不同種源楓香葉片揮發(fā)物組分研究與優(yōu)良單株篩選

高艷芳 郭琳霞 李永泉 張暉 施金谷

摘 要 楓香樹是我國重要的藥用植物，目前國內(nèi)外對不同種源楓香葉片揮發(fā)性組分的研究鮮有報道。為探究不同種源楓香葉片揮發(fā)物組分并篩選優(yōu)良單株，以廣東省東江林場9個不同種源楓香葉片為研究對象，解析鑒定其揮發(fā)物數(shù)量、化合物類型、化學型。結(jié)果表明，從9個種源29個家系楓香葉片中鑒定出烯類、醇類、酚類、醛類、酮類、烷類和酯類等7類揮發(fā)物，主要揮發(fā)物成分是4-萜烯醇、石竹烯、α-蒎烯、β-蒎烯及檸檬烯，共劃分為5種化學型，根據(jù)第一主成分石竹烯含量的高低篩選出5個優(yōu)良家系。

關(guān)鍵詞 楓香葉片；揮發(fā)物；種源；頂空固相微萃?。粴庀嗌V-質(zhì)譜

中圖分類號：S687 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.14.035

楓香樹（Liquidambar formosana）系金縷梅科（Hamamelidaceae）楓香樹屬（Liquidambar）落葉大喬木，最新被子植物分類（APG IV）系統(tǒng)將其歸類于蕈樹科（Altingiaceae），廣泛分布于我國秦嶺以南各省份，萌生力強[1-4]。全株可藥用，被視為我國南方重要的材用和鄉(xiāng)土綠化樹種[5-6]。楓香葉片內(nèi)富含抑菌、水果保鮮、抗炎、抗氧化、防腐等作用的單萜、倍半萜化合物，此類化合物具有廣譜高效、綠色低毒的特點，在食品保鮮、醫(yī)藥等市場潛在開發(fā)利用價值較高[2，5-12]。植物揮發(fā)物中的萜類物質(zhì)作為次級代謝產(chǎn)物的重要部分，其合成、積累、轉(zhuǎn)化受到種源、不同發(fā)育階段、生長環(huán)境、生理生化條件等眾多因素的調(diào)控[13]。目前對楓香的基礎(chǔ)研究十分薄弱，主要集中于其揮發(fā)物成分表征及園林應(yīng)用方面，對不同種源楓香葉片揮發(fā)物差異的研究未見報道，楓香重要化學型良種篩選方面更未涉及，直接限制了楓香資源的應(yīng)用?；诖?，本研究以廣東省東江林場的9個不同種源楓香為研究對象，運用頂空固相微萃取氣質(zhì)聯(lián)用儀（HS-SPME-GC-MS）萃取楓香葉揮發(fā)物，解析不同種源楓香葉片揮發(fā)物數(shù)量、化合物類型，并鑒定不同楓香家系的化學型性狀，篩選重要化學型優(yōu)良單株，為實現(xiàn)楓香良種選育奠定優(yōu)質(zhì)材料基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

楓香葉片于2021年4月20—23日采集自廣東省東江林場（人工林），造林時間為2005年5月，地理位置114°44′N、23°38′E。共計9個種源29個家系。試驗樣品均選取植株下部大小均勻的健康成熟葉，樣品采后置于17 ℃環(huán)境自然干燥，保存待用。

1.2 儀器試劑

金屬浴裝置；固相微萃取萃取針頭（DVB/CAR/PDMS，50/30 μm）；Agilent 7890A/5975C型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀；標準品。

1.3 試驗方法

干燥保存樣品快速打磨過20目篩，取1 g置于20 mL頂空進樣瓶內(nèi)，樣品置恒溫金屬浴中平衡30 min，頂空萃取33 min，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進樣口解析3 min，氣相質(zhì)譜條件參考高艷芳等，每個樣品檢測設(shè)置3次重復(fù)[14]。利用Excel、SPSS進行數(shù)據(jù)整理分析，Origin 2022作圖，聚類分析圖使用R語言進行繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種源楓香葉片揮發(fā)物數(shù)量差異比較

9個種源29個楓香家系葉片揮發(fā)物數(shù)量差異較小，如圖1所示。揮發(fā)物數(shù)量較多，尤其是FS1、HY1、HY4、QY2、YJ3及YJ4等家系均出現(xiàn)了揮發(fā)物數(shù)量在100種以上的單株。

2.2 楓香葉片揮發(fā)物化學成分類型

楓香葉片揮發(fā)物涉及7類（圖2），分別是烯類、醇類、酚類、醛類、酮類、烷類及酯類。其中烯類化合物含量最高，屬于楓香葉片揮發(fā)物的第一類型。

2.3 楓香葉片揮發(fā)物化學型分布

根據(jù)楓香葉片揮發(fā)物第一主成分將不同種質(zhì)楓香劃定為5種化學型（圖3），分別為4-萜烯醇型、石竹烯型、α-蒎烯型、β-蒎烯型及檸檬烯型。石竹烯型分布頻數(shù)最大，在27個家系中均有分布，其中FS2、HY1、JY1、JY2及MZ楓香家系化學型較為簡單，均屬于石竹烯型。

2.4 不同家系中5種化學型所對應(yīng)的主要化合物相對含量

楓香5種化學型的代表性揮發(fā)物中4-萜烯醇、石竹烯、α-蒎烯、β-蒎烯、檸檬烯的相對含量如圖4所示。在絕大多數(shù)家系中石竹烯相對含量較高。與其他4種主成分相比，石竹烯屬于較為穩(wěn)定的標志性代謝物，因此確定石竹烯為楓香葉片的主要揮發(fā)物。

2.5 石竹烯型優(yōu)良家系篩選

采用R語言對各家系楓香葉片揮發(fā)物數(shù)量及石竹烯相對含量進行聚類分析（圖5），將29個楓香家系分為3個亞組。第二分支中的JY2、HY1、YJ2、MZ1、HY4家系化合物數(shù)量分別為104、107、101、104、105種，石竹烯相對含量分別為17.29%、16.77%、16.77%、15.51%、14.01%，相對含量及揮發(fā)物數(shù)量均較高，可作為石竹烯型良種選育家系。

3 結(jié)論與討論

楓香葉片揮發(fā)物數(shù)量均在90種以上，其中共鑒定得到烯類、醇類、酚類、醛類、酮類、烷類及酯類7類揮發(fā)物，烯類化合物含量最高。在29個家系中進一步鑒定得到5種化學型，分別為4-萜烯醇型、石竹烯型、α-蒎烯型、β-蒎烯型及檸檬烯型，其中以石竹烯型分布頻率最高，且石竹烯每個家系中均有分布，屬楓香葉片中穩(wěn)定的標志性萜類代謝物，依據(jù)石竹烯相對含量的高低篩選出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的石竹烯型家系5個。

揮發(fā)物是芳香植物生理代謝過程中釋放的一種次生代謝產(chǎn)物，其含量和質(zhì)量變化取決于遺傳因素、植物起源等，試驗采用的廣東省楓香材料均取自于不同種源實生苗試驗林，樹齡、撫育方式等無差異，可有效去除樹齡、地理環(huán)境等干擾因素[15-17]。

楓香葉片揮發(fā)物中共鑒定得到7類揮發(fā)物，烯類化合物含量最高，以石竹烯、α-蒎烯、β-蒎烯為主。DeCarlo等、陳霞等也得出類似結(jié)論[7，18]。王金鳳等檢測到的楓香揮發(fā)物以長葉烯等萜類化合物為主，與本研究結(jié)論存在差異[19]。已有報道指出石竹烯具有多種藥理活性，如抗菌、抗病毒、抗痙攣、抗癌、抗氧化、抗炎和鎮(zhèn)靜作用，可廣泛開發(fā)應(yīng)用于化學化工、香精香料等領(lǐng)域[20-22]。本試驗篩選得到的楓香優(yōu)良家系可為進一步培育具有高經(jīng)濟價值的石竹烯型優(yōu)良單株提供遺傳材料，為經(jīng)濟效益高的藥用和香料植物資源提供參考。

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