Analysis of agronomic traits and metabolite differences among different cigar tobacco varieties

doi:10.16178/j.issn.0528-9017.20250035

Abstract

Abstract:

Currently，tobacco variety breeding primarily focuses on macro-level aspects such as agronomic traits，whereas the flavor characteristics of cigar tobacco leaves depend on the accumulation levels of metabolites during the early growth stage and their subsequent transformation during post-harvest processing. Therefore，breeding cigar tobacco varieties with abundant metabolite accumulation and superior agronomic traits is of paramount importance. This study employed derivatized gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS） and headspace-solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry（HS-SPME-GC-MS）techniques to analyze major agronomic traits and detect volatile and aroma-contributing metabolites in nine cigar tobacco varieties cultivated in Xuancheng，Anhui Province. Differential metabolites were identified for subsequent metabolic pathway analysis. The results demonstrated that T11 exhibited the best agronomic traits. Metabolic profiling revealed that 63.0% of differential metabolites were upregulated in T11，with these upregulated metabolites correlating positively with tobacco aroma，flavor profile，and smoking quality. In summary，T11 not only demonstrates outstanding agronomic characteristics but also possesses a richer repertoire of beneficial metabolites，indicating its potential for developing high-yield and premium-quality cigar tobacco varieties.

Key words: cigar, metabolomics, agronomic traits, differential metabolites, metabolic pathways

CLC Number:

S572

JIANG Chun, LYU Xun, NING Yang, LIU Guoxiang, LI Xueshan, WANG Xueying, ZHU Qifa, ZHOU Huina, WANG Jun, ZHANG Xingwei. Analysis of agronomic traits and metabolite differences among different cigar tobacco varieties[J]. Journal of Zhejiang Agricultural Sciences, 2026, 67(6): 1454-1461.

Figures/Tables 9

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品种	株高/cm	叶片数	叶长/cm	叶宽/cm
T11	248.27±8.76 a	27.40±0.26 a	51.79±2.34 b	34.57±1.53 ab
QX105	191.67±3.89 d	22.33±0.31 b	50.20±1.98 bc	32.29±0.89 c
QX205	159.87±11.30 g	16.80±0.40 d	47.39±0.54 d	31.06±2.66 c
QX115	185.60±2.48 d	22.27±0.28 b	54.17±0.47 a	34.35±0.76 ab
QX108	170.80±7.77 ef	19.80±0.42 c	50.90±0.71 bc	32.81±0.88 bc
QX116	201.20±11.03 c	19.80±0.35 c	54.71±0.74 a	35.73±1.04 a
QX217	175.67±8.46 e	20.33±0.55 c	52.13±0.58 b	31.69±1.49 c
QX218	164.53±5.64 fg	20.67±0.48 c	49.37±0.39 cd	28.69±0.57 d
QX103	213.40±17.42 b	22.40±0.33 b	50.81±0.69 bc	32.22±0.71 c

品种	株高/cm	叶片数	叶长/cm	叶宽/cm
T11	248.27±8.76 a	27.40±0.26 a	51.79±2.34 b	34.57±1.53 ab
QX105	191.67±3.89 d	22.33±0.31 b	50.20±1.98 bc	32.29±0.89 c
QX205	159.87±11.30 g	16.80±0.40 d	47.39±0.54 d	31.06±2.66 c
QX115	185.60±2.48 d	22.27±0.28 b	54.17±0.47 a	34.35±0.76 ab
QX108	170.80±7.77 ef	19.80±0.42 c	50.90±0.71 bc	32.81±0.88 bc
QX116	201.20±11.03 c	19.80±0.35 c	54.71±0.74 a	35.73±1.04 a
QX217	175.67±8.46 e	20.33±0.55 c	52.13±0.58 b	31.69±1.49 c
QX218	164.53±5.64 fg	20.67±0.48 c	49.37±0.39 cd	28.69±0.57 d
QX103	213.40±17.42 b	22.40±0.33 b	50.81±0.69 bc	32.22±0.71 c

代谢物	保留时间/min	VIP	变化倍数	代谢物	保留时间/min	VIP	变化倍数
3-羟基丁酸乙酯	5.662	1.67	2.45	噻唑喹啉	7.790	1.55	3.20
4-甲基-2-戊醇	5.761	1.67	2.82	氨基甲酸酯	7.806	1.56	2.37
硼酸	5.799	1.22	2.11	乳酸	7.949	1.32	2.21
N-甲酰基甘氨酸	5.838	1.51	3.12	α-羟基异丁酸	8.021	1.62	2.60
N，N-二甲基甘氨酸	5.898	1.46	3.15	L-丙氨酸酰胺	8.934	1.14	0.25
甲酰胺	6.278	1.51	2.89	L-丙氨酸	9.247	1.49	0.01
4-氯苯磺酰胺	6.564	1.42	2.80	羟胺	9.505	1.66	2.99
丙胺	10.122	1.51	2.22	中消旋赤藓糖醇	20.517	1.67	2.48
2-羟基-3-甲基丁酸	10.144	1.11	3.13	L-5-氧丙烷	20.705	1.47	0.15
3-氨基-5-甲基异恶唑	12.659	1.55	3.07	4-氨基丁酸	20.952	1.23	0.17
苯甲酰肼	12.697	1.35	2.61	木糖	22.221	1.09	0.48
磷酸	13.430	1.30	2.15	酒石酸	22.644	1.51	0.13
尿素	13.469	1.70	14.06	二甲苯酸	23.226	1.38	0.28
腈	13.519	1.38	2.33	二异噻唑烷	23.858	1.19	0.20
甘油	14.364	1.08	2.22	8-硝基辛尼酸盐	23.885	1.11	0.43
尼古丁	16.317	1.08	0.47	D-阿拉伯糖	24.117	1.21	0.46
赤-1，4-内酯	16.949	1.08	0.31	铬-2-酮	24.395	1.21	0.18
丁酸	18.086	1.22	0.32	木糖醇	25.365	1.23	2.74
天冬氨酸	18.362	1.54	4.40	D-甘露醇	25.770	1.08	0.45
17表甲酮	25.999	1.16	0.34	穿心莲内酯类	37.400	1.12	0.28
乌头酸	26.087	1.56	3.36	α-D-吡喃半乳糖苷	37.675	1.69	12.78
戊酸	27.568	1.37	2.63	13维甲酸	38.219	1.51	2.85
喹啉酸	28.249	1.32	0.13	花生四烯酸	38.810	1.47	2.36
D-果糖	28.531	1.04	0.07	二十二烷醇	40.518	1.03	0.04
D-氨基葡萄糖	28.626	1.10	0.25	α-D-吡喃葡萄糖醛酸	40.757	1.25	4.54
D-阿洛糖	29.308	1.12	0.18	炔诺酮	40.913	1.56	3.85
半乳糖醇	29.869	1.59	2.96	2-α-甘露糖	41.739	1.11	4.14
D-葡萄糖酸	30.278	1.11	0.18	左旋葡糖聚糖	41.854	1.38	16.65
棕榈酸	31.986	1.65	2.32	L-岩藻糖	42.912	1.66	7.81
D-木聚呋喃酮	32.112	1.60	2.94	α-生育酚	48.501	1.60	3.53
N-乙酰-D-葡糖胺	32.488	1.15	0.32	胆固醇	48.523	1.60	2.68
庚二酸	33.794	1.56	2.57	菜油甾醇	49.817	1.72	5.10
十六烷-1，2-二醇	34.813	1.63	3.50	豆甾醇	50.125	1.72	3.71
11-羟基乙硫戊烯醇酮	34.963	1.25	0.20	桃叶珊瑚苷	50.394	1.37	0.04
硬脂酸	35.532	1.60	2.48	豆固醇-5-烯	50.848	1.72	7.27
半乳糖醇	35.607	1.69	4.08	异岩藻甾醇	51.032	1.65	7.71

代谢物	保留时间/min	VIP	变化倍数	代谢物	保留时间/min	VIP	变化倍数
3-羟基丁酸乙酯	5.662	1.67	2.45	噻唑喹啉	7.790	1.55	3.20
4-甲基-2-戊醇	5.761	1.67	2.82	氨基甲酸酯	7.806	1.56	2.37
硼酸	5.799	1.22	2.11	乳酸	7.949	1.32	2.21
N-甲酰基甘氨酸	5.838	1.51	3.12	α-羟基异丁酸	8.021	1.62	2.60
N，N-二甲基甘氨酸	5.898	1.46	3.15	L-丙氨酸酰胺	8.934	1.14	0.25
甲酰胺	6.278	1.51	2.89	L-丙氨酸	9.247	1.49	0.01
4-氯苯磺酰胺	6.564	1.42	2.80	羟胺	9.505	1.66	2.99
丙胺	10.122	1.51	2.22	中消旋赤藓糖醇	20.517	1.67	2.48
2-羟基-3-甲基丁酸	10.144	1.11	3.13	L-5-氧丙烷	20.705	1.47	0.15
3-氨基-5-甲基异恶唑	12.659	1.55	3.07	4-氨基丁酸	20.952	1.23	0.17
苯甲酰肼	12.697	1.35	2.61	木糖	22.221	1.09	0.48
磷酸	13.430	1.30	2.15	酒石酸	22.644	1.51	0.13
尿素	13.469	1.70	14.06	二甲苯酸	23.226	1.38	0.28
腈	13.519	1.38	2.33	二异噻唑烷	23.858	1.19	0.20
甘油	14.364	1.08	2.22	8-硝基辛尼酸盐	23.885	1.11	0.43
尼古丁	16.317	1.08	0.47	D-阿拉伯糖	24.117	1.21	0.46
赤-1，4-内酯	16.949	1.08	0.31	铬-2-酮	24.395	1.21	0.18
丁酸	18.086	1.22	0.32	木糖醇	25.365	1.23	2.74
天冬氨酸	18.362	1.54	4.40	D-甘露醇	25.770	1.08	0.45
17表甲酮	25.999	1.16	0.34	穿心莲内酯类	37.400	1.12	0.28
乌头酸	26.087	1.56	3.36	α-D-吡喃半乳糖苷	37.675	1.69	12.78
戊酸	27.568	1.37	2.63	13维甲酸	38.219	1.51	2.85
喹啉酸	28.249	1.32	0.13	花生四烯酸	38.810	1.47	2.36
D-果糖	28.531	1.04	0.07	二十二烷醇	40.518	1.03	0.04
D-氨基葡萄糖	28.626	1.10	0.25	α-D-吡喃葡萄糖醛酸	40.757	1.25	4.54
D-阿洛糖	29.308	1.12	0.18	炔诺酮	40.913	1.56	3.85
半乳糖醇	29.869	1.59	2.96	2-α-甘露糖	41.739	1.11	4.14
D-葡萄糖酸	30.278	1.11	0.18	左旋葡糖聚糖	41.854	1.38	16.65
棕榈酸	31.986	1.65	2.32	L-岩藻糖	42.912	1.66	7.81
D-木聚呋喃酮	32.112	1.60	2.94	α-生育酚	48.501	1.60	3.53
N-乙酰-D-葡糖胺	32.488	1.15	0.32	胆固醇	48.523	1.60	2.68
庚二酸	33.794	1.56	2.57	菜油甾醇	49.817	1.72	5.10
十六烷-1，2-二醇	34.813	1.63	3.50	豆甾醇	50.125	1.72	3.71
11-羟基乙硫戊烯醇酮	34.963	1.25	0.20	桃叶珊瑚苷	50.394	1.37	0.04
硬脂酸	35.532	1.60	2.48	豆固醇-5-烯	50.848	1.72	7.27
半乳糖醇	35.607	1.69	4.08	异岩藻甾醇	51.032	1.65	7.71

代谢物	保留时间/min	VIP	变化倍数	代谢物	保留时间/min	VIP	变化倍数
氯代甲烷	4.227	1.90	5.24	环己醇	10.417	1.57	2.87
乙基氯化物	4.408	1.76	4.35	精氨酸	13.521	1.32	2.66
丁烷	4.442	1.87	3.39	1-丁醇	19.632	1.08	0.27
甲硫醇	4.501	1.81	6.33	甲酸己基酯	27.448	1.27	0.00
2-氯丙烷	4.518	1.90	15.57	甲酸	39.333	1.42	0.01
乙醛	4.623	1.78	3.67	异丁酸芳烷基酯	41.723	1.04	0.39
甲胺	4.786	1.54	6.22	异巴豆酸	55.091	1.18	0.05
甲酸甲酯	4.985	1.24	0.39	乙酰胺	55.910	1.31	0.33
辛烷	5.929	1.07	8.99	2-丁烯-1-酮	57.035	1.28	0.10
乙酸乙烯酯	8.732	1.89	5.18	1H-吡咯-2-甲醛	68.442	1.78	3.39