不同倍性白姜花切花揮發(fā)性成分差異分析

張愛玲, 涂紅艷, 肖望, 陸秋嬋, 鐘曉晴, 呂雨欣, 易新萍, 盧娜, 何灝城

不同倍性白姜花切花揮發(fā)性成分差異分析

張愛玲, 涂紅艷, 肖望*, 陸秋嬋, 鐘曉晴, 呂雨欣, 易新萍, 盧娜, 何灝城

(廣東第二師范學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，廣東高校應(yīng)用生態(tài)工程技術(shù)開發(fā)中心，廣州 510303)

為比較二倍體和四倍體白姜花()切花揮發(fā)性成分差異，采用頂空固相微萃取(HS-SPME)和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)技術(shù)測(cè)定了二倍體和四倍體白姜花切花初開期、盛開期和初衰期釋放物質(zhì)種類，通過峰面積歸一法測(cè)定了各成分的相對(duì)含量，建立正交偏最小二乘判別分析(OPLS-DA)模型進(jìn)行主成分分析和變量投影(VIP)分析。結(jié)果表明，白姜花切花揮發(fā)性成分包含63種萜烯類、40種苯丙素類和22種脂肪酸衍生物類物質(zhì)；萜烯類物質(zhì)相對(duì)含量大于其他兩類，四倍體白姜花在初開和盛開期揮發(fā)物質(zhì)總質(zhì)量極顯著大于二倍體。二倍體與四倍體揮發(fā)性成分的組間差距明顯，兩個(gè)倍性組內(nèi)差距在正常范圍內(nèi)；揮發(fā)性成分約63.7%的代表性特征得到較好聚類；優(yōu)勢(shì)成分和劣勢(shì)成分均是兩個(gè)倍性白姜花差異的重要成分。在盛開期和初衰期，-羅勒烯是四倍體特有的且相對(duì)含量最大的優(yōu)勢(shì)成分，-羅勒烯是二倍體中相對(duì)含量最大且顯著多于四倍體的優(yōu)勢(shì)成分；二倍體和四倍體共有的優(yōu)勢(shì)成分和貢獻(xiàn)較大的物質(zhì)是石竹烯、沉香醇、桉樹腦、-金合歡烯和苯甲酸甲酯等?？傮w上，二倍體白姜花在四倍化過程中揮發(fā)性成分種類和總含量增加，相同倍性不同時(shí)期的揮發(fā)性成分種類和含量也存在差異，白姜花切花的揮發(fā)性成分以萜烯類為主。

白姜花；四倍體；揮發(fā)性成分；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用；羅勒烯

植物花朵可以分泌低分子量揮發(fā)性次生代謝物，賦予花朵獨(dú)特的香味，在植物的繁殖、觀賞性方面發(fā)揮著重要的作用[1]。白姜花()為姜科(Zingiberaceae)姜花屬多年生草本植物，分布于整個(gè)熱帶地區(qū)[2]。香氣濃郁怡人是白姜花的顯著特征之一，加之潔白的花色和飄逸的花形，使其成為南方地區(qū)流行的重要切花品種。此外，白姜花還是重要的藥用植物，其花、根、莖含有多種活性成分，在我國(guó)南方地區(qū)是一種重要民間藥物[3–4]。分析白姜花切花揮發(fā)性成分組成及在開放過程中的變化規(guī)律，將有助于解析白姜花揮發(fā)性成分合成的調(diào)控機(jī)理，為開發(fā)利用白姜花潛在的經(jīng)濟(jì)價(jià)值提供科學(xué)資料。

多倍體誘導(dǎo)是藥用和觀賞植物改良的有效策略?；ɑ艿姆枷阄镔|(zhì)不僅在不同開花時(shí)期呈現(xiàn)種類和釋放量的差異，在其多倍化過程中也會(huì)產(chǎn)生較大的變化，不同倍性手參()的揮發(fā)性成分組成呈現(xiàn)顯著差異[5–6]，說明多倍化對(duì)揮發(fā)性成分的合成和表達(dá)產(chǎn)生了影響。與二倍體相比，四倍體植物不僅具有更大的體型和花型等特征，多倍化后重復(fù)基因表達(dá)劑量也增強(qiáng)了代謝活性，組織和器官中次生代謝物(比如揮發(fā)性成分)等濃度會(huì)得到提升，這些新產(chǎn)生的表型、次生代謝物質(zhì)的含量變化等在農(nóng)業(yè)上具有潛在的應(yīng)用價(jià)值[7]。

課題組前期通過薄片培養(yǎng)結(jié)合秋水仙素誘導(dǎo)技術(shù)獲得了白姜花四倍體植株，與二倍體植株相比，白姜花四倍體不僅植株高大，花器官變大，而且還散發(fā)出更為濃郁的花香[8]。本研究通過頂空固相微萃取(HS-SPME)和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)技術(shù)對(duì)白姜花二倍體和四倍體在初開期、盛開期和初衰期的揮發(fā)性成分種類進(jìn)行鑒定，測(cè)定揮發(fā)性成分的含量，采用主成分分析法對(duì)花朵不同發(fā)育時(shí)期的主要揮發(fā)性成分進(jìn)行分析，探討白姜花在多倍化過程中揮發(fā)性成分組成和釋放的規(guī)律變化。

1 材料和方法

1.1 材料

本研究于2019—2020年在廣東第二師范學(xué)院和華南農(nóng)業(yè)大學(xué)測(cè)試中心完成。白姜花()二倍體和四倍體采自廣州市從化試驗(yàn)基地。將花枝保留大約45 cm剪下，插入水中帶回實(shí)驗(yàn)室備用。選取初開期、盛開期和初衰期的小花用于揮發(fā)性成分含量的測(cè)定。初開期指花苞完全伸出苞葉、小花花瓣微展約30° (圖1: A)；盛開期指小花花瓣完全展開，花瓣呈約180° (圖1: B)；初衰期指小花花冠管向下彎曲，與花冠約成60°的夾角，花瓣開始失去張力出現(xiàn)皺褶(圖1: C)。

用于成分分析的標(biāo)準(zhǔn)品癸酸乙酯購(gòu)自Sigma公司；萃取頭涂層材料為DVB/CARon PDMS即聚二甲基氧烷，購(gòu)自Sigma公司；氣相色譜儀型號(hào)色譜柱型號(hào)為安捷倫DB-5MS系列122-5532型(30 m; 0.25 mm×0.25m)，用于氣體分析，GC-MS 型號(hào)為安捷倫7890B，用于質(zhì)譜分析。

圖1 白姜花小花。A: 初開期; B: 盛開期; C: 初衰期。

1.2 揮發(fā)性成分的提取

采用頂空固相微萃取(HS-SPME)技術(shù)進(jìn)行揮發(fā)性成分的提取。取白姜花二倍體和四倍體初開期、盛開期和初衰期的小花各5朵放入潔凈的250 mL錐形瓶中，分別設(shè)置3個(gè)重復(fù)。在錐形瓶中加入5L 31.6 ng/L癸酸乙酯作為內(nèi)標(biāo)物，迅速用錫箔紙包住錐形瓶口，用封口膜密封。將萃取頭在氣相色譜進(jìn)樣口250 ℃溫度下老化30 min (涂層厚度50/30m), 將老化后的萃取頭透過錫箔紙伸進(jìn)樣品瓶?jī)?nèi)置于花朵上方約 2～3 cm處，頂空萃取30 min，隨后將萃取頭取出后插入氣相色譜儀進(jìn)樣口，于250 ℃解吸3 min，對(duì)揮發(fā)性成分進(jìn)行分析鑒定。

1.3 揮發(fā)性成分分析

采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)技術(shù)進(jìn)行揮發(fā)性成分分析。氣相色譜條件：色譜柱用HP-5石英毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm×0.25m)；載氣為高純氦氣He, 分流比20?1, 柱前壓50 Pa, 流量2 mL/min;取樣時(shí)間2 min；程序升溫：柱起始溫度40 ℃，保持2 min，以5 ℃/min的速度升至80 ℃，保持2 min，再以10 ℃/min的速度升至250 ℃，保持5 min。質(zhì)譜條件：掃描質(zhì)量范圍50～550；掃描時(shí)間0.3 s，間隔0.2 s，電壓1 kV。采集到的離子圖用WILEY/ MAINLIB庫(kù)進(jìn)行分析，通過質(zhì)譜和保留時(shí)間與對(duì)照品進(jìn)行比較，按各峰的質(zhì)譜裂片圖與標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫(kù)進(jìn)行核對(duì)，根據(jù)人工圖譜解析及標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫(kù)進(jìn)行揮發(fā)性成分鑒定，確認(rèn)揮發(fā)性成分的種類。以癸酸乙酯為內(nèi)標(biāo)，采用內(nèi)標(biāo)法定量分析每種化合物含量[9], W=(A×N×M)/(A××)×109, 式中，W為化合物含量[ng/(g·h)]，A為化合物峰面積，N為內(nèi)標(biāo)物的量(mol)，M為化合物的摩爾質(zhì)量(g/mol)；A為內(nèi)標(biāo)物的峰面積，為樣品取樣量(g)，為停留時(shí)間。根據(jù)各組分的峰面積按照歸一化定量分析法計(jì)算化合物的相對(duì)含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

將歸一化處理的各物質(zhì)相對(duì)含量進(jìn)行檢驗(yàn), 分析兩個(gè)倍性白姜花花瓣不同時(shí)期釋放的總物質(zhì)含量差異的顯著性和優(yōu)勢(shì)物質(zhì)相對(duì)含量, 以<0.01表示差異顯著；利用SIMCA軟件進(jìn)行主成分分析(principal component analysis, PCA)；建立OPLS-DA模型(正交偏最小二乘判別分析, orthogonal signal correction and partial least squares-discriminant analysis)，基于OPLS-DA模型預(yù)測(cè)VIP值(variable importance in projection, VIP)，分析不同時(shí)期兩個(gè)倍性白姜花花瓣揮發(fā)性成分的差異。

2 結(jié)果和分析

2.1 花揮發(fā)性成分的種類

采用GC-MS分析白姜花二倍體和四倍體在初開期、盛花期和初衰期的揮發(fā)性花香成分(圖2)，在初開期，二倍體和四倍體白姜花花香成分的總離子峰圖較單一，表明在此時(shí)揮發(fā)性物質(zhì)含量較少;在盛開期和初衰期，二倍體和四倍體白姜花花香成分總離子豐度高，表明此時(shí)揮發(fā)性成分比初開期多。

對(duì)白姜花花朵的揮發(fā)性成分可以分為萜烯類、苯基苯丙烷類和脂肪酸衍生物等3大類(圖3)。從二倍體的初開期、盛開期和初衰期花朵中分別鑒定出39、68和44種揮發(fā)性化合物，四倍體中分別鑒定出43、74和41種。二倍體和四倍體初開期的揮發(fā)性成分種類較少，在盛開期揮發(fā)性成分種類增加, 隨著花朵的衰老，揮發(fā)性物質(zhì)種類減少。初開期萜烯類和脂肪類物質(zhì)較多，盛開期和初衰期萜烯類和苯基苯丙烷類種類較多，脂肪酸類種類最少。

2.2 花揮發(fā)性成分含量的比較

二倍體和四倍體白姜花花的揮發(fā)性成分含量存在顯著差異(表1)。四倍體在初開期和盛開期的揮發(fā)性成分總量極顯著高于二倍體，主要是四倍體此時(shí)的萜烯類物質(zhì)總量明顯高于二倍體。相反，在初衰期，二倍體的揮發(fā)性成分總量[19.89 mg/(g·h)]極顯著高于四倍體[17.25 mg/(g·h)]，主要來自于苯丙素類化合物。

二倍體花初開期的揮發(fā)性成分總量較少，然后在盛開期和初衰期急劇增加(表1)。初開期的萜烯類、苯丙烷類和脂肪酸類相對(duì)含量分別為89.64%、3.31%和7.05%；從盛開期到初衰期揮發(fā)性成分的組成結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，表現(xiàn)為萜類物質(zhì)和脂肪酸類相對(duì)含量下降，苯丙素類化合物相對(duì)含量升高，脂肪酸類相對(duì)含量下降。四倍體不同開花期的揮發(fā)性成分含量與二倍體表現(xiàn)出相同的變化規(guī)律。

圖2 白姜花花揮發(fā)性成分的總離子流圖

圖3 白姜花二倍體和四倍體花揮發(fā)性成分的種類和數(shù)量

表1 二倍體和四倍體白姜花花揮發(fā)性成分總量

**:<0.01

2.3 花揮發(fā)性成分的分析

在兩個(gè)倍性白姜花3個(gè)時(shí)期檢測(cè)到揮發(fā)性成分125種，其中萜烯類63種，苯基苯丙烷類40種，脂肪酸衍生物22種(表2僅列出30種優(yōu)勢(shì)成分)。二倍體共有96種揮發(fā)性成分，四倍體有102種，其中二倍體和四倍體共有的揮發(fā)性成分72種，二倍體特有的24種，四倍體特有的30種, 表明白姜花在多倍化過程中，揮發(fā)性成分的種類發(fā)生了改變。二倍體的24種特有揮發(fā)性成分在各時(shí)期的相對(duì)含量總和<1%，是構(gòu)成揮發(fā)性成分的劣勢(shì)成分；四倍體特有的30種揮發(fā)性成分中，初開期的-蒎烯和盛開期和初衰期的-羅勒烯相對(duì)含量高, 分別為7.02%、31.09%和36.58%，其他的相對(duì)含量很低。

續(xù)表(Continued)

-: 未檢測(cè)到; tr: 痕量。

-: Not detected; tr: Trace.

2.3.1 主成分分析(PCA)

對(duì)兩個(gè)倍性3個(gè)時(shí)期6個(gè)樣品的所有揮發(fā)性成分進(jìn)行主成分分析(圖4: A), 結(jié)果表明樣本聚集程度較好，趨于數(shù)軸中心點(diǎn), 說明實(shí)驗(yàn)方法和儀器可靠穩(wěn)定。同時(shí)，6個(gè)樣品的揮發(fā)性化合物在組內(nèi)較為聚集，同一時(shí)期樣品聚集在相同的象限，如1～3和10～12分別為二倍體和四倍體初開期樣品，7～9和16～18分別為二倍體和四倍體盛開期樣品，兩個(gè)倍性初衰期聚集在同一象限，3組的樣品區(qū)分明顯, 說明樣品重復(fù)性良好；揮發(fā)性物質(zhì)的差異體現(xiàn)在不同時(shí)期, 在相同時(shí)期，如二倍體和四倍體初開期，無論在揮發(fā)性成分種類還是含量方面都存在較大的相似性; 同樣，兩個(gè)倍性白姜花在盛開期和初衰期也存在同樣趨勢(shì)。PC1和PC2分別解釋了39.2%和24.5%的方差, 揮發(fā)性物質(zhì)約63.7%的代表性特征得到較好聚類。

對(duì)揮發(fā)性物質(zhì)特征負(fù)載值的分析表明(圖4: B)，大多數(shù)優(yōu)勢(shì)揮發(fā)性成分在兩個(gè)倍性盛開期和初衰期釋放并聚在一起，而且倍性間的共有物質(zhì)在這兩個(gè)時(shí)期最多，初開期最少(表2)。

2.3.2 OPLS-DA分析

對(duì)于相關(guān)性較小的變量，OPLS-DA比PCA能更為精準(zhǔn)篩選出組間揮發(fā)性成分的差異。分別計(jì)算二倍體和四倍體初開期、盛開期、初衰期揮發(fā)性成分預(yù)測(cè)參數(shù)(圖5)。在初開期，二倍體vs四倍體的R2X (對(duì)X矩陣的解釋率)、R2Y (對(duì)Y矩陣的解釋率)分別為81.9%和9.46% (圖5: A)；在盛開期分別為88.8%和10.1% (圖5: B)；在初衰期分別為83.9%和15.1% (圖5: C)。OPLS-DA得分表明二倍體與四倍體各組間差距明顯, 2個(gè)倍性組內(nèi)差距在正常范圍內(nèi)。

2.3.3 基于VIP的揮發(fā)性差異成分的韋恩分析

基于OPLS-DA分析結(jié)果，選取VIP≥1的差異揮發(fā)性成分進(jìn)行韋恩分析，結(jié)果表明(圖6)，初開期，二倍體vs四倍體的差異揮發(fā)性成分有50種，其中二倍體特有17種，四倍體特有21種，共有12種; 盛開期，二倍體vs四倍體差異揮發(fā)性成分有73種, 其中二倍體特有13種，四倍體特有20種，共有39種;初衰期，二倍體vs四倍體差異揮發(fā)性成分有43種，其中二倍體特有8種，四倍體特有5種，共有30種?？梢姡?個(gè)倍性切花在3個(gè)時(shí)期的揮發(fā)性成分差異較明顯。

韋恩分析結(jié)果表明(圖6)，優(yōu)勢(shì)成分和劣勢(shì)成分均是兩個(gè)倍性白姜花的重要差異成分。對(duì)兩個(gè)倍性3個(gè)時(shí)期共有的相對(duì)含量>0.1%的揮發(fā)性成分(表2), 以及VIP值P≥1的差異揮發(fā)成分進(jìn)一步分析，結(jié)果表明，-羅勒烯是四倍體白姜花相對(duì)含量最高的特有成分，在盛開期和初衰期其相對(duì)含量高達(dá)31.09%和36.02%。在二倍體中，相對(duì)含量最高的是-羅勒烯，在盛開期和初衰期顯著高于四倍體。

圖4 白姜花花揮發(fā)性成分的主成分分析。A: 樣品分布，1～3: 二倍體初開期; 4～6: 二倍體盛開期; 7～9: 二倍體初衰期; 10～12: 四倍體初開期; 13～15：四倍體盛開期; 16～18: 四倍體初衰期; B: 揮發(fā)性物質(zhì)特征負(fù)載值分布。1～30見表2，下同。

圖5 二倍體vs四倍體樣品的OPLA-DA得分

圖6 二倍體和四倍體白姜花3個(gè)時(shí)期花差異揮發(fā)性成分韋恩分析。括號(hào)內(nèi)數(shù)字表示化合物種類。

石竹烯在初開期含量很高，在盛開期、初衰期很低，且在同一時(shí)期兩個(gè)倍性間沒有顯著差異。兩個(gè)倍性初開期的-金合歡烯和沉香醇相對(duì)含量較高，但差異不顯著，在盛開期、初衰期含量下降或不產(chǎn)生。苯基苯丙烷類物質(zhì)中，苯甲酸甲酯和苯甲酸乙酯是兩個(gè)倍性主要的優(yōu)勢(shì)揮發(fā)性成分，苯甲酸乙酯隨著花的發(fā)育相對(duì)含量開始下降；吲哚只在初衰期檢測(cè)到，在其他兩個(gè)時(shí)期在兩個(gè)倍性之間差異不顯著。

3 結(jié)論和討論

花色、花香、花型和瓶插壽命等品質(zhì)性狀決定了觀賞花卉的商品價(jià)值，是花卉市場(chǎng)活力的主要推動(dòng)力量。自然界中具有濃郁香氣的花卉大多數(shù)形體較小，如桂花()、含笑()、紫丁香()、水仙()等，白姜花是少有的花型較大且香氣濃郁的具有觀賞價(jià)值的花卉，明確白姜花花揮發(fā)性物質(zhì)釋放規(guī)律對(duì)于培育香型切花品種和開發(fā)潛在香料價(jià)值具有重要的意義。

目前，作為工業(yè)香料的重要來源，一些著名的芳香型花卉的花香味譜不斷得到解析，如桂花[10]、百合()[11]、梅花()[12]、鳶尾()[13]、山茶屬()[14]等，如萜烯類、醇類和酯類是鳶尾花的主要花香成分[13]，在一些梅花雜交品種中，苯基苯丙烷類占揮發(fā)性成分總含量可達(dá)95%以上[11]。研究表明，花朵釋放的揮發(fā)性有機(jī)化合物按生物合成來源大致可分為4類：萜類化合物、苯基丙烷類化合物、脂肪酸衍生物和含氮/硫化合物[15]。本研究檢測(cè)了二倍體和四倍體白姜花在3個(gè)花發(fā)育時(shí)期的揮發(fā)性成分，125種化合物大致可分為萜烯類化合物、苯基丙烷類化合物和脂肪酸衍生物。雖然兩個(gè)倍性含有各自特有的揮發(fā)性成分，但是大部分為劣勢(shì)成分，相對(duì)含量>0.1%的優(yōu)勢(shì)揮發(fā)性成分并不多。-羅勒烯、沉香醇、-金合歡烯是二倍體的優(yōu)勢(shì)香氣成分，而前人[16]的研究表明, 沉香醇、1,8-桉油醇(桉樹腦)、3,7-二甲基1,3,7-辛三烯(-羅勒烯)、乙酸月桂酯、苯甲酸甲酯為白姜花的特征香氣成分，這可能與揮發(fā)性成分的釋放極易受到環(huán)境因素的影響，以及標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫(kù)不斷完善有關(guān)。盡管揮發(fā)性成分不同，但大多數(shù)揮發(fā)性成分的生物合成途徑在植物界都是保守的[17–18]。雖然本研究中白姜花不同時(shí)期釋放的揮發(fā)性成分和含量有所變化，但與前人[15]研究相比，主要的花香成分基本上保持穩(wěn)定。

主成分分析表明，二倍體和四倍體在相同的花發(fā)育階段，其釋放的揮發(fā)性成分較為接近；而兩個(gè)倍性在不同發(fā)育期的揮發(fā)性成分差異較大；OPLS- DA模型也較好地支持兩個(gè)倍性在3個(gè)時(shí)期的揮發(fā)性成分差異。二倍體和四倍體在初開期揮發(fā)性成分釋放量少，共同的優(yōu)勢(shì)物質(zhì)如石竹烯、-金合歡烯，隨發(fā)育進(jìn)程釋放量急劇下降。在盛開期和初衰期,兩個(gè)倍性的揮發(fā)性成分則呈現(xiàn)出一定的差異。-羅勒烯(31.09%)是四倍體中最主要的揮發(fā)性成分，而在二倍體中-羅勒烯是最主要的揮發(fā)性成分，這與前人[16]的研究結(jié)果不同。羅勒烯是植物天然存在的一種有機(jī)揮發(fā)性小分子，-羅勒烯和-羅勒烯是兩種不同的構(gòu)型，羅勒烯可以提高植物的耐脅迫能力[19–21],這為探究白姜花的耐脅迫能力提供了參考。雖然白姜花的二倍體和四倍體的主要揮發(fā)性成分組成相似，但由于揮發(fā)性成分的總量和各成分相對(duì)含量不同，因此對(duì)嗅覺器官的刺激或者激活作用不同，因而產(chǎn)生了不同感覺的香氣特征。相比二倍體，白姜花四倍體的花香表現(xiàn)更為濃郁[8]。與盛開期相比，二倍體和四倍體在初衰期釋放的揮發(fā)性成分總量進(jìn)一步增加，揮發(fā)性成分的組成也發(fā)生了變化，如苯甲酸-2-甲基丁基酯和吲哚僅在初衰期檢測(cè)到，這可能導(dǎo)致白姜花香氣在初衰期變得濃烈沉悶。此外, 李慧[22]報(bào)道薰衣草()中-反式羅勒烯含量最高，李琳[23]報(bào)道水仙的主要揮發(fā)性成分為羅勒烯與反式羅勒烯，錢曉慧等[24]、陸安霞等[25]報(bào)道臘梅()開放過程中釋放以花果香氣為主的-羅勒烯，這為白姜花的花香香型的界定和花香物質(zhì)利用提供參考。

在本研究中，二倍體誘變?yōu)樗谋扼w后，揮發(fā)性成分總量顯著增加，這部分解釋了四倍體白姜花香味增強(qiáng)的原因[8]。植物多倍化后從分子到表型等不同尺度表現(xiàn)多重效應(yīng)，一些植物多倍化后出現(xiàn)了氣味模式的變化[5–6]，這可能是促進(jìn)揮發(fā)性成分進(jìn)化的一個(gè)重要驅(qū)動(dòng)因素[26]。

綜上，白姜花二倍體誘導(dǎo)為四倍體后，切花釋放的揮發(fā)性物質(zhì)總量顯著增加，兩者均表現(xiàn)在初開期釋放總量較少，盛開期和初衰期釋放量較多；在不同開放時(shí)期，揮發(fā)性物質(zhì)種類以萜烯類為主，其次是苯基苯丙烷類和脂肪酸衍生物，羅勒烯是白姜花中相對(duì)含量最高的優(yōu)勢(shì)花香物質(zhì)，并以不同構(gòu)型存在于兩種倍性白姜花中。

[1] DE VEGA C, HERRERA C M, D?TTERL S. Floral volatiles play a key role in specialized ant pollination [J]. Perspect Plant Ecol Evol Syst, 2014, 16(1): 32–42. doi: 10.1016/j.ppees.2013.11.002.

[2] Lim T K. Edible Medicinal and Non Medicinal Plants, Volume 8 Flowers [M]. Dordrecht: Springer, 2014: 847–856. doi: 10.1007/978- 94-017-8748-2.

[3] YUE Y C, YU R C, FAN Y P. Characterization of two monoterpene synthases involved in floral scent formation in[J]. Planta, 2014, 240(4): 745–762. doi: 10.1007/s00425-014-2127-x.

[4] JI B B, HU X, HUANG J Q, et al. Review on chemical constituents ofJ. Koenig and their biological and pharmacological activities [J]. J Zhongkai Univ Agric Eng, 2018, 31(3): 64–71. [姬兵兵, 胡秀, 黃嘉琦, 等. 白姜花化學(xué)成分及其生物和藥理活性研究進(jìn)展 [J]. 仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院學(xué)報(bào), 2018, 31(3): 64–71. doi: 10.3969/j.issn.1674-5663.2018.03.011.]

[5] Gross K, Schiestl F P. Are tetraploids more successful? Floral signals, reproductive success and floral isolation in mixed-ploidy populations of a terrestrial orchid [J]. Ann Bot, 2015, 115(2): 263–273. doi: 10.1093/aob/mcu244.

[6] JERsáková J, Castro S, Sonk N, et al. Absence of pollinator- mediated premating barriers in mixed-ploidy populations ofs.l. (Orchidaceae) [J]. Evol Ecol, 2010, 24(5): 1199– 1218. doi: 10.1007/s10682-010-9356-7.

[7] LAVANIA U C. Genomic and ploidy manipulation for enhanced production of phyto-pharmaceuticals [J]. Plant Genet Resour, 2005, 3(2): 170–177. doi: 10.1079/PGR200576.

[8] TU H Y, Zhang A L, Xiao W, et alInduction and identification of tetraploidthrough thin cell layer culture [J]. Plant Cell Tiss Organ Cult, 2018, 135(3): 395–406. doi: 10.1007/s 11240-018-1472-z.

[9] ZHAO Y Q, PAN H T, ZHANG Q X, et al. Studies on the volatile constituents from cultivars of[J]. J Trop Subtrop Bot, 2010, 18(3): 310–315. [趙印泉, 潘會(huì)堂, 張啟翔, 等. 不同類型梅花品種揮發(fā)性成分的研究[J]. 熱帶亞熱帶植物學(xué)報(bào), 2010, 18(3): 310–315. doi: 10.3969/j.issn.1005-3395.2010.03.017.]

[10] ZOU J J, CAI X, ZENG X L, et al. Changes of aroma-active com- pounds in different cultivars ofduring flowering [J]. Acta Hort Sin, 2017, 44(8): 1517–1534. [鄒晶晶, 蔡璇, 曾祥玲, 等. 桂花不同品種開花過程中香氣活性物質(zhì)的變化 [J]. 園藝學(xué)報(bào), 2017, 44(8): 1517–1534. doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2017-0050.]

[11] DU F, WANG T, FAN J M, et al. Volatile composition and classi- fication offlower aroma types and identification, polymer- phisms, and alternative splicing of their monoterpene synthase genes [J]. Hort Res, 2019, 6: 110. doi: 10.1038/s41438-019-0192-9.

[12] Zhang T X, Bao F, Yang Y J, et al. A comparative analysis of floral scent compounds in intraspecific cultivars ofwith different corolla colours [J]. Molecules, 2019, 25(1): 145. doi: 10.3390/ molecules25010145.

[13] YUAN Y, SUN Y, ZHAO Y C, et al. Identification of floral scent profiles in bearded irises [J]. Molecules, 2019, 24(9): 1773. doi: 10. 3390/molecules24091773.

[14] FAN Z Q, LI J Y, LI X L, et al. Composition analysis of floral scent within genusuncovers substantial interspecific variations [J]. Sci Hort, 2019, 250: 207–213. doi: 10.1016/j.scienta.2019.02.050.

[15] MUHLEMANN J K, KLEMPIEN A, DUDAREVA N. Floral volatiles: From biosynthesis to function [J]. Plant Cell Environ, 2014, 37(8): 1936–1949. doi: 10.1111/pce.12314.

[16] LI R H, FAN Y P. Changes in floral aroma constituents inkoenig during different blooming stages [J]. Plant Physiol Commun, 2007, 43(1): 176–180. [李瑞紅, 范燕萍. 白姜花不同開花時(shí)期的香味組分及其變化 [J]. 植物生理學(xué)通訊, 2007, 43(1): 176–180.]

[17] ASAKAWA Y, LUDWICZUK A, NAGASHIMA F. Phytochemical and biological studies of bryophytes [J]. Phytochemistry, 2013, 91: 52–80. doi: 10.1016/j.phytochem.2012.04.012.

[18] CHEN F, LUDWICZUK A, WEI G, et al. Terpenoid secondary meta- bolites in bryophytes: Chemical diversity, biosynthesis and biological functions [J]. Crit Rev Plant Sci, 2018, 37(2/3): 210–231. doi: 10.1080/ 07352689.2018.1482397.

[19] TIAN Z H, LUO Q Y, ZUO Z J. The role of ocimene inresisting high temperature [J]. Plant Physiol J, 2020, 56(3): 547–555. [田正鳳, 羅青云, 左照江. 羅勒烯在香樟抗高溫脅迫中的作用 [J]. 植物生理學(xué)報(bào), 2020, 56(3): 547–555. doi: 10.13592/j.cnki. ppj.2019.0248.]

[20] GUI Q. Preliminary study on the mechanism of ocimene promoting plant insect resistance [D]. Changsha: Hunan Agricultural University, 2017. [桂茜. 羅勒烯促進(jìn)植物抗蟲分子機(jī)制的初步研究 [D]. 長(zhǎng)沙: 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué), 2017.]

[21] XIAO M. Insight into the molecular basis of ocimene-primed plant defense [D]. Changsha: Hunan Agricultural University, 2019. [肖牧. 羅勒烯誘導(dǎo)植物防御反應(yīng)的分子機(jī)制研究 [D]. 長(zhǎng)沙: 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué), 2019. doi: 10.27136/d.cnki.ghunu.2019.000424.]

[22] LI H. Molecular mechanism of the terpenoids metabolism regulation of lavender and the influence on the flower-visiting insects [D]. Beijing: Beijing Forestry University, 2019. [李慧. 薰衣草萜類代謝調(diào)控分子機(jī)制及對(duì)訪花昆蟲影響 [D]. 北京: 北京林業(yè)大學(xué), 2019. doi: 10. 26949/d.cnki.gblyu.2019.000647.]

[23] LI L. Analysis of genes related to the terpenoids synthesis pathway in‘Yunxiang’ based on Transcriptome data [D]. Fuzhou: Fujian Agriculture and Forestry University, 2019. [李琳. 基于轉(zhuǎn)錄組分析‘云香’水仙萜類合成途徑基因的研究 [D]. 福州: 福建農(nóng)林大學(xué), 2019.]

[24] QIAN X H, CHEN L Q, LI B, et al. Analysis of aromatic components from different genotypes ofin Yunnan Province [J]. SW China J Agric Sci, 2021, 34(4): 834–841. [錢曉慧, 陳龍清, 李彪, 等. 云南地區(qū)不同基因型蠟梅花香氣成分分析 [J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2021, 34(4): 834–841. doi: 10.16213/j.cnki.scjas.2021.4.022.]

[25] LU A X, ZHOU X R, YE Y L, et al. Changes of sensory characteristic and volatiles of harvested flowers ofduring spreading process [J]. Acta Hort Sin, 2020, 47(1): 73–84. [陸安霞, 周心如, 葉玉龍, 等. 蠟梅花離體攤放過程中香氣感官評(píng)價(jià)和揮發(fā)性物質(zhì)分析 [J]. 園藝學(xué)報(bào), 2020, 47(1): 73–84. doi: 10.16420/j.issn. 0513-353x.20190-0233.]

[26] MADLUNG A, WENDEL J F. Genetic and epigenetic aspects of polyploid evolution in plants [J]. Cytogenet Genome Res, 2013, 140 (2/3/4): 270–285. doi: 10.1159/000351430.

Volatile Components in Cut Flowers of Diploid and Tetraploid

ZHANG Ailing, TU Hongyan, XIAO Wang*, LU Qiuchan, ZHONG Xiaoqing, Lü Yuxin, YI Xinping, LU Na, HE Haocheng

(College of biology and food engineering, Development Center of Applied Ecology and Ecological Engineering in Guangdong Universities, Guangdong University of Education, Guangzhou 510303, China)

In order to compare the difference of volatile components in cut flowers of diploid and tetraploid, the types of volatile components released from cut flowers were determined by headspace solid phase microextraction (HS-SPME) and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) at initial opening, blooming and early decay stages. The relative content of each component was determined by the peak area normalization method, and the orthogonal partial least quadratic discriminant analysis (OPLS-DA) model was established for principal component analysis and variable importance projection (VIP) analysis. The results showed that there were 63 terpenoids, 40 phenylpropanoids, and 22 fatty acid derivatives identified from the cut flowers. The relative content of terpenoids was higher than that of the other components. The total volatile mass of tetraploid flowers was significantly higher than those of diploids at initial opening and blooming stages. The difference of volatile components between diploid and tetraploid groups was obvious, and the difference within the two ploid groups was within the normal range. About 63.7% representative characteristics of volatile compounds were clustered. The variance analysis of the volatile compounds showed that the dominant and minor compounds contributed to the difference between the diploid and tetraploid. During blooming and early decaying stages,-ocimene was the dominant component of tetraploid with the highest relative content, while-ocimene was the dominant component with the highest relative content in diploid and significantly more than that in tetraploid. The common dominant components and contributions of diploid and tetraploid were caryophyllene, linalool, cineole,-farnesene, and methyl benzenecarboxylate. Therefore, the types and total contents of volatile components increased with quadrupling process, and the types and contents of volatile components at different periods of the same ploidy were also different. The main volatile components ofwere terpenes.

; Tetraploid; Volatile compounds; GC-MS; Ocimene

10.11926/jtsb.4629

2022-02-28

2022-08-24

廣東省創(chuàng)新強(qiáng)校工程基礎(chǔ)研究重點(diǎn)項(xiàng)目及應(yīng)用研究重點(diǎn)項(xiàng)目(2018KZDXM049)；廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目(201804010413, 202102080244)；廣東第二師范學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃(202114278106, 202214278097)；廣東省大學(xué)生攀登計(jì)劃項(xiàng)目(pdjh2022b0383)資助

This work was supported by the Project for Basic and Application Research of Guangdong Provincial Innovation School (Grant No. 2018KZDXM049), the Program for Science and Technology Planning of Guangzhou (Grant No. 201804010413, 202102080244), the Project for Innovation and Entrepreneurship of Guangdong University of Education (Grant No. 202114278106, 202214278097), and the Climbing Program for College Students in Guangdong (Grant No. pdjh2022b0383).

張愛玲(1977年生)，女，副教授，主要從事動(dòng)植物分子遺傳學(xué)研究和教學(xué)工作。E-mail: zhangailing@gdei.edu.cn

通訊作者 Corresponding author.E-mail: xiaowang@gdei.edu.cn