的烟叶水分散失及酶活性下降速率减缓，也使得类胡萝卜素、叶绿素和酚糖苷等香气物质前体物的降解和转化更充分，从而丰富了香气物质的种类和含量，最终提升了烤烟的感官品质。
4 结论
化学成分方面，带茎采烤烟叶的还原糖、烟碱、淀粉、钾及总氮含量均显著低于常规采烤。感官质量上，带茎采烤的烟叶香气质更优，香气量更足，余味更舒适，总体表现较优异。在烟叶挥发性代谢物方面，多数的酯类、醛类、醇类和酮类差异代谢物含量在带茎采烤处理的烟叶中显著升高；带茎采烤烟叶中，苯甲醛、糠醛和5-甲基-2-呋喃甲醇等与香气质、余味等指标得分呈极显著正相关的具有香味的挥发性代谢物含量显著上调，是烤烟感官质量得以提升的重要原因。通过代谢通路富集分析发现，碳水化合物代谢是2种采烤方式处理烟叶差异最显著的代谢途径；通过重构代谢通路发现，带茎采烤烟叶的丙酮酸、乙醛、乙酸、乙醇和2,3-丁二酮等参与碳水化合物代谢的物质含量均显著高于常规采烤烟叶，说明带茎采烤处理可提升烟叶在调制过程中的碳水化合物代谢强度。
参考文献
上部烟叶带茎烘烤过程中呼吸强度及水分、色素含量的变化
为确定烤烟上部叶的最佳采烤方式，提高上部叶烘烤质量，以烤烟品种云烟87上部叶为材料，以不带茎烘烤为对照，研究了2片叶带茎、4片叶带茎烘烤过程中烟叶呼吸强度及水分、色素含量的变化规律，并比较了烤后烟叶的化学成分和经济性状。结果表明，4片叶带茎烘烤烟叶主变黄期（烘烤24～48 h）呼吸强度高于对照烟叶，变黄后期和定色前期呼吸强度低于对照；带茎烘烤上部烟叶在变黄期失水慢，定色期失水快，4片叶带茎烘烤的茎秆失水速率快于2片叶带茎烘烤；带茎烘烤烟叶变黄快，色素降解充分；4片叶带茎烘烤的烤后烟叶总氮和烟碱含量低，糖含量高，糖碱比适宜，且中上等烟比例和均价最高，经济性状最好。综上所述，烤烟上部叶采烤时，4片叶带茎烘烤在变黄期叶片含水率高，细胞生理代谢旺盛，内在化学成分降解转化充分；烟叶变黄快，色素降解迅速；叶片失水速度在变黄期慢、定色期快，烟叶失水与变黄、定色协调性好；烤后烟叶化学成分协调，经济性状较好，可作为提高上部叶产质量的最佳采烤模式。
Metabonomics classifies pathways affected by bioactive compounds. Artificial neural network classification of NMR spectra of plant extracts
The biochemical mode-of-action (MOA) for herbicides and other bioactive compounds can be rapidly and simultaneously classified by automated pattern recognition of the metabonome that is embodied in the 1H NMR spectrum of a crude plant extract. The ca. 300 herbicides that are used in agriculture today affect less than 30 different biochemical pathways. In this report, 19 of the most interesting MOAs were automatically classified. Corn (Zea mays) plants were treated with various herbicides such as imazethapyr, glyphosate, sethoxydim, and diuron, which represent various biochemical modes-of-action such as inhibition of specific enzymes (acetohydroxy acid synthase [AHAS], protoporphyrin IX oxidase [PROTOX], 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase [EPSPS], acetyl CoA carboxylase [ACC-ase], etc.), or protein complexes (photosystems I and II), or major biological process such as oxidative phosphorylation, auxin transport, microtubule growth, and mitosis. Crude isolates from the treated plants were subjected to 1H NMR spectroscopy, and the spectra were classified by artificial neural network analysis to discriminate the herbicide modes-of-action. We demonstrate the use and refinement of the method, and present cross-validated assignments for the metabolite NMR profiles of over 400 plant isolates. The MOA screen also recognizes when a new mode-of-action is present, which is considered extremely important for the herbicide discovery process, and can be used to study deviations in the metabolism of compounds from a chemical synthesis program. The combination of NMR metabolite profiling and neural network classification is expected to be similarly relevant to other metabonomic profiling applications, such as in drug discovery.
Plant Metabolomics:an indispensable system biology tool for plant science
Metabolism
DOI:10.1042/EBC20190041
PMID:32830223
[本文引用: 1]
Metabolism consists of a series of reactions that occur within cells of living organisms to sustain life. The process of metabolism involves many interconnected cellular pathways to ultimately provide cells with the energy required to carry out their function. The importance and the evolutionary advantage of these pathways can be seen as many remain unchanged by animals, plants, fungi, and bacteria. In eukaryotes, the metabolic pathways occur within the cytosol and mitochondria of cells with the utilisation of glucose or fatty acids providing the majority of cellular energy in animals. Metabolism is organised into distinct metabolic pathways to either maximise the capture of energy or minimise its use. Metabolism can be split into a series of chemical reactions that comprise both the synthesis and degradation of complex macromolecules known as anabolism or catabolism, respectively. The basic principles of energy consumption and production are discussed, alongside the biochemical pathways that make up fundamental metabolic processes for life.© 2020 The Author(s).
Metabolomics in plant environmental physiology
DOI:10.1093/jxb/ert244
PMID:23922358
[本文引用: 1]
Changes in plant metabolism are at the heart of plant developmental processes, underpinning many of the ways in which plants respond to the environment. As such, the comprehensive study of plant metabolism, or metabolomics, is highly valuable in identifying phenotypic effects of abiotic and biotic stresses on plants. When study is in reference to analysing samples that are relevant to environmental or ecologically based hypotheses, it is termed 'environmental metabolomics'. The emergence of environmental metabolomics as one of the latest of the omics technologies has been one of the most critically important recent developments in plant physiology. Its applications broach the entire landscape of plant ecology, from the understanding of plant plasticity and adaptation through to community composition and even genetic modification in crops. The multitude of novel studies published utilizing metabolomics methods employ a variety of techniques, from the initial stages of tissue sampling, through to sample preservation, transportation, and analysis. This review introduces the concept and applications of plant environmental metabolomics as an ecologically important investigative tool. It examines the main techniques used in situ within field sites, with particular reference to sampling and processing, and those more appropriate for use in laboratory-based settings with emphasis on secondary metabolite analysis.
Difference of a citrus late-ripening mutant (Citrus sinensis) from its parental line in sugar and acid metabolism at the fruit ripening stage
Characterization of white tea metabolome: comparison against green and black tea by a nontargeted metabolomics approach
Integrated transcriptomic, proteomic, and metabolomics analysis reveals peel ripening of harvested banana under natural condition
Metabolic profiling of tobacco leaves at different growth stages or different stalk positions by gas chromatography-mass spectrometry
