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2个芍药品种不同花器官香气成分分析

宋朝伟 于晓南

宋朝伟, 于晓南. 2个芍药品种不同花器官香气成分分析[J]. 北京林业大学学报, 2017, 39(2): 92-99. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160198
引用本文: 宋朝伟, 于晓南. 2个芍药品种不同花器官香气成分分析[J]. 北京林业大学学报, 2017, 39(2): 92-99. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160198
SONG Chao-wei, YU Xiao-nan. Analysis of the aroma composition of different flower organs of two peony varieties[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2017, 39(2): 92-99. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160198
Citation: SONG Chao-wei, YU Xiao-nan. Analysis of the aroma composition of different flower organs of two peony varieties[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2017, 39(2): 92-99. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160198

2个芍药品种不同花器官香气成分分析

doi: 10.13332/j.1000-1522.20160198
基金项目: 

安徽省教育厅高校自然科学研究重点项目 KJ2015A433

国家自然科学基金项目 31400591

详细信息
    作者简介:

    宋朝伟,副教授,北京林业大学访问学者。主要研究方向:观赏园艺与园林植物。Email:1245177088@qq.com  地址:236031 安徽省阜阳市阜南路465号阜阳职业技术学院

    通讯作者:

    于晓南,教授,博士生导师。主要研究方向:观赏园艺与园林植物。Email:yuxiaonan626@126.com  地址:100083 北京市海淀区清华东路35号北京林业大学园林学院

  • 中图分类号: S682.1+2

Analysis of the aroma composition of different flower organs of two peony varieties

  • 摘要: ‘巧玲’和‘杨妃出浴’是杂交选育芳香型芍药新品种的重要亲本材料。为了弄清其不同花器官香气成分、含量及其分布规律,进而为芍药花香相关功能基因的分离、鉴定、克隆、时空表达及芳香型芍药分子育种等后续研究提供一定的理论依据。本文以典型芳香型芍药品种‘巧玲’与‘杨妃出浴’为试材,以淡香型芍药品种‘粉玉奴’为对照,采用顶空固相微萃取和气相-质谱联用技术,检测分析其花瓣、瓣化雄蕊、雌蕊、萼片4个不同花器官的香气成分。结果表明:‘杨妃出浴’含有29种香气成分,主要为香叶醇(27.62%)、苯乙醇(18.00%)、3, 7-二甲基-2-辛烯醇(14.56%)、α-蒎烯(9.79%),鉴于‘粉玉奴’花瓣样品中未能检测到以上香气成分,因此可初步确定香叶醇、苯乙醇、3, 7-二甲基-2-辛烯醇、α-蒎烯等为‘杨妃出浴’花冠释放香气的关键成分。‘巧玲’含有41种香气成分,主要为芳樟醇(30.06%)、桉油精(23.28%)、苯乙醇(22.09%)、乙酸叶醇酯(11.86%)、石竹烯(5.24%),其中芳樟醇与桉油精含量特别高,对照分析可初步确定‘巧玲’花香主要来源于芳樟醇、苯乙醇、桉油精与石竹烯的贡献。同时,2个品种不同花器官之间香气物质的释放量均表现出明显差异,其中瓣化雄蕊中均为最高,外层花瓣次之,而雌蕊与萼片中较少,与感官上香气的初步判断相吻合。因此,‘巧玲’和‘杨妃出浴’花香成分在不同花器官部位的空间表达上具有明显差异性。
  • 图  1  ‘巧玲’与‘杨妃出浴’盛花期不同花器官的形态

    Figure  1.  Morphology of different floral organs of 'Qiao Ling' and 'Yang Fei Chuyu' during full-flowering stage

    图  2  ‘巧玲’盛花期花瓣总离子流图

    7.顺式-3-己烯醇;8.1-己醇;9.甲基庚烯酮;10.月桂烯;11.右旋甲基庚烯醇;12.乙酸叶醇酯;13.乙酸己酯;14.1, 5-二甲基-1, 5-环辛二烯;15.桉油精;16.芳樟醇;18.苯乙醇;19.1, 4-二甲氧基苯;20.3-甲基-3-癸烯-2-酮;21.α-松油醇;22.(R)-香茅醇;23.乙酸苯乙酯;24.乙酸香茅酯;26.石竹烯。

    Figure  2.  Total ionic chromatogram of petal of 'Qiao Ling' during full-flowering stage

    7, (Z)-3-Hexen-1-ol; 8, 1-Hexanol; 9, 6-methyl-5-Hepten-2-one; 10, Myrcene; 11, dl-6-Methyl-5-hepten-2-ol; 12, Leaf acetate; 13, Acetic acid, hexyl ester; 14, 1, 5-dimethyl-1, 5-Cyclooctadiene; 15, Eucalyptol; 16, Linalool; 18, Phenylethyl alcohol; 19, 1, 4-dimethoxy-Benzene; 20, 3-methyl-3-Decen-2-one; 21, α-terpineol; 22, (R)-citronellol; 23, Acetic acid, 2-phenylethyl ester; 24, Citronellyl acetate; 26, Caryophyllene.

    图  3  ‘杨妃出浴’盛花期花瓣总离子流图

    3.顺式-3-己烯醇;4.1-己醇;5.α-蒎烯;6.月桂烯;7.乙酸叶醇酯;8.乙酸己酯;9.右旋柠檬油精;10.3-(4-甲基-3-戊烯基)-呋喃;11.芳樟醇;12.马鞭草烯酮;13.橙花醇;14.3, 7-二甲基-2-辛烯醇;15.香叶醇;16.反式-柠檬醛;17.乙酸香叶酯;18.石竹烯;20.橙花叔醇。

    Figure  3.  Total ionic chromatogram of petal of 'Yang Fei Chuyu' during full-flowering stage

    3, (Z)-3-Hexen-1-ol; 4, 1-Hexanol; 5, alpha.-Pinene; 6, Myrcene; 7, Leaf acetate; 8, Acetic acid, hexyl ester; 9, D-Limonene; 10, 3-(4-methyl-3-pentenyl)-Furan; 11, Linalool; 12, (1S)-4, 6, 6-trimethyl-Bicyclo[3.1.1]hept-3-en-2-one; 13, Orange blossom alcohol; 14, 3, 7-dimethyl-2-Octen-1-ol; 15, (E)-3, 7-dimethyl-2, 6-Octadien-1-ol; 16, (E)-3, 7-dimethyl-2, 6-Octadienal; 17, Geranyl acetate; 18, Caryophyllene; 20, Nerolidol.

    表  1  不同花器官香气成分及释放量

    Table  1.   Aromatic compounds and release amounts of different floral organs

    μg

    香气成分
    Aromatic compounds
    ‘巧玲’‘Qiao Ling’ ‘杨妃出浴’‘Yang Fei Chuyu’ CK
    花瓣
    Petal
    瓣化雄蕊
    Petalody
    stamen
    雌蕊
    Pistil
    萼片
    Sepal
    花瓣
    Petal
    瓣化雄蕊
    Petalody
    stamen
    雌蕊
    Pistil
    萼片
    Sepal
    花瓣
    Petal
    醇类Alcohols 顺式-3-己烯醇(Z)-3-Hexen-1-ol 6.08±0.17 1.42±0.04 0.00 20.08±0.24 4.56±0.09 1.62±0.03 0.00 6.90±0.15 4.18±0.09
    反式-2-己烯醇(E)-2-Hexen-1-ol 0.00 0.00 0.00 2.42±0.07 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
    1-己醇1-Hexanol 0.38±0.03 0.31±0.03 0.00 1.74±0.05 1.62±0.08 0.00 0.00 1.68±0.03 0.86±0.02
    右旋甲基庚烯醇
    dl-6-Methyl-5-hepten-2-ol
    0.24±0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
    芳樟醇Linalool 60.12±0.61 45.04±0.26 3.25±0.09 0.00 8.80±0.12 12.76±0.18 10.60±0.31 0.00 74.48±0.46
    苯乙醇Phenylethyl alcohol 27.46±0.22 44.18±0.31 5.82±0.11 0.00 0.00 36.00±0.37 38.80±0.62 0.00 0.00
    松油醇p-menth-1-en-8-ol 0.00 0.31±0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
    α-松油醇α-terpineol 0.44±0.02 5.36±0.13 0.64±0.05 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
    (R)-香茅醇(R) - citronellol 0.88±0.02 0.35±0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
    橙花醇Orange blossom alcohol 0.00 0.22±0.01 0.00 0.00 6.30±0.19 4.66±0.11 0.96±0.04 0.00 0.00
    香叶醇(E)-3, 7-dimethyl-2, 6-Octadien-1-ol 0.00 0.00 0.00 0.00 87.82±0.65 55.24±0.49 18.64±0.25 0.00 0.00
    3, 7-二甲基-2-辛烯醇
    3, 7-dimethyl-2-Octen-1-ol
    0.00 0.00 0.00 0.00 17.94±0.14 29.12±0.33 3.14±0.06 0.00 0.00
    双环[3.1.0]己烷-2-醇Bicyclo[3.1.0]hexan-2-ol 0.00 0.35±0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
    4-萜烯醇terpinen-4-ol 0.00 0.16±0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.42±0.01
    橙花叔醇nerolidol 0.00 0.00 0.75±0.03 0.00 1.18±0.08 1.96±0.06 0.00 0.00 0.00
    L-薄荷醇L-menthol 0.00 0.00 0.00 1.36±0.04 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
    酯类Esters 乙酸叶醇酯Leaf acetate 29.16±0.18 6.90±0.18 29.25±0.24 48.46±0.52 3.34±0.07 3.54±0.11 5.54±0.18 46.03±0.67 25.76±0.37
    (E)-2-己烯醇乙酸酯
    (E)-2-Hexen-1-ol, acetate
    0.00 0.00 0.00 8.18±0.31 0.00 0.00 0.00 5.40±0.11 0.00
    乙酸香茅酯Citronellyl acetate 0.74±0.06 0.48±0.03 0.00 0.00 0.00 0.68±0.03 0.00 0.00 0.00
    乙酸香叶酯Geranyl acetate 0.00 0.00 0.00 0.00 5.60±0.11 7.16±0.12 2.82±0.09 0.00 0.00
    乙酸己酯Acetic acid,hexyl ester 6.76±0.09 1.04±0.05 4.90±0.09 10.98±0.17 0.80±0.05 1.04±0.05 3.16±0.11 8.56±0.22 3.88±0.14
    乙酸辛酯Acetic acid, octyl ester 0.00 0.00 0.28±0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
    乙酸苯乙酯Acetic,2-phenylethyl ester 5.05±0.07 19.42±0.27 49.42±0.22 0.00 0.00 0.00 5.88±0.32 0.00 0.00
    3-甲基丁酸苯乙酯
    3-methyl butyrate
    0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.46±0.07 0.00 0.00
    2-甲基丁基戊酸酯
    2-methyl butyl ester
    0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.02±0.03 0.00
    3-甲基丁基丁酸酯
    3-methyl butyl butyrate
    0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 3.64±0.08 0.00
    (Z)-3-己烯基正戊酸酯(Z)-3-hexenyl positive acid ester 0.00 0.00 0.64±0.06 1.02±0.08 0.00 0.00 0.00 3.80±0.18 0.34±0.01
    顺式-3-己烯醇苯甲酸酯(Z)-3-Hexen-1-ol-benzoate 0.00 0.00 0.00 1.56±0.06 0.00 0.00 0.00 8.68±0.13 0.00
    萜烯类Terpenes 月桂烯Myrcene 0.38±0.01 1.26±0.09 0.00 0.00 6.24±0.14 3.96±0.08 0.00 0.00 0.65±0.02
    1, 5 -二甲基-1, 5-环辛二烯
    1, 5-dimethyl-1, 5-Cyclooctadiene
    0.24±0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.47±0.06
    桉油精Eucalyptol 38.62±0.18 46.56±0.46 6.28±0.12 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 3.59±0.08
    石竹烯Aryophyllene 3.20±0.11 6.48±0.21 13.96±0.11 4.06±0.13 1.74±0.06 3.24±0.05 9.30±0.16 0.00 0.00
    α-石竹烯α-Caryophyllene 0.00 0.36±0.05 0.74±0.05 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
    水合桧烯Sabinene hydrate 0.00 0.42±0.03 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
    α-蒎烯α-Pinene 0.00 0.22±0.01 0.00 0.00 26.38±0.18 19.58±0.21 0.00 0.00 0.00
    β-水芹烯β-Phellandrene 0.00 6.60±0.19 0.36±0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
    古柏烯Copaene 0.00 0.00 4.58±0.13 3.26±0.08 0.00 0.00 0.00 8.18±0.17 0.00
    α-萜品烯α-terpinen 0.00 0.36±0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
    1, 4-环己二烯1, 4-Cyclohexadiene 0.00 0.58±0.07 0.26±0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
    右旋柠檬油精D-Limonene 0.00 0.46±0.03 0.00 0.00 2.70±0.09 1.54±0.07 0.00 0.00 0.00
    α-红没药烯α-Bisabolene 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.76±0.05
    α-荜澄茄油α-Cubebene 0.00 0.00 3.30±0.08 0.00 0.00 0.00 3.05±0.13 0.00 0.00
    反式-β-罗勒烯(E)-β-ocimene 0.00 0.20±0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
    顺式-β-罗勒烯(Z)-β-ocimene 0.00 6.14±0.19 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 26.81±0.17
    烷烃类Alkanes 1, 4-二甲氧基苯
    1, 4-dimethoxy-Benzene
    0.24±0.03 0.00 0.00 0.00 0.00 1.96±0.08 4.66±0.23 0.00 9.24±0.11
    3-(4-甲基-3-戊烯基)-呋喃3-(4-methyl-3-pentenyl)-Furan 0.00 0.00 0.00 0.00 4.56±0.16 3.30±0.06 0.00 0.00 0.00
    醛类Aldehydes 反式-柠檬醛(E)-lemon aldehyde 0.00 0.00 0.00 0.00 1.94±0.05 1.16±0.05 0.82±0.04 0.00 0.00
    酮类Ketones 甲基庚烯酮6-methyl-5-Hepten-2-one 0.38±0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
    3-甲基-3-癸烯-2-酮3-methyl-3-Decen-2-one 0.34±0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
    苯并呋喃酮Benzofuranone 0.00 0.94±0.04 1.44±0.06 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
    马鞭草烯酮Verbenone 0.00 0.00 0.00 0.00 1.76±0.06 6.98±0.18 0.00 0.00 0.00
    合计Total 180.65 192.01 95.87 103.12 183.28 195.50 108.83 97.89 152.44
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    表  2  不同花器官香气成分的相对含量与成分种类数

    Table  2.   Aromatic compounds' relative contents and component number of different floral organs

    %
    化合物Compounds ‘巧玲’‘Qiao Ling’ ‘杨妃出浴’‘Yang Fei Chuyu’ CK
    花瓣Petal 瓣化雄蕊Petalody stamen 雌蕊Pistil 萼片Sepal 花瓣Petal 瓣化雄蕊Petalody stamen 雌蕊Pistil 萼片Sepal 花瓣Petal
    醇类Alcohols 47.80(7) 48.84(10) 15.23(4) 22.80(4) 64.21(7) 70.68(7) 26.07(5) 4.29(2) 39.97(4)
    酯类Esters 21.33(4) 11.86(4) 32.22(5) 55.10(5) 4.87(3) 6.21(4) 39.43(5) 68.56(7) 14.98(3)
    萜烯类Terpenes 20.45(4) 34.82(12) 14.74(7) 3.66(2) 18.53(4) 14.16(4) 6.15(2) 4.09(1) 16.60(5)
    烷烃类Alkanes 0.12(1) 0.00(0) 0.00(0) 0.00(0) 2.28(1) 2.63(2) 6.33(1) 0.00(0) 4.60(1)
    醛类Aldehydes 0.00(0) 0.00(0) 0.00(0) 0.00(0) 0.97(1) 0.58(1) 0.41(1) 0.00(0) 0.00(0)
    酮类Ketones 0.36(2) 0.47(1) 0.72(1) 0.00(0) 0.88(1) 3.49(1) 0.00(0) 0.00(0) 0.00(0)
    合计Total 90.06(18) 95.99(27) 62.91(17) 81.56(11) 91.74(17) 97.75(19) 78.39(14) 76.94(10) 76.15(13)
    注:括号内数字为成分种类数。Note: number in the bracket means component types.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-06-16
  • 修回日期:  2016-10-20
  • 刊出日期:  2017-02-01

2个芍药品种不同花器官香气成分分析

doi: 10.13332/j.1000-1522.20160198
    基金项目:

    安徽省教育厅高校自然科学研究重点项目 KJ2015A433

    国家自然科学基金项目 31400591

    作者简介:

    宋朝伟,副教授,北京林业大学访问学者。主要研究方向:观赏园艺与园林植物。Email:1245177088@qq.com  地址:236031 安徽省阜阳市阜南路465号阜阳职业技术学院

    通讯作者: 于晓南,教授,博士生导师。主要研究方向:观赏园艺与园林植物。Email:yuxiaonan626@126.com  地址:100083 北京市海淀区清华东路35号北京林业大学园林学院
  • 中图分类号: S682.1+2

摘要: ‘巧玲’和‘杨妃出浴’是杂交选育芳香型芍药新品种的重要亲本材料。为了弄清其不同花器官香气成分、含量及其分布规律,进而为芍药花香相关功能基因的分离、鉴定、克隆、时空表达及芳香型芍药分子育种等后续研究提供一定的理论依据。本文以典型芳香型芍药品种‘巧玲’与‘杨妃出浴’为试材,以淡香型芍药品种‘粉玉奴’为对照,采用顶空固相微萃取和气相-质谱联用技术,检测分析其花瓣、瓣化雄蕊、雌蕊、萼片4个不同花器官的香气成分。结果表明:‘杨妃出浴’含有29种香气成分,主要为香叶醇(27.62%)、苯乙醇(18.00%)、3, 7-二甲基-2-辛烯醇(14.56%)、α-蒎烯(9.79%),鉴于‘粉玉奴’花瓣样品中未能检测到以上香气成分,因此可初步确定香叶醇、苯乙醇、3, 7-二甲基-2-辛烯醇、α-蒎烯等为‘杨妃出浴’花冠释放香气的关键成分。‘巧玲’含有41种香气成分,主要为芳樟醇(30.06%)、桉油精(23.28%)、苯乙醇(22.09%)、乙酸叶醇酯(11.86%)、石竹烯(5.24%),其中芳樟醇与桉油精含量特别高,对照分析可初步确定‘巧玲’花香主要来源于芳樟醇、苯乙醇、桉油精与石竹烯的贡献。同时,2个品种不同花器官之间香气物质的释放量均表现出明显差异,其中瓣化雄蕊中均为最高,外层花瓣次之,而雌蕊与萼片中较少,与感官上香气的初步判断相吻合。因此,‘巧玲’和‘杨妃出浴’花香成分在不同花器官部位的空间表达上具有明显差异性。

English Abstract

宋朝伟, 于晓南. 2个芍药品种不同花器官香气成分分析[J]. 北京林业大学学报, 2017, 39(2): 92-99. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160198
引用本文: 宋朝伟, 于晓南. 2个芍药品种不同花器官香气成分分析[J]. 北京林业大学学报, 2017, 39(2): 92-99. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160198
SONG Chao-wei, YU Xiao-nan. Analysis of the aroma composition of different flower organs of two peony varieties[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2017, 39(2): 92-99. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160198
Citation: SONG Chao-wei, YU Xiao-nan. Analysis of the aroma composition of different flower organs of two peony varieties[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2017, 39(2): 92-99. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160198
  • 芍药(Paeonia lactiflora)是中国传统名花之一,栽培历史悠久,花色品种丰富,但香味浓郁者较少[1]。花香是观花植物的重要品质之一,选育芳香型品种一直是芍药花研究人员努力工作的重要方向。此外,芍药花是良好的天然抗氧化剂资源,含有对人体十分有益的芍药花色苷、天然黄酮等活性成分[2-3],在食品、化妆品、医药等领域有着巨大的应用潜力[4]。因此,对于芍药花香的基础研究具有重要意义。

    目前,关于矮牵牛(Petunia hybrida)[5]、玫瑰(Rosa rugosa)[6]、山茶(Camellia japonica)[7]、桂花(Osmanthus fragrans)[8-9]、梅花(Armeniaca mume)[10]、蜡梅(Chimonanthus praecox)[11]、百合(Lilium brownii var. viridulum)[12-13]、菊花(Dendranthema morifolium)[14]、兰花(Cymbidium ssp.)[15]以及牡丹(Paeonia suffruticosa)[16-17]等花香成分鉴定与分析的研究已见报道。其中,Li等[16]采用顶空固相微萃取(HS-SPME)和气相-质谱联用(GC-MS)技术,对6个牡丹种群30个品种进行花香成分鉴定及香型分析研究;张辉秀等[13]采用自动热脱附-气质联用技术,对不同品种百合花挥发性成分进行定性和定量分析研究,其研究结果对本研究具有很好的借鉴意义。但截止目前,关于芍药花香方面的研究仍然甚少,仅黄雪等[18]对‘杨妃出浴’(‘Yang Fei Chuyu’)和‘大富贵’(‘Da Fu Gui’)2个芍药品种不同开花时期的花香成分进行了初步探讨,结果表明这2个品种的主要花香成分及其相对含量在时间表达上具有明显差异性变化,但是其在空间表达上的情况尚不清楚。

    近年来,随着花香分子生物学的研究不断深入,花香挥发物的生物合成及其基因等方面的研究已成为植物分子生物学研究的热点之一[19]。研究成果表明,通过转基因的方法改良花香品质或开发芳香型新品种是切实可行的[20-21]。本研究在黄雪等[18]的研究基础上,以‘巧玲’(‘Qiao Ling’)和‘杨妃出浴’2个典型芳香型芍药品种为试材,采用HS-SPME和GC-MS技术,进行花瓣、瓣化雄蕊、雌蕊、萼片等不同花器官样品的香气成分鉴定;并以α-蒎烯为标品,对其所含香气成分进行定性与定量分析,从而明确2个品种花香成分在不同花器官部位的空间表达规律,为进一步开展‘杨妃出浴’等芍药品种花香相关功能基因分离、克隆、时空表达及芳香型芍药新品种开发等研究奠定基础。

    • 供试材料为‘巧玲’和‘杨妃出浴’2个重要的芍药香花品种,具有典型的浓郁香气。以香味清淡型芍药品种‘粉玉奴’(‘Fen Yu Nu’)花瓣为对照(CK)。分别于2016年5月10日和5月23日晴天上午07:00—08:00,从国家花卉工程技术研究中心小汤山基地,选择长势良好、开花繁茂植株,采集盛花期芍药花样品各3朵(重复3次),采用自封保鲜袋包装后置于5 ℃冰盒内保鲜处理,并迅速带回实验室,以供花瓣、瓣化雄蕊、雌蕊、萼片等不同花器官香气成分检测分析(图 1)。

      图  1  ‘巧玲’与‘杨妃出浴’盛花期不同花器官的形态

      Figure 1.  Morphology of different floral organs of 'Qiao Ling' and 'Yang Fei Chuyu' during full-flowering stage

    • 使用15 mL顶空进样瓶,分别随机采取芍药鲜花花瓣、瓣化雄蕊、雌蕊、萼片等4个部位的花器官1.50 g。参照Li等[16]、黄雪等[18]提取芍药和牡丹花香物质的实验方法,并通过预实验处理,选择45 ℃下预热并保持平衡时间为30 min,使用50/30 μm DVB/CAR on PDMS吸附针头,进行芍药花香物质的顶空固相微萃取。然后,采用气相色谱-质谱联用技术,进行芍药盛花期不同部位花器官香气成分的检测分析。

      气相色谱-质谱联用仪为日本岛津公司GC-MS QP2010 Plus, 色谱柱为DB-5MS,石英毛细管柱为30 m×0.25 mm×0.25 mm,载气为He(99.999%)。色谱条件:进样模式Split、进样口温度200 ℃、初始温度40 ℃、保持2 min,以5 ℃/min模式升至200 ℃,保持6 min,总流程为40 min。质谱条件:电压1 kV、电离方式EI、离子源温度200 ℃、接口温度250 ℃。

      根据不同样品香气组分检测的总离子流图谱,采用计算机谱库(NIST/WILEY)检索与查阅有关文献相结合的方法,进行人工图谱解析,鉴定分析各样品挥发性香气物质的化学成分。选用α-蒎烯(Fluka公司生产,纯度>99%)为标品,参照张辉秀等[13]关于百合花挥发性成分定量分析的方法,定性与定量分析各样品的香气物质含量。

    • 根据‘巧玲’盛花期花瓣、瓣化雄蕊、雌蕊、萼片等4个部位花器官香气成分的总离子流图(图 2)。经组分谱库检索和相关资料分析,初步确定出‘巧玲’不同花器官中含有5类、41种香气成分,主要为芳樟醇、苯乙醇、乙酸叶醇酯、桉油精、石竹烯,其中芳樟醇含量特别高,且‘粉玉奴’对照样品中未能检测到苯乙醇与石竹烯,因此可初步确定‘巧玲’花香主要来源于芳樟醇、苯乙醇和石竹烯的贡献(表 1)。

      图  2  ‘巧玲’盛花期花瓣总离子流图

      Figure 2.  Total ionic chromatogram of petal of 'Qiao Ling' during full-flowering stage

      ‘巧玲’瓣化雄蕊中香气成分含量最高,达192.01 μg,其中芳樟醇、苯乙醇和桉油精含量均高达45 μg左右;花瓣次之,而雌蕊中最低,仅为95.87 μg(表 1)。‘巧玲’瓣化雄蕊挥发性成分中香气物质的相对含量高达95.99%,且其香气成分最为复杂,种类多达27种;雌蕊挥发性成分中香气物质的相对含量最低,仅为62.91%;但萼片中香气物质种类最少,仅为11种(表 2)。可见,‘巧玲’不同花器官香气成分及其含量差异明显。同时,‘巧玲’不同花器官的主要香气成分中,芳樟醇与苯乙醇主要分布在花瓣与瓣化雄蕊中,雌蕊中很少,而萼片中未检测到;乙酸叶醇酯大量分布在萼片中,而花瓣、瓣化雄蕊及雌蕊中均较少(表 1)。因此,‘巧玲’花香成分在不同花器官空间表达上具有明显差异性。

      表 1  不同花器官香气成分及释放量

      Table 1.  Aromatic compounds and release amounts of different floral organs

      μg

      香气成分
      Aromatic compounds
      ‘巧玲’‘Qiao Ling’ ‘杨妃出浴’‘Yang Fei Chuyu’ CK
      花瓣
      Petal
      瓣化雄蕊
      Petalody
      stamen
      雌蕊
      Pistil
      萼片
      Sepal
      花瓣
      Petal
      瓣化雄蕊
      Petalody
      stamen
      雌蕊
      Pistil
      萼片
      Sepal
      花瓣
      Petal
      醇类Alcohols 顺式-3-己烯醇(Z)-3-Hexen-1-ol 6.08±0.17 1.42±0.04 0.00 20.08±0.24 4.56±0.09 1.62±0.03 0.00 6.90±0.15 4.18±0.09
      反式-2-己烯醇(E)-2-Hexen-1-ol 0.00 0.00 0.00 2.42±0.07 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
      1-己醇1-Hexanol 0.38±0.03 0.31±0.03 0.00 1.74±0.05 1.62±0.08 0.00 0.00 1.68±0.03 0.86±0.02
      右旋甲基庚烯醇
      dl-6-Methyl-5-hepten-2-ol
      0.24±0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
      芳樟醇Linalool 60.12±0.61 45.04±0.26 3.25±0.09 0.00 8.80±0.12 12.76±0.18 10.60±0.31 0.00 74.48±0.46
      苯乙醇Phenylethyl alcohol 27.46±0.22 44.18±0.31 5.82±0.11 0.00 0.00 36.00±0.37 38.80±0.62 0.00 0.00
      松油醇p-menth-1-en-8-ol 0.00 0.31±0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
      α-松油醇α-terpineol 0.44±0.02 5.36±0.13 0.64±0.05 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
      (R)-香茅醇(R) - citronellol 0.88±0.02 0.35±0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
      橙花醇Orange blossom alcohol 0.00 0.22±0.01 0.00 0.00 6.30±0.19 4.66±0.11 0.96±0.04 0.00 0.00
      香叶醇(E)-3, 7-dimethyl-2, 6-Octadien-1-ol 0.00 0.00 0.00 0.00 87.82±0.65 55.24±0.49 18.64±0.25 0.00 0.00
      3, 7-二甲基-2-辛烯醇
      3, 7-dimethyl-2-Octen-1-ol
      0.00 0.00 0.00 0.00 17.94±0.14 29.12±0.33 3.14±0.06 0.00 0.00
      双环[3.1.0]己烷-2-醇Bicyclo[3.1.0]hexan-2-ol 0.00 0.35±0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
      4-萜烯醇terpinen-4-ol 0.00 0.16±0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.42±0.01
      橙花叔醇nerolidol 0.00 0.00 0.75±0.03 0.00 1.18±0.08 1.96±0.06 0.00 0.00 0.00
      L-薄荷醇L-menthol 0.00 0.00 0.00 1.36±0.04 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
      酯类Esters 乙酸叶醇酯Leaf acetate 29.16±0.18 6.90±0.18 29.25±0.24 48.46±0.52 3.34±0.07 3.54±0.11 5.54±0.18 46.03±0.67 25.76±0.37
      (E)-2-己烯醇乙酸酯
      (E)-2-Hexen-1-ol, acetate
      0.00 0.00 0.00 8.18±0.31 0.00 0.00 0.00 5.40±0.11 0.00
      乙酸香茅酯Citronellyl acetate 0.74±0.06 0.48±0.03 0.00 0.00 0.00 0.68±0.03 0.00 0.00 0.00
      乙酸香叶酯Geranyl acetate 0.00 0.00 0.00 0.00 5.60±0.11 7.16±0.12 2.82±0.09 0.00 0.00
      乙酸己酯Acetic acid,hexyl ester 6.76±0.09 1.04±0.05 4.90±0.09 10.98±0.17 0.80±0.05 1.04±0.05 3.16±0.11 8.56±0.22 3.88±0.14
      乙酸辛酯Acetic acid, octyl ester 0.00 0.00 0.28±0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
      乙酸苯乙酯Acetic,2-phenylethyl ester 5.05±0.07 19.42±0.27 49.42±0.22 0.00 0.00 0.00 5.88±0.32 0.00 0.00
      3-甲基丁酸苯乙酯
      3-methyl butyrate
      0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.46±0.07 0.00 0.00
      2-甲基丁基戊酸酯
      2-methyl butyl ester
      0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.02±0.03 0.00
      3-甲基丁基丁酸酯
      3-methyl butyl butyrate
      0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 3.64±0.08 0.00
      (Z)-3-己烯基正戊酸酯(Z)-3-hexenyl positive acid ester 0.00 0.00 0.64±0.06 1.02±0.08 0.00 0.00 0.00 3.80±0.18 0.34±0.01
      顺式-3-己烯醇苯甲酸酯(Z)-3-Hexen-1-ol-benzoate 0.00 0.00 0.00 1.56±0.06 0.00 0.00 0.00 8.68±0.13 0.00
      萜烯类Terpenes 月桂烯Myrcene 0.38±0.01 1.26±0.09 0.00 0.00 6.24±0.14 3.96±0.08 0.00 0.00 0.65±0.02
      1, 5 -二甲基-1, 5-环辛二烯
      1, 5-dimethyl-1, 5-Cyclooctadiene
      0.24±0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.47±0.06
      桉油精Eucalyptol 38.62±0.18 46.56±0.46 6.28±0.12 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 3.59±0.08
      石竹烯Aryophyllene 3.20±0.11 6.48±0.21 13.96±0.11 4.06±0.13 1.74±0.06 3.24±0.05 9.30±0.16 0.00 0.00
      α-石竹烯α-Caryophyllene 0.00 0.36±0.05 0.74±0.05 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
      水合桧烯Sabinene hydrate 0.00 0.42±0.03 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
      α-蒎烯α-Pinene 0.00 0.22±0.01 0.00 0.00 26.38±0.18 19.58±0.21 0.00 0.00 0.00
      β-水芹烯β-Phellandrene 0.00 6.60±0.19 0.36±0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
      古柏烯Copaene 0.00 0.00 4.58±0.13 3.26±0.08 0.00 0.00 0.00 8.18±0.17 0.00
      α-萜品烯α-terpinen 0.00 0.36±0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
      1, 4-环己二烯1, 4-Cyclohexadiene 0.00 0.58±0.07 0.26±0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
      右旋柠檬油精D-Limonene 0.00 0.46±0.03 0.00 0.00 2.70±0.09 1.54±0.07 0.00 0.00 0.00
      α-红没药烯α-Bisabolene 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.76±0.05
      α-荜澄茄油α-Cubebene 0.00 0.00 3.30±0.08 0.00 0.00 0.00 3.05±0.13 0.00 0.00
      反式-β-罗勒烯(E)-β-ocimene 0.00 0.20±0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
      顺式-β-罗勒烯(Z)-β-ocimene 0.00 6.14±0.19 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 26.81±0.17
      烷烃类Alkanes 1, 4-二甲氧基苯
      1, 4-dimethoxy-Benzene
      0.24±0.03 0.00 0.00 0.00 0.00 1.96±0.08 4.66±0.23 0.00 9.24±0.11
      3-(4-甲基-3-戊烯基)-呋喃3-(4-methyl-3-pentenyl)-Furan 0.00 0.00 0.00 0.00 4.56±0.16 3.30±0.06 0.00 0.00 0.00
      醛类Aldehydes 反式-柠檬醛(E)-lemon aldehyde 0.00 0.00 0.00 0.00 1.94±0.05 1.16±0.05 0.82±0.04 0.00 0.00
      酮类Ketones 甲基庚烯酮6-methyl-5-Hepten-2-one 0.38±0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
      3-甲基-3-癸烯-2-酮3-methyl-3-Decen-2-one 0.34±0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
      苯并呋喃酮Benzofuranone 0.00 0.94±0.04 1.44±0.06 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
      马鞭草烯酮Verbenone 0.00 0.00 0.00 0.00 1.76±0.06 6.98±0.18 0.00 0.00 0.00
      合计Total 180.65 192.01 95.87 103.12 183.28 195.50 108.83 97.89 152.44

      表 2  不同花器官香气成分的相对含量与成分种类数

      Table 2.  Aromatic compounds' relative contents and component number of different floral organs

      %
      化合物Compounds ‘巧玲’‘Qiao Ling’ ‘杨妃出浴’‘Yang Fei Chuyu’ CK
      花瓣Petal 瓣化雄蕊Petalody stamen 雌蕊Pistil 萼片Sepal 花瓣Petal 瓣化雄蕊Petalody stamen 雌蕊Pistil 萼片Sepal 花瓣Petal
      醇类Alcohols 47.80(7) 48.84(10) 15.23(4) 22.80(4) 64.21(7) 70.68(7) 26.07(5) 4.29(2) 39.97(4)
      酯类Esters 21.33(4) 11.86(4) 32.22(5) 55.10(5) 4.87(3) 6.21(4) 39.43(5) 68.56(7) 14.98(3)
      萜烯类Terpenes 20.45(4) 34.82(12) 14.74(7) 3.66(2) 18.53(4) 14.16(4) 6.15(2) 4.09(1) 16.60(5)
      烷烃类Alkanes 0.12(1) 0.00(0) 0.00(0) 0.00(0) 2.28(1) 2.63(2) 6.33(1) 0.00(0) 4.60(1)
      醛类Aldehydes 0.00(0) 0.00(0) 0.00(0) 0.00(0) 0.97(1) 0.58(1) 0.41(1) 0.00(0) 0.00(0)
      酮类Ketones 0.36(2) 0.47(1) 0.72(1) 0.00(0) 0.88(1) 3.49(1) 0.00(0) 0.00(0) 0.00(0)
      合计Total 90.06(18) 95.99(27) 62.91(17) 81.56(11) 91.74(17) 97.75(19) 78.39(14) 76.94(10) 76.15(13)
      注:括号内数字为成分种类数。Note: number in the bracket means component types.
    • 根据‘杨妃出浴’盛花期不同花器官香气成分的总离子流图(图 3)。经组分谱库检索和相关资料分析,确定‘杨妃出浴’不同花器官中含有6类、29种香气物质成分,香叶醇、苯乙醇、3, 7-二甲基-2-辛烯醇、α-蒎烯为其主要成分(表 1)。鉴于‘粉玉奴’对照样品中未能检测到以上香气成分,因此可初步确定香叶醇、苯乙醇、3, 7-二甲基-2-辛烯醇、α-蒎烯等为‘杨妃出浴’花冠释放香气的关键成分。

      图  3  ‘杨妃出浴’盛花期花瓣总离子流图

      Figure 3.  Total ionic chromatogram of petal of 'Yang Fei Chuyu' during full-flowering stage

      综合分析‘杨妃出浴’不同花器官香气成分种类及其含量发现:瓣化雄蕊中所检测鉴定出的香气成分数量(19种)与物质含量(195.50 μg)最高,占总挥发性有机成分的比例高达97.75%;外层花瓣次之;雌蕊较低;而萼片最少,仅检测到10种香气成分,香气成分的相对含量仅为76.94%(表 1表 2)。因此,‘杨妃出浴’不同花器官香气成分及其含量同样具有明显差异性,与该品种感官上香气的初步判断相一致。

      同时,‘杨妃出浴’所确定的29种香气成分中,醇类含量最高,酯类次之,萜烯类与烷烃类较少。醇类中香叶醇、苯乙醇与3, 7-二甲基-2-辛烯醇含量较高,香叶醇与3, 7-二甲基-2-辛烯醇主要分布在外层花瓣与瓣化雄蕊中,而苯乙醇主要分布在瓣化雄蕊与雌蕊中。乙酸叶醇酯与乙酸苯乙酯相对含量较高,乙酸叶醇酯主要分布于萼片中,而乙酸苯乙酯则主要分布在雌蕊部位。萜烯类物质α-蒎烯在外层花瓣与瓣化雄蕊中含量较高,而雌蕊与萼片中却未被发现(表 1表 2)。因此,‘杨妃出浴’花香成分在不同花器官空间表达上也具有明显差异性。

    • ‘巧玲’和‘杨妃出浴’盛花期花瓣、瓣化雄蕊、雌蕊、萼片等4个部位花器官中共检测到6类、51种香气成分,其中醇类16种,酯类12种,萜烯类16种,烷烃类2种,醛类1种,酮类4种。2个品种共有香气成分20种,其中主要是芳樟醇、苯乙醇、乙酸叶醇酯、乙酸己酯、石竹烯等物质。但是,2个品种间香气成分差异明显,‘巧玲’花器官中桉油精含量较高,月桂烯、β-水芹烯、β-罗勒烯等萜烯类成分均有一定分布,而‘杨妃出浴’却未被检测发现;‘杨妃出浴’中香叶醇、3, 7-二甲基-2-辛烯醇、α-蒎烯等成分含量均较高,乙酸香叶酯、反式-柠檬醛与马鞭草烯酮等成分均检测到,而‘巧玲’品种却未有(表 1)。

      ‘巧玲’和‘杨妃出浴’2个品种不同花器官间香气物质分布均差异明显,如‘巧玲’瓣化雄蕊中桉油精相对含量高达23.28%,萼片中却为0.00%,而‘杨妃出浴’花瓣和瓣化雄蕊中香叶醇相对含量高达43.91%和27.62%,萼片样品中却未检测到(表 1)。但总体上2个品种瓣化雄蕊中香气成分含量均最高,外层花瓣次之,而雌蕊和萼片较少,与感官上香气的初步判断相吻合。

    • 挥发性化合物的提取是进行花香鉴定分析的前提。采用顶空固相微萃取法采集花香成分,能很好地检测和分析整个花冠的芳香气味[22]。但鲜花离体采样后不可避免地会产生一定的生理生化应激反应,很可能会干扰到香气成分的合成机制与正常释放,容易造成某些花香成分的散失或提取出的活体植物不能自然挥发出一些成分[23]。采用动态顶空套袋-吸附采集法,进行活体动态采样,则能更好地反映植物挥发性香气成分的实际释放情况[13]。本研究采取顶空固相微萃取方法及时进行芍药离体保鲜处理后的不同花器官取样,具有更好的可行性,但对其香气成分不利影响的具体情况尚不完全清楚,有待于进一步的深入研究。

      黄雪等[18]采用顶空固相微萃取和气相色谱-质谱联用技术,鉴定出芍药‘杨妃出浴’含有34种香气成分,主要为橙花醇、月桂烯与α-蒎烯等,初步推定出‘杨妃出浴’的香气主要由萜烯类和醇类贡献。然而,本研究参照其方法进行预实验时并不顺利。通过进一步优化方案,本研究确定香叶醇、苯乙醇、3, 7-二甲基-2-辛烯醇、芳樟醇、α-蒎烯等为其主要成分,初步推定出‘杨妃出浴’的花香同样主要来自于醇类与萜烯类的贡献,两者基本一致。但本实验最终确定‘杨妃出浴’所含香气成分仅为29种,与其相比少了5种,究其原因:一是二甲基硫醚与部分烷烃类挥发性成分,作为有毒性物质极有可能为其他样品检测残留物,因而在花香成分鉴定时进行了排除;二是角鲨烯、3-蒈烯、香木兰烯与α-紫穗槐烯等部分萜烯类物质并未被检测到。当然,本实验方案中GC-MS检测条件与分析方法是否达到最优,所测定结果是否精确等问题,需要进一步实验验证。

      花香物质由花香相关的酶在花器官的表皮细胞中催化合成,然后以挥发的方式直接散播到空气中[2]。‘巧玲’和‘杨妃出浴’香气成分中均检测到一定量的β-罗勒烯和月桂烯等萜烯类物质,其合成分别受到β-罗勒烯合成酶和月桂烯合成酶的生物控制,因此,2个品种某些花香成分的合成途径具有一定相似性。但‘巧玲’花香主要来自于芳樟醇的贡献,具有浓烈、香甜的柠檬香味,芳樟醇由芳樟醇合成酶(LIS)以牻牛儿基焦磷酸酯(GPP)为底物控制合成;而‘杨妃出浴’的最主要花香成分为香叶醇,具有温和、甜雅的玫瑰花气息,其合成途径受到香叶醇合成酶的生物控制,且在香叶醇/香茅醇乙酰基转移酶的调控下可进一步催化合成乙酸香叶酯或乙酸香茅酯[19]。因此,‘巧玲’和‘杨妃出浴’2个品种间香气成分存在明显差异性,极有可能是其主要香气物质成分的合成途径不同所导致。当然,这些推论还需进一步深入研究验证。

参考文献 (23)

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