烟草属(Nicotiana L.),为茄目(Solanaceae)茄科(Solanaceae)下的一属植物,全世界有80种,分布于南美洲,北美洲和
大洋洲。根据中国物种名录数据显示,该属在中国有4种,其中以烟草(Nicotiana tabacum L.)栽培最广。烟草属植物在南美洲中南部常在悬崖、岩石、河边石堆、路边自然生存,烟草属大多植物喜光喜干燥,不耐湿热。
烟草属多为一年生
草本、亚灌木或灌木,常有腺毛。叶互生,叶片不分裂。圆锥式、总状式聚伞花序或者单生,
花萼卵状或筒状钟形,花冠筒状、漏斗状或高脚碟状,在花蕾中卷折状或稀覆瓦状,开花时直立、开展或外弯,花盘环状。果2裂至中部或近基部。种子扁压状,
子叶半棒状。
烟草属植物可药用、可作为烟草工业的原料,还可作农药杀虫剂、观赏等。如在中药领域,据《
中药大辞典》记载烟草(Nicotiana tabacum L.)的叶片可入药,主治食滞饱胀、气结疼痛、毒蛇咬伤等,烟草和黄花烟草(Nicotiana rustica L.)还可作烟草工业的原料,全株亦作农药杀虫剂,福氏烟草(Nicotiana forgetiana)可在园林中栽培做观赏植物。烟草是一种吸食用嗜好性
经济作物,全球都在推进烟草产业
新型烟草制品的研发创新。
起源与传播
1753年林奈首次对烟草种进行了描述,1818年莱曼首次将烟草种作为一个整体的属。烟草属原产于北美、澳大利亚、
南美洲、非洲等地,自然分布局限在温和的南非、北美的西部海岸、澳大利亚及南太平洋的几个岛屿上,从北纬60°到南纬50°都有分布。
分类
命名
烟草属的
学名是用于纪念法国外交官、学者让·尼科·德维勒曼(Jean Nicot de Villemain, 1530-1604),由其姓氏Nicot的
罗马化形式Nicotius加上拉丁语形容词后缀-ānus的阴性名词化形式-āna构成,并且也是他把烟草(N. tabacum)引种到巴黎,大力宣扬其药用价值。
分类变动
1818年,莱曼将7种烟草属植物分成两个不分层级的分支:一个分支的植物具有托盘状花冠和钝圆形裂片,另一分支具有漏斗状花冠和渐尖或锐尖形裂片;1852年,Dunal根据萌果形态将烟草属分为两个组:双室烟草组(Nicotiana sect.Didiclia),该组萌果2瓣裂,包括了烟草属的大部分,多室烟草组(Nicotiana sect.Polydiclia),该组葫果多瓣裂,只包括夸德瑞伍氏烟草(Nicotiana quadrivahis Pursh.)和姆欧替委斯烟草(Nicotiana midtirahis)两种烟草。
1838年,George Don主要根据花的形状和颜色将烟草属分成4个组:普通烟草组(Nicotiana sect.Tabacum):花冠漏斗状、淡红色,黄花烟草组(Nicotianasect.Rustica):花冠形状各异、黄色,碧冬烟草组(Nicotiana sect.Petunioides):花冠高脚碟状、白色,多室烟草组(Nicotiana sect.Polydiclia):花冠膨大、白色;1895年,Von Wettistein重新采纳了George Don的分组方式,将烟草属植物分为普通烟草组和黄花烟草组。1912年,Setchell也采用了George Don定义的烟草属的3个组,其中在他所界定的碧冬烟草组(Nicotiana sect.Petunioides)中囊括了被George Don划为多室烟草组(Nicotianasect Polydiclia)的那些种。
下级分类
烟草属可分为黄花烟(Rustica)、红花烟(Tabacum)和碧冬烟(Petunioides)3个
亚属,包含有80个种。
形态特征
茎、叶
叶互生,有叶柄或无柄,叶片不分裂,全缘或稀波状。
花
花序顶生,圆锥式或总状式
聚伞花序,或者单生;花有
苞片或无苞片。
花萼整齐或不整齐,卵状或筒状钟形,5裂,果时常宿存并稍增大,不完全或完全包围果实;花冠整齐或稍不整齐,筒状、漏斗状或高脚碟状,筒部伸长或稍宽,檐5裂至几乎全缘,在花蕾中卷折状或稀
覆瓦状,开花时直立、开展或外弯;
雄蕊5,插生在花冠筒中部以下,不伸出或伸出花冠,不等长或近等长,花丝丝状,
花药纵缝裂开;花盘环状;子房2室,
花柱具2裂柱头。
果实和种子
蒴果2裂至中部或近基部。种子多数,扁压状,胚几乎通直或多少弓曲,
子叶半棒状。
分布
烟草属原产于北美、
澳大利亚、
南美洲、非洲等地,自然分布局限在温和的
南非、北美的西部海岸、澳大利亚及南太平洋的几个岛屿上,从北纬60°到南纬50°都有分布。烟草属植物在中国的分布范围很广,南北各省均有分布。烟草属植物在南美洲中南部常在悬崖、岩石、河边石堆、路边自然生存。烟草属的物种喜欢充足的阳光和排水良好的土壤,在海拔4200米的
安第斯山脉有发现该属物种。
生长习性
烟草属的野生种抗旱、抗冻。烟草属大多植物喜光喜干燥、不耐湿热、
栖息地排水良好,但在潮湿的
热带边缘也发现了该属物种。
自然繁殖
烟草属植物的自然繁殖存在两大分支,虫媒授粉的长花烟草(Nicotiana longiflora Cav.)和自然授粉的皱叶烟草(Nicotiana plumbaginifolia Viv.)为自交亲和分支,除此之外的烟草属植物均具有
自交不亲和性。长花烟草因为花筒过长,所以仅能通过
天蛾科授粉。烟草属通过虫媒授粉的授粉媒介还包括熊蜂和遂蜂。
栽培技术
组织培养繁殖
将烟草属植物的种子播种在穴盘中发芽,待刚生长出两片子叶后移栽到培养土中,在人工光照
培养箱中培养,培养条件是在20℃,16h光照,18℃,8h的光照培养箱进行培养。
田间管理
温度、光照、
降水等气候条件与烟草属
栽培种的品质关系密切。充足的光照是重要条件;移栽期雨水充足,还苗到团棵期降水少有利于生根,旺长期充足的雨水有利烟株开片和茎叶生长,成熟期需水量少便于采收;栽培在山坡和
丘陵地带的烟叶品质好;红、黄、紫等有色土及结构良好、土壤疏松的沙壤土或壤
松软土最适宜烟草属栽培种的生长。
病虫害防治
烟草属植物的主要病害是烟草霜霉病,主要危害红花烟草(Nicotiana tabacum)和黄花烟草等,防治方法分为:1)灭除病原,一旦发生烟草霜霉病,消灭感病烟株病残体、观赏烟草属和野生烟草属植物,禁止病区温室栽种试验用的烟草属植物;2)药剂防治,采用瑞度梅结合代森锌、代森锰进行综合防治。烟草属植物的主要虫害为烟草天蛾(Manduca sexta L.)和
桃蚜(Myzus persicae(Sulzer)),可施用农药进行防治,如用
乙酰甲胺磷、
灭多虫L等对烟草天蛾和桃蚜进行防治。
用途
烟草属植物可药用、可作为
烟草工业的原料,还可作农药杀虫剂、园林观赏等。
经济价值
烟草属植物烟草和
黄花烟草(Nicotiana rustica L.)可作烟草工业的原料,全株亦作农药杀虫剂。
药用价值
中国药用典籍《
中药大辞典》记载,烟草属植物烟草(Nicotiana tabacum L.)的叶片可入药,味苦,性辛温,有毒。主治食滞饱胀、气结疼痛、毒蛇咬伤等。
科研价值
烟草属的野生物种在长期的进化过程中形成了独特的适应于不同
生态环境的
性状,特别是对不同病、虫等的高抗性、特殊的香气及低害性等性状。
观赏价值
福氏烟草(Nicotiana forgetiana)株型较小,株高1米左右,花朵美丽,花色为稳定的洋红色,开放时间为从初夏至降霜,可在园林中栽培做观赏植物。
烟草属烟草
烟草是一种吸食用嗜好性
经济作物。中国是世界上最大的烟草生产国和消费国,同时烟草也是中国的一项重要的税收收入。烟草业历经两次技术革命,在全球形成了以
菲利普莫里斯、
英美烟草集团、帝国烟草和
日本烟草产业等几大
跨国公司为首的
寡头竞争格局。
国际产业发展
烟草起源于约3500年前的中
南美洲,印第安
土著有吸食或者咀嚼烟草用于防治疾病、祭祀或者提神醒脑的习惯,是烟草最早的种植者和使用者;15-16世纪,哥伦布发现美洲大陆,将烟草引入
欧洲,在欧洲各国传播;至16世纪末,
葡萄牙将烟草种植引入了
印度,烟草开始在
亚洲传播;18世纪末,最早的烟草制品——手工卷烟问世,在欧洲和美洲逐渐发展出一批烟草制造和销售公司;1980年左右,除中国外,海外烟草市场份额主要被几大国际烟草公司垄断;2006年,
世界卫生组织发布《烟草控制框架公约》,全球共168个国家签署并同意其要求,全球各个国家控烟禁烟运动日益高涨,并出台各类法规、禁令,阻滞了烟草行业的发展;2014年以来,全球烟叶类产品需求持续下降,卷烟类产品需求也不再增长,几大国际烟草公司在电子烟、加热不燃烧产品等
新型烟草制品领域投入大量的资金和人力进行研发创新和市场推广,新型烟草制品将是烟草产业的第三次重大变革。
中国产业发展
中国于1981年开始对烟草实行国家专营制度,对烟草企业进行统一管理。截止2020年,中国全国烟草行业职工总数约55万人,另包括烟草种植户、零售户、科研单位等烟草产业涉及2000多万人的就业与生计。2018年,产业全年税利达11556.2亿元,上交国家财政计10000.8亿元,是中国税收的一大支柱。此外,中国拥有全球人数最多的吸烟者,2018年国内吸烟人数为3.06亿,卷烟销售额达14405亿元,占全球市场的44.6%。同年,《国家烟草专卖局关于印发2018年全面深化改革工作要点的通知》(国烟法〔2018〕104号)中明确要深化新型烟草制品的创新改革,推进产品监管的政策法规研究、全产业链的创新发展以及产品国际拓展;2019年,中国全国烟草工作会议上再次对中国烟草企业的新型烟草制品的发展做出明确要求:加强和推进电子烟、加热不燃烧产品等新型烟草的研发创新。
生态作用
烟草属植株含有
萜类化合物、甾类化合物、生物碱、酚类化合物等
物质,在受到攻击后,会迅速改变
植物激素水平和基因表达,以诱导防御反应,可阻止大多数
昆虫纲食草动物。该属物种还会合成
挥发性单萜、
大环二萜类等化合物质,用于保护植物免受
病原菌(包括细菌、真菌和病毒)的侵害。
代表物种
栽培种
烟草属的烟草(Nicotiana tabacum L.)是一种重要的工业和
经济作物,在多个农业大国都有大规模种植。
烟草
烟草(Nicotiana tabacum L.)是一年生或有限多年生草本,全体被腺毛,根粗壮。茎基部稍木质化。叶顶端渐尖,基部渐狭至茎成耳状而半抱茎。
花序顶生,多花,
花萼筒状或筒状钟形,裂片三角状
披针形,花冠漏斗状,淡红色,筒部色更淡,
雄蕊5枚,花丝基部有毛。
蒴果卵状或矩圆状,长约等于宿存萼。种子圆形或宽矩圆形,褐色。夏秋季开花结果。原产
南美洲,在中国南北各省区广为栽培,是
烟草工业的原料。中国学者根据燃吸烟叶的烟气整体香气特征,把栽培烟草的香气分为
烤烟型、白肋型、香料型、
雪茄型、
马合烟型等。
野生种
戈斯烟草是烟草属抗虫性最高的野生物种。
戈斯烟草(Nicotiana gossei Domin)
戈斯烟草植株可达200厘米,一年生或多年生草本植物。主茎向顶端分枝,基部叶柄耳形,基生叶卵状椭圆形或心形,先端锐尖到渐尖,上部叶基抱茎,稍向外延伸,边缘全波状,具边缘腺毛。
花序梗和
花萼具短腺,具皮刺的毛,花冠浓密短有毛,花萼和裂片不等长,抱茎的花筒稍张开,在果期变得稍长,
雄蕊无凸缘,瓣片先端锐尖或钝尖。果为分果,有四个裂片。种子深褐色。分布于
澳大利亚。仅限生长在洞穴,沟壑、峡谷和岩石露头的裂缝中。通常用于咀嚼。
相关研究
与其他属杂交研究
荣廷玉等以从
红花大金元母本、玉米为父本进行杂交,从后代中选育出了烘烤质量佳、香气好的品系云烟4号。
中国科学院成都生物研究所用
细胞间
染色质和
细胞质穿壁转移技术实现了大圆叶菠菜(Spinaciaoleracea L.)和烟草品种柳叶烟草间的
远缘杂交,并获得再生植株。
山西农业大学烟草研究室用人参、黄茂等中草药与烟草杂交,获得了主要农艺
性状与烟草相似的杂种后代。谢航等用再生能力强的烟草与枸杞(
枸杞属 chinense Miller.)进行原生质体融合,获得了杂种细胞系的再生小植株。
化学成分研究
烟草属植物能够合成其独特的抗虫代谢物-
尼古丁,烟碱在植物叶片受到机械损伤之后,损伤信号通过初皮部传送至根部,再由根部合成烟碱后通过
木质部运送至叶片组织中,并在叶片中大量积累。烟碱在烟草中的合成途径包含三个过程:1)
吡咯环的形成,2)吡环的形成,3)吡咯环与吡啶环的结合形成烟碱。尼古丁是烟草属中普遍存在的生物碱,当烟草属植物受到昆虫取食时,尼古丁合成增加,地上部分尼古丁浓度增加并提升了植物的抗虫性。
进化研究
烟草属是
茄科植物中染色体数目变化最大的,其中以2n=12II的种最多,是异源四倍体,烟草属植物在长期的进化过程中由本已存在的体细胞染色体数2n=6II的亲缘类型,通过种间杂交或染色体加倍而形成的。研究认为,烟草属、
夜香树属、碧冬茄属的祖先在进化的早期来自于同一植物类群,即古烟草(Pre-nicotiana)、古夜香树(Pre-ceslrum)、古碧冬茄属(Pre-petunia)。烟草属的进化可以归结为一下几步:1)古烟草属植物类群分化,2)烟草属植物染色体数目自然加倍;3)由2n=12II的古普通烟草经
基因突变或染色体畸变形成了许多2n=24II的现代种,或者因天然杂交或染色体自然加倍,形成一些染色体数为2n=24II的双倍体现代种。