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农业技术减低烟草有害物质的研究进展 摘 要 卷烟“降焦减害”是一项涉及多学科的系统工程， 研究农业生产措施降低烟叶中有害物质成分具有很重要的 意义。本文论述了农业措施“降焦减害”的研究进展，其 主要研究领域包括烟草品种选育、栽培技术和生物技术等。 关键词 烟草农业措施降焦减害 在世界卫生组织及反吸烟运动的影响下，为了保护吸 烟者的身体健康，世界上一些主要发达国家相继对卷烟的 焦油、烟碱及 CO 量作出了限制。我国政府与烟草行业也在 不断地调整有关的方针与政策，倡导“降焦减害”。 资料表明，美国国内销售卷烟焦油量加权平均值在 1994 年就达到了 12.4mg/支，欧洲 1998 年达到了 12-13mg/ 支，日本 XX 年只有 8.7mg/支，而且每个国家卷烟焦油含量 都在不断地下降。 在全球卷烟市场上，低于 12mg/支的卷烟市场份额从 1993 年的 12%增加到 1998 年的 35%，五年中增加了近 40%。其中 8-12mg/支以下约占 20%，增长了 46%；4-8mg/支 约占 13%，增长了 20%；4mg/支以下占 3%，增长了近 1 倍。 市场份额的变化，说明低焦油低危害卷烟的消费趋势不可 逆转。 根据 XX 年我国政府加入 WHO烟草控制框架公约的 承诺，XX 年中国生产的卷烟平均焦油含量要降低到 12mg/ 支左右。事实上，我国在 20 多年前就开始了降焦减害研究， 近几年，我国烟草降焦减害工作无论是技术上，还是观念 上都取得了很大的进步。卷烟焦油量加权平均值从 70 年代 初的 30mg/支以上，到本世纪初的 14.3mg/支，降低了一半。 这充分说明中国烟草行业关注广大消费者健康的态度，同 时说明我国在降焦减害工作上不存在技术障碍。 卷烟“降焦减害”是一项涉及多学科的系统工程，农 业方面“降焦减害”也应大有作为。烟草农业在降低有害 成分方面已进行了研究，主要研究领域是烟草品种选育、 栽培技术和生物技术等方面。 品种选育方面烟叶是卷烟燃吸时生成焦油和其它有害 成分最重要的物质，培育焦油和有害物质生成量少的优质 高抗烟草新品种一直是烟草农业的重要目标之一。美国、 加拿大等国在 20 世纪后期采用传统的育种手段或基因改良 技术已培育出了多个焦油产生量低的烟草品种，部分品种 已在生产上得到应用。中国农科院烟草所已找出富钾的育 种材料，并着手进行烟草钾积累效率的遗传规律研究，为 富钾烟草品种的培育做准备。新发现的能吸收利用土壤矿 物钾且叶片含钾量在 7%以上的种质具有较强的富钾特征， 另外钾也可通过各种手段向烟草转移。培育富钾烟草的实 质是发挥烟草品种吸钾能力强的遗传特性，充分利用土壤 肥料中的钾素，从而生产出钾含量高的烟叶，降低卷烟焦 油量。 栽培和调制技术方面研究发现，喷施化学药物可降低 烟叶亚硝胺类物质的含量。美国 RJ雷诺士公司开发出 了用热交换器代替直接使用烤炉烘烤烟叶的技术，可显著 降低烤烟中 TSNAs 的含量。研究结果显示，烤房中改用热 交换器，可使烤烟中 TSNAs 的平均含量下降至少 80%。美国 星科公司开发出一种可以有效防止烤后烟叶中形成 TSNAs 的烟叶调制技术。 生物技术方面尽管生物技术的大多数产品通过传统的 育种方法都可以实现，但是生物技术和基因工程为达到某 一特殊目的提供了更加快速和更具有目标性的技术。利用 分子生物学技术针对各种有害成分来改变烟叶的遗传性状， 有大量的工作可以做。该方面的最新研究取得了可喜的进 展。 美国开展了烟碱转化为去甲基烟碱的原理研究与遗传 资源开发研究，在烟草叶片衰老和烘烤过程中，尼古丁的 很大比例转变成 N-去甲基化合物去甲基烟碱。这种转 变是一种显性性状，且具有不可逆转的特性，能使植物积 累去甲基烟碱达到总烟碱量的 90%。去甲基烟碱是 N，-亚 硝基去甲基烟碱的前体物，N-亚硝基去甲基烟碱属于烟 草特有亚硝胺类物质，因此，科学家对降低去甲基烟碱合 成方面的研究有很大的兴趣。对控制转化过程基因的了解， 有助于形成新的排除白肋烟中去甲基烟碱的对策，并能从 分子水平上理解去甲基烟碱的生成。新的强大的基因组技 术将加快农艺学重要基因的鉴定和特性描述。为鉴定转变 过程的基因资源，利用来源于烟草衰老叶片转化特性的等 位基因的 cDNA 文库构建了一个表达序列标签数据库，该数 据库和 EST 数据库基因微阵表达分布，提供了鉴定尼古丁 转化基因的新的机会。 同时生物技术为烟草作物提供了改变已知的有毒物质 的含量和烟气致癌因子的快速方法，从而达到生产低有毒 物质、低致癌因子卷烟产品的目的。对于烟草作物目标是 降低尼古丁，喹啉磷酸核苷酸转移酶是尼古丁生物合成中 的两个关键酶之一。利用转基因技术把目标对准了喹啉磷 酸核苷酸转移酶，从而达到降低尼古丁含量的目的。转基 因烟草大约积累 1000ppm 的尼古丁，而未转基因对照烟草 积累大约 25000ppm 的尼古丁，同时转基因烟草中的烟草特 有亚硝胺的 NNK 和 NNN 减少了大约 20 倍。这种转基因烟草 已得到美国农业部的种植许可，并在 Quest 品牌的卷烟中 作为卷烟原料应用。 通过植物基因工程降低食品和烟草产品中重金属镉， 植物基因工程这一强有力方法的应用，使得修饰植物内污 染离子浓度的植物基因工程成为可能。然而，对于植物根 吸收污染离子的生理和生物化学特性、植物如何将污染离 子从根中运输到茎和子粒/果实中、茎中如何积累污染离子 的机理目前尚未弄清。由于缺乏这方面机理研究，使得利 用基因工程这一现代化的强有力的方法来准确和有效地进 行调控难以实现，如降低食品和烟草产品中的镉。二价阳 离子，如镉积累的调控可以对其它有关重要离子，如 Ca、Zn 和 Mn 的体内平衡产生负面影响。因此对作物的产量 与质量产生了负面影响，科学家已经开始研究离子在植物 体内平衡的中心点。如，相对重要的许多不同离子各自运 载蛋白的类型，离子运载蛋白如何被多种调控因素调控， 离子运载蛋白对离子选择的基础和范围等。科学家正在研 究将镉封锁在烟草植株的根中，以致于降低叶片组织中