李思廣，付玉嬪，蔣云東，張快富，許林紅

(云南省林業(yè)科學(xué)院，云南 昆明 650201)

思茅松(Pinuskesiyavar.langbianensis)，枝條每年生長2輪以上，是云南省重要的材、脂兼用性樹種，具有速生、高產(chǎn)脂和生態(tài)適應(yīng)性強等特點。在云南省主要分布區(qū)為普洱市的翠云區(qū)、寧洱縣、瀾滄縣、景谷縣、景東縣、鎮(zhèn)沅縣、江城縣、墨江縣等區(qū)縣以及臨滄市、景洪市、紅河州的部分縣。海拔分布范圍為600 m～1 600 m[1]。思茅松林面積約為56.63萬hm2，其立木總蓄積量約為 6 072.9萬m3。中國是世界上最大的脂松香及脂松節(jié)油生產(chǎn)國。2016年云南省松節(jié)油產(chǎn)量約3.5萬t，思茅松松節(jié)油貢獻了云南省松節(jié)油產(chǎn)量的80%左右。思茅松松節(jié)油的主要成分為α蒎烯、β蒎烯和3-蒈烯，松節(jié)油深加工產(chǎn)品如松油醇、樹脂和蒎烷等產(chǎn)品在許多行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用[2]。很多松節(jié)油組分可以開發(fā)利用，如α-蒎烯和檸檬烯可用做殺蟲劑的原料，β-蒎烯可作為石油燃料的潛在替代品[3]。松香主要成分為樅酸型和海松酸型樹脂酸，主要產(chǎn)品有歧化松香、氫化松香、改性松香、聚合松香和松脂松香[3]。

對思茅松松脂的遺傳改良主要集中在松脂產(chǎn)量的改良上，通過研究松脂產(chǎn)量的遺傳變異，選育了一批脂用思茅松優(yōu)良家系和無性系[6～7]，并對部分單萜類含量進行了無性系的選擇[8～13]。國內(nèi)也有對濕地松松脂化學(xué)組分遺傳開展了相關(guān)研究[14～15]。因此，利用思茅松高產(chǎn)脂無性系測定林，對單萜類、倍半萜組分的選擇及改良，系統(tǒng)研究松節(jié)油化學(xué)組分在無性系間的變異以及松節(jié)油組分間的相關(guān)性，可為松脂品質(zhì)的遺傳改良工作提供理論參考和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 田間試驗設(shè)計及試驗材料

15 a生的思茅松高產(chǎn)脂無性系試驗林，位于云南省普洱市景谷縣云海村的高產(chǎn)脂思茅松研究基地(東經(jīng)100°02′～101°07′， 北緯22°49′～23°52′，海拔 1 400 m～1 600 m)，年均氣溫21.1 ℃，最冷月(1月)平均氣溫13.0 ℃，最熱月(7月)平均氣溫24.6 ℃，≥10 ℃ 的活動積溫 7 360.9 ℃，年降水量 1 235.4 mm，5月～10 月為雨季，土壤主要為紅壤[1～2]。

試驗林為隨機區(qū)組設(shè)計，共設(shè)40個高產(chǎn)脂思茅松無性系及1個商品對照共41個處理， 6次重復(fù)，6株單列小區(qū)，株行距3 m×3 m，試驗林面積2 hm2[1～2]。

1.2 化學(xué)組分測定

測定儀器：美國賽默飛世爾公司(Thermo Scientific)生產(chǎn)的Trace GC Ultra ITQ 900氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀。測試藥品：無水乙醇；25%四甲基氫氧化銨-甲醇溶液。樣品前處理：稱取0.05 g松脂至樣品瓶中，加0.5 ml乙醇溶解，加50 μl四甲基氫氧化銨溶液反應(yīng)，反應(yīng)液待測。氣相色譜條件：毛細管柱為KB-5MS色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；氣相色譜升溫程序：80 ℃以3 ℃·min-1升到180 ℃，以10 ℃·min-1升到280 ℃；進樣口溫度250 ℃；氦氣流速1.0 ml·min-1；進樣方式為分流進樣，分流比50∶1。質(zhì)譜條件：電子轟擊離子源(EI)；電子能力70 eV；離子源溫度230 ℃；氣相色譜儀與質(zhì)譜儀接口溫度250 ℃；質(zhì)量掃描范圍10 amu～900 amu[1～2]。

通過Xcalibur軟件處理圖譜得到相關(guān)數(shù)據(jù)，與NIST譜庫匹配確定未知化合物的名稱及相關(guān)信息，各組分的峰面積歸一化法計算得到。

2 結(jié)果與分析

2.1 思茅松松脂中主要組分含量統(tǒng)計及變異分析

思茅松松節(jié)油由單萜烯類與倍半萜烯類組成，松香主要由雙萜烯類組成。通過測定40個思茅松無性系松節(jié)油中的主要組分的組成，結(jié)果表明：松節(jié)油占松脂總量的32.93%，松香占松脂總量的63.07%。單萜烯類占松節(jié)油含量的88.21%，倍半萜類占11.79%。

從表1可以看出：單萜烯類主要組分共檢測出8種，以α-蒎烯、β-蒎烯和β-水芹烯這3種成分為主，占松節(jié)油成分含量的78.89%以上；其次含量較高的還有 3-蒈烯，而莰烯、β-水芹烯、γ-松油烯、β-長葉蒎烯和檸檬烯含量較低。倍半萜烯類組分僅檢測出3種：長葉烯、石竹烯和衣蘭烯，共占松節(jié)油總量的7.46%。

表1 40個思茅松無性系松節(jié)油中主要組分含量統(tǒng)計和變異分析

Tab. 1 Variation analysis and statistics of main turpentine components of 40 Simao pine clones

變量松節(jié)油中含量均值(%)方差標準差極差變異系數(shù)(%)單萜α-蒎烯58.1270.798.4137.5743.96莰烯1.700.050.220.8138.62β-蒎烯13.7034.195.8516.70129.613-蒈烯2.708.022.8313.99317.41β-水芹烯7.082.671.635.9070.19γ-松油烯1.150.270.522.73137.02β-長葉蒎烯1.640.170.421.4977.66檸檬烯1.850.120.351.5256.42倍半萜長葉烯6.101.691.304.8564.62石竹烯0.300.000.050.2354.28衣蘭烯1.060.100.311.0787.55

單萜烯類中β-蒎烯、3-蒈烯和γ-松油烯的變異系數(shù)最大，而α-蒎烯、莰烯和檸檬烯

變異系數(shù)相對較小，說明思茅松無性系間松節(jié)油的β-蒎烯、3-蒈烯和γ-松油烯的相對含量差異較大，可以進行有效選擇，例如可以選擇β-蒎烯、3-蒈烯含量高的無性系。倍半萜3種成分的變異系數(shù)均較高。

2.2 思茅松松節(jié)油中主要組分方差分析

單萜烯類、倍半萜類組分的無性系遺傳力處于較高水平,在0.53～0.96之間，表明這7個化學(xué)組分受較高的無性系遺傳效應(yīng)控制，可開展相關(guān)的選擇。β-蒎烯遺傳力最高為0.96，β-蒎烯是GB2760-1996中允許使用的香料，主要用以配制肉豆蔻和檸檬等柑橘類香精，是人工合成多種香料，樟腦，冰片、維生素A、E、K、萜烯樹脂等的重要原料。3-蒈烯遺傳力也很高達0.90，3-蒈烯應(yīng)用于多種食用香精配方和農(nóng)藥、醫(yī)藥的合成原料，也是增塑劑、無感染性溶劑等很多化學(xué)品中不可替代的原料之一[16]。β-蒎烯、3-蒈烯均具有較高的實用價值。單萜中的莰烯對某些昆蟲具有較強的拒食性[14]，在思茅松松節(jié)油中有相對較高的含量。長葉烯是合成樹脂、合成香料、浮選劑和有機合成的原料，利用長葉烯生產(chǎn)制造出的異長葉烯，異長葉烯酮等可用于香精的調(diào)配，可代替某些價格昂貴的香料。因此在高產(chǎn)脂思茅松的良種選育中，根據(jù)需要可以選育具有較高抗蟲性及β-蒎烯、3-蒈烯含量的優(yōu)良無性系。在思茅松松脂組分選擇育種時，可根據(jù)生產(chǎn)中需要開展某一種或幾種成分的選育，以獲得高產(chǎn)脂、某種成分高含量、高抗的優(yōu)良無性系或家系。

表2思茅松松節(jié)油中主要化學(xué)組分的方差分析與遺傳力(h2)估算

Tab. 2 Variance analysis and heritability estimation of main turpentine chemical constituents of Simao pine

變量F值h2單萜α-蒎烯5.72**0.83莰烯2.13**0.53β-蒎烯26.85**0.963-蒈烯10.07**0.90β-水芹烯12.89**0.92γ-松油烯10.88**0.91β-長葉蒎烯9.95**0.90檸檬烯3.97**0.75倍半萜長葉烯8.81**0.89石竹烯6.25**0.84衣蘭烯16.1**0.93

注：**表示0.01水平顯著，*表示0.05水平顯著。

2.3 思茅松松節(jié)油中各主要組分間相關(guān)分析

為測定思茅松松脂中松節(jié)油各主要組分之間的相關(guān)關(guān)系，對各主要組分兩兩組分之間分別進行線性相關(guān)性分析，查相關(guān)系數(shù)顯著性檢驗表來確定相關(guān)系數(shù)的顯著性。

從表3可以看出：α-蒎烯與β-蒎烯、β-水芹烯呈極顯著的負相關(guān)關(guān)系，而與莰烯、檸檬烯、長葉烯呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。β-蒎烯與β-水芹烯呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與長葉烯、石竹烯呈極顯著的負相關(guān)關(guān)系；β-水芹烯與所有倍半萜及檸檬烯呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。長葉烯與α-蒎烯、莰烯、β-長葉蒎烯呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，而與β-蒎烯、β-水芹烯呈極顯著的負相關(guān)關(guān)系。3-蒈烯與γ-松油烯呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系(相關(guān)系數(shù)0.99)。產(chǎn)脂量與α-蒎烯呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，可以以α-蒎烯來輔助選擇高產(chǎn)脂思茅松優(yōu)良無性系。

表3思茅松產(chǎn)脂量及松節(jié)油中各主要組分之間的相關(guān)性分析

Tab. 3 The correlation between the resin yield of Simao pine and the main turpentine components

3 結(jié)論與討論

研究顯示，思茅松松節(jié)油中各成分在無性系間皆差異極顯著，且無性系遺傳力為 0.53～0.96，說明對思茅松松脂化學(xué)組分進行遺傳改良時，通過無性系選擇松脂化學(xué)組分可取得較好的效果。

從思茅松樹干木質(zhì)部松脂中共檢出11種松節(jié)油主要組分，測定結(jié)果表明單萜及倍半萜中α-蒎烯含量最高(19.14%)。本研究的松脂主要化學(xué)組分及含量與其他文獻的報道相類似[8,12]。

松節(jié)油中各成分遺傳力均高于0.53以上。這說明化學(xué)組分受中高度遺傳控制，通過無性系選擇，可取得較好的遺傳改良效果。

α-蒎烯與β-蒎烯呈極顯著的負相關(guān)關(guān)系，此消彼長。因此如選擇出高α-蒎烯的無性系，則其β-蒎烯含量一定很低，反之亦然。α-蒎烯與莰烯呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，莰烯對某些昆蟲具有較強的拒食性[14]，所以可選擇出高α-蒎烯含量且具有較高抗蟲性能無性系。在無性系選擇時，應(yīng)考慮這些化學(xué)組分此消彼長的相互關(guān)系。

產(chǎn)脂量與α-蒎烯呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，這與趙能等人的研究結(jié)果相類似[17]。因此根據(jù)α-蒎烯的含量可判斷思茅松單株產(chǎn)脂量的高低，也可輔助選擇高產(chǎn)脂思茅松優(yōu)良無性系。

現(xiàn)階段，國內(nèi)對松脂遺傳研究多注重松脂產(chǎn)量以及松香、松節(jié)油等成分上，很少涉及其主要化學(xué)組分。系統(tǒng)研究思茅松松節(jié)油中主要化學(xué)組分相對含量，分析其在無性系間的相關(guān)關(guān)系和遺傳變異，對松脂更深層次的遺傳改良和選擇具有高附加值松節(jié)油化學(xué)組分的高產(chǎn)脂思茅松無性系具有現(xiàn)實意義。

參考文獻：

[1] 李思廣,付玉嬪,許林紅，等.思茅松高松節(jié)油無性系選育研究[J].西部林業(yè)科學(xué),2017,46(2):38～42.

[2] 王浩浩,蔣麗紅,王麗媛.松節(jié)油的深加工研究進展[J].化工科技,2013,21(3):81～86.

[3] Peralta-Yahya P P,Zhang F,del Cardayre S B,et al.Microbial engineering for the production of advanced biofuels[J].Nature,2012,488( 7411): 320～328.

[4] 陳玉湘,趙振東,李興迪,等.海松酸型樹脂酸生物活性及應(yīng)用研究進展[J].林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè),2008,28(4):118～122．

[5] 李興迪,趙振東,陳玉湘,等.海松酸型樹脂酸的分離及應(yīng)用研究進展[J].生物質(zhì)化學(xué)工程,2008,42( 3) : 51～54.

[6] 許林紅,蔣云東付玉嬪,等.思茅松高產(chǎn)脂半同胞家系選育[J].西北林學(xué)院學(xué)報,2014,29(3):109～112.

[7] 李思廣,蔣云東,何俊,等.高產(chǎn)脂思茅松無性系的選育[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報,2009,27(3):45～48.

[8] 尹曉兵,耿樹香.思茅松、云南松脂松香的物理和化學(xué)特征[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2004,28(2):57～60.

[9] 李思廣,付玉嬪,蔣云東,等.40個高產(chǎn)脂思茅松無性系的松脂化學(xué)組成特征[J].西部林業(yè)科學(xué),2008,37(2):61～65．

[10] 耿樹香,尹曉兵,馬惠芬,等.高3-蒈烯思茅松松脂的化學(xué)特征[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2005, 29(5):85～87.

[11] 李思廣,張快富,付玉嬪,等.高Δ3-蒈烯思茅松無性系選擇研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報,2009,29(4):49～53.

[12] 李思廣,付玉嬪,蔣云東,等.高α-蒎烯思茅松無性系選擇研究[J].福建林業(yè)科技,2008,35(2):78～81,103.

[13] 付玉嬪,李思廣,耿素香,等.高β-蒎烯含量思茅松松脂化學(xué)特征[J].氨基酸和生物資源,2008,30(4):29～33.

[14] 李彥杰,欒啟福,沈丹玉,等.濕地松自由授粉家系松脂組分遺傳變異研究[J].林業(yè)科學(xué)研究,2012,25(6):773～779.

[15] 鐘國華,梁忠云,沈美英,等.廣西濕地松松脂化學(xué)組成的研究[J].林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè),2001,21(3):29～33.

[16] 耿樹香,尹曉兵.思茅松松脂分類加工初探[J].氨基酸和生物資源,2012,34(1):5～8.

[17] 趙能,施蕊,李彪,等.思茅松產(chǎn)脂力、松脂化學(xué)成分與割脂特征相關(guān)性[J].西部林業(yè)科學(xué),2016,45(3):63～68.