顏沛沛, 周建金, 葉煒, 江金蘭, 王培育

鐵皮石斛和重唇石斛及其雜交子代花的揮發(fā)性成分分析

顏沛沛, 周建金, 葉煒, 江金蘭*, 王培育

(三明市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，福建 三明 365000)

為闡明鐵皮石斛和重唇石斛及其雜交后代14L-3、14L-6、14L-7和14L-9花揮發(fā)性成分的變化，采用靜態(tài)頂空氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)聯(lián)用技術(shù)對(duì)石斛花進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果表明，從石斛花中檢測(cè)出81種揮發(fā)性成分，包括烯、酮、醛、烷幾大類, 鐵皮石斛、重唇石斛、14L-3、14L-6、14L-7和14L-9分別有23、12、21、33、23和35種。鐵皮石斛花的主成分是-蒎烯, 重唇石斛花是2-十五烷酮，4個(gè)子代花中均含有這2種來(lái)自親本的特征成分，-蒎烯是子代共同的主成分。親本和子代石斛花共有成分是正己醛。子代14L-3、14L-6、14L-9均與母本鐵皮石斛相似性高，相似性以14L-3>14L-6>14L-9，與父本差異性大。14L-7與親本相似度最均衡。這為石斛育種研究提供了指導(dǎo)。

石斛；花；揮發(fā)性成分；正己醛；-蒎烯；2-十五烷酮

石斛是蘭科(Orchidaceae)石斛屬()多年生附生草本植物，是我國(guó)傳統(tǒng)名貴藥材，在我國(guó)南方各省均有分布，主要用于陰傷津虧、口干煩渴、食少干嘔、病后虛熱和目暗不明等[1]。石斛自身生理性質(zhì)特殊，種子沒有胚乳，自然條件下難以萌發(fā)，繁殖能力低，生長(zhǎng)緩慢，野生資源長(zhǎng)期過(guò)度挖采，已瀕臨滅絕[2]。為滿足市場(chǎng)需求，人工栽培石斛范圍不斷擴(kuò)大，培育石斛新品種的工作也越來(lái)越重要。石斛花非石斛傳統(tǒng)藥用部位，多用于觀賞或茶飲[3]，其花產(chǎn)量較大，色彩艷麗、姿態(tài)優(yōu)美, 與卡特蘭(sp.)、蝴蝶蘭(sp.)、文心蘭(sp.)并列為世界四大觀賞洋蘭[4]，且花中含有多種揮發(fā)油，氣味清香、溫和解郁，是極具觀賞性和實(shí)用性的植物；現(xiàn)代藥理學(xué)方面的研究也證實(shí)石斛花提取物具有抗炎抗氧化[5]、抗衰老[6]、改善甲亢[7]等作用的報(bào)道，可見石斛花具有廣闊的開發(fā)應(yīng)用前景。

鐵皮石斛()是藥用栽培最廣泛的物種之一[8]，花瓣細(xì)長(zhǎng)呈黃綠色，多作茶飲，食用價(jià)值高；重唇石斛()生長(zhǎng)旺盛，花色鮮艷，花型玲瓏嬌美，觀賞價(jià)值高。本課題組以鐵皮石斛為母本、重唇石斛為父本，經(jīng)雜交、子代單株選擇和無(wú)性繁殖選育出生長(zhǎng)速度快、抗病蟲性好、生長(zhǎng)量高的14L-3、14L-6、14L-7和14L-9共4個(gè)株系，親本與4個(gè)子代的花各有不同(圖1)，鐵皮石斛萼片與花瓣細(xì)長(zhǎng)，呈黃綠色；唇瓣中部有紫色斑紋，內(nèi)部黃斑，尖端白色；藥帽白色。重唇石斛萼片與花瓣橢圓，呈紫色；唇瓣白色，尖端紫色; 藥帽紫色。14L-3萼片淡紫色，花瓣紫色；唇瓣邊緣和中部有微紫斑紋，尖端淡紫；藥帽上端紫色。14L-6萼片淡黃綠色，花瓣淡紫；唇瓣中部有淡紫斑紋，尖端銳尖；藥帽上端紫色。14L-7萼片微紫，花瓣淡紫；唇瓣白色；藥帽紫色。14L-9萼片微紫，花瓣淡紫；唇瓣中部有微紫斑紋；藥帽上端紫色。本試驗(yàn)檢測(cè)了2種石斛和4個(gè)子代株系花的揮發(fā)性成分，以探討子代是否兼具親本優(yōu)勢(shì)，為石斛育種提供指導(dǎo)，也為擴(kuò)展石斛使用部位、促進(jìn)石斛應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化推廣提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料和儀器

試驗(yàn)用鐵皮石斛()、重唇石斛()和基因型一致的4個(gè)雜交子代株系14L-3、14L-6、14L-7、14L-9，均于2021年5月采自三明市農(nóng)業(yè)科學(xué)院藥用植物研究所石斛大棚，選育方法見葉煒等[9]。

Agilent 5977B-7890B氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀, Agilent 7697A進(jìn)樣器(美國(guó)Agilent Technologies公司)。

圖1 親本和子代石斛花

1.2 方法

選擇盛花期于上午9:00左右摘取鐵皮石斛、重唇石斛和子代14L-3、14L-6、14L-7、14L-9的新鮮花朵，放入頂空瓶，檢測(cè)揮發(fā)性成分，重復(fù)3次。

氣相條件：Agilent 19091S-433UI: A001色譜柱(30 m×250m×0.25m)；升溫程序：起始溫度35 ℃保持2 min，以5 ℃/min升至80 ℃，再以8 ℃/min升至200 ℃保持1 min至分析完成；進(jìn)樣口溫度250 ℃；載氣為高純He (99.999%)，流量1 mL/min，進(jìn)樣量1L。質(zhì)譜條件：電子方式EI；電子能量70 eV；離子源溫度：250 ℃；四級(jí)桿溫度：150 ℃。質(zhì)量掃描范圍：45～550。

1.3 數(shù)據(jù)處理

通過(guò)NIST14譜庫(kù)檢索和人工解析圖譜進(jìn)行揮發(fā)性成分定性分析；根據(jù)離子流峰面積歸一法計(jì)算揮發(fā)性成分的相對(duì)含量，應(yīng)用Microsoft Excel整理數(shù)據(jù)，通過(guò)simca14.1建立PCA-X模型、擬合求解并分析數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性。

2 結(jié)果和分析

從2種石斛和4個(gè)子代株系花中共檢測(cè)出81種化學(xué)成分(表1)，其中鐵皮石斛23種，重唇石斛12種，14L-3、14L-6、14L-7和14L-9分別有31、33、23和35種，可分為烯、酮、醛、烷幾個(gè)大類(圖2)。母本和子代花中均以烯類最多，鐵皮石斛的烯類占化合物總數(shù)的94.73%，14L-3、14L-6、14L-7和14L-9的烯類分別占88.54%、65.44%、59.02%和71.84%，而父本重唇石斛僅含4.22%的烯類，顯著低于其余5種(株系)石斛。重唇石斛花以酮類最多，占93.77%，子代14L-3、14L-6、14L-7和14L-9的酮類分別占2.75%、0.99%、22.36%和1.09%，鐵皮石斛僅1.84%。除烯類、酮類外，14L-6的醇類占30.42%，14L-7的醛類13.13%，14L-9的醇類占24.12%。

81種成分中，6種(株系)石斛花中共有成分為正己醛，親本鐵皮石斛和重唇石斛花的正己醛含量分別為0.85%和1.9%，正己醛也是鐵皮石斛和重唇石斛唯一共有成分；子代14L-3、14L-6、14L-7和14L-9分別含2.18%、0.84%、13.13%和0.89%正己醛，14L-7的正己醛含量顯著高于親本和姐妹株。

親本鐵皮石斛的主要成分是-蒎烯，相對(duì)含量達(dá)78.1%，重唇石斛為2-十五烷酮，相對(duì)含量達(dá)93.04%，子代14L-3、14L-6、14L-7和14L-9均含有這兩種特征性成分，主要成分均為-蒎烯，相對(duì)含量分別為73.61%、54.03%、37.85%和57.13%, 2-十五烷酮含量則較少，分別為3.65%、0.78%、20.26%和0.98%。除兩個(gè)特征性成分外，鐵皮石斛和子代共有4個(gè)成分：雙環(huán)[3.1.0]己-2-烯, 2-甲基-5-(1-甲基乙基)-、d-檸檬烯、金鐘柏- 2,4(10)-二烯和桉葉油醇；重唇石斛和子代只共有1個(gè)成分：-法尼烯。且重唇石斛中相對(duì)含量大于2%的成分只有2-十五烷酮，其余均小于2%，鐵皮石斛中相對(duì)含量大于2%的成分有5種，14L-3有6種、14L-6有6種、14L-7有9種、14L-9有6種。母本鐵皮石斛與父本重唇石斛花的香氣成分呈負(fù)相關(guān)，鐵皮石斛與子代的均呈正相關(guān)，而重唇石斛與14L-6、14L-9也呈負(fù)相關(guān); 子代與鐵皮石斛香氣成分的相關(guān)系數(shù)均大于其與重唇石斛，子代與鐵皮石斛的相關(guān)系數(shù)為14L-3>14L- 6>14L-7>14L-9，與重唇石斛為14L-7>14L-3>14L-9>14L-6。從圖3可見，2為0.612，說(shuō)明模型擬合度較好，2為0.209，預(yù)測(cè)程度較低?？梢娮哟?4L- 3、14L-6和14L-9間較為相近，均與鐵皮石斛相近，與重唇石斛距離較遠(yuǎn)，與14L-7也較遠(yuǎn)；14L-3與鐵皮石斛最相近，14L-7則與親本距離最均衡。

表1 石斛花的揮發(fā)性成分

續(xù)表(Continued)

續(xù)表(Continued)

-: 未測(cè)出。DO: 鐵皮石斛; DH: 重唇石斛。

-: No detected. DO:; DH:.

圖2 石斛花的揮發(fā)性成分含量。DO: 鐵皮石斛; DH: 重唇石斛。

圖3 石斛花香成分的相關(guān)性

3 討論

烯類化合物是植物體內(nèi)重要次生代謝產(chǎn)物，具有調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)發(fā)育、增強(qiáng)抵抗生物脅迫等功能[10], 還是許多藥用植物的有效成分，具有抗炎[11]、抗腫瘤[12]的作用，此外d-檸檬烯可抗心律失常[13], 月桂烯具有鎮(zhèn)痛作用[14]，-欖香烯、-萜品烯等均具有抑菌[15]、抗氧化[16]等作用。本試驗(yàn)中，母本鐵皮石斛和子代花中都是烯類成分含量較高，子代14L-3、14L-6、14L-7和14L-9分別含有88.54%、65.44%、59.02%和71.84%的烯類成分，鐵皮石斛則高達(dá)94.73%。鐵皮石斛及子代14L-3、14L-6、14L-7、14L-9花中相對(duì)含量最高的都是-蒎烯，分別占78.1%、73.61%、54.03%、37.85%和57.13%。-蒎烯是單萜類化合物，存在于許多植物精油中，具有松木、針葉及樹脂樣的氣息，結(jié)構(gòu)活潑、具有良好的生物學(xué)活性，廣泛應(yīng)用于化學(xué)、化工等領(lǐng)域[17]; 自然環(huán)境中，-蒎烯可以增強(qiáng)植物對(duì)外界生物脅迫的抵抗能力，具有對(duì)一些害蟲和病原真菌的毒殺和趨避作用[18]；藥理活性研究表明其有抗腫瘤[19]、細(xì)胞保護(hù)[20]、抗驚厥[21]和抗腺病毒等作用[22]。父本重唇石斛花中檢測(cè)出47種揮發(fā)性成分，不包含蒎烯，相對(duì)含量最高的是2-十五烷酮，達(dá)92.62%，子代14L-3、14L-6、14L-7、14L-9中的相對(duì)含量分別為3.12%、1.07%、19.61%和1.05%。2-十五烷酮在植物中具有信息素[23]、抵抗昆蟲和病原體的作用[24]，在食品、化學(xué)方面則可用作調(diào)味物質(zhì)，補(bǔ)充和增強(qiáng)各種食物的微辣和花香。在醫(yī)藥方面，2-十五烷酮具有抗菌、促進(jìn)傷口閉合、膠原沉積和成纖維細(xì)胞增殖等活性[25]；在病理研究中亦可用作揮發(fā)性生物標(biāo)記跟蹤病理途徑[26]。-蒎烯和2-十五烷酮這2種特征成分也影響了子代與親本的親近關(guān)系，14L-3、14L-6、14L-9與鐵皮石斛的相似，14L-3距離鐵皮石斛最近,與鐵皮石斛相似性最高，14L-7則相對(duì)均衡。除這2種主要成分外，2種石斛和4個(gè)子代株系花中的共有成分只有正己醛，正己醛是許多植物的主要揮發(fā)性物質(zhì)，一般作為食品香料和橡膠、樹脂、殺蟲劑的有機(jī)合成[27–28], 是美國(guó)食品和藥物管理局和GB 2760—2014《食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》批準(zhǔn)使用的食品添加劑[27]。14L-3、14L-6和14L-9中含量較高的桉葉油醇可用于調(diào)控昆蟲產(chǎn)卵、控制害蟲危害[29]。14L-3、14L-7中含有的-法呢烯則在植物防御中發(fā)揮重要的作用，是蟲害誘導(dǎo)揮發(fā)物的主要成分之一[30]。14L-6中的-松油醇在工業(yè)上可作為調(diào)香物、浮選劑等，還具有抑菌[31]、化感等作用[32]。

不同種類石斛花的揮發(fā)性成分差異顯著，曹樺等[33]報(bào)道兜唇石斛()、金釵石斛()、鐵皮石斛和美花石斛()的揮發(fā)性成分中的特征成分分別是乙酸異辛酯、-石竹烯、-蒎烯、乙酸異辛酯，與本試驗(yàn)結(jié)果相似。王元成等[34]報(bào)道細(xì)葉石斛()和翅梗石斛()賦香成分的特征成分是羅勒烯和-石竹烯。不同提取方法對(duì)同種石斛花揮發(fā)性物質(zhì)也有很大影響，宋小蒙等[35]分別采用頂空固相微萃取和水蒸氣蒸餾法提取金釵石斛花的揮發(fā)性成分，特征性成分分別是檸檬烯和亞油酸。李文靜等[36]采用水蒸氣蒸餾法提取鐵皮石斛花中的揮發(fā)性成分，主要成分是壬酸甘油二酯。而霍昕等[37]利用有機(jī)溶劑-水蒸氣蒸餾法提取鐵皮石斛花揮發(fā)油，主要成分是壬醛?？梢姴煌崛》椒▽?duì)揮發(fā)性物質(zhì)成分有很大影響。本試驗(yàn)采用靜態(tài)頂空氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析2種石斛及其子代花的揮發(fā)性成分，減少了提取過(guò)程對(duì)揮發(fā)性物質(zhì)的影響，使檢測(cè)結(jié)果更接近事實(shí)，結(jié)果表明14L-3與母本鐵皮石斛相近，14L-7與親本相似性較均衡，這對(duì)石斛雜交子代的選育和推廣應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。

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Volatile Components in Flowers of,and Their Hybrids

YAN Peipei, ZHOU Jianjin, YE Wei, JIANG Jinlan*, WANG Peiyu

(Sanming Academy of Agricultural Sciences,Sanming 365000, Fujian, China)

To clarify the changes in volatile components of,and their hybrid strains (14L-3, 14L-6, 14L-7 and 14L-9), their flowers were detected by static headspace combined with gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) technology. The results showed that there were 81 volatile components detected, including olefins, ketones, aldehydes, and alkanes. Among them, there are 23 compounds in, 12 in, 21 in 14L-3, 33 in14L-6, 23 in 14L-7, and 35 in 14L-9. The main component inflower was-pinene, and that inwas 2-pentadecanone.-Pinene was the main component common in the four hybrids. The parents and hybrids contain hexanal. The hybrids 14L-3, 14L-6, and 14L-9 had high similarity with the female parentin the order of 14L-3>14L-6>14L-9, they are quite different from the male parent. 14L-7 has the most balanced similarity with the parents. Therefore, these would provide guidance for breeding of.

; Flower; Volatile component; Hexanal;-Pinene; 2-Pentadecanone

10.11926/jtsb.4488

2021-07-26

2021-10-29

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31501802); 福建省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2017J01153); 三明市科技專項(xiàng)(2020-N-6)資助

This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 31501802); the Project for Natural Science in Fujian (Grant No. 2017J01153); and the Project for Science and Technology in Sanming City (Grant No. 2020-N-6).

顏沛沛(1989生)，女，碩士，助理研究員，從事藥用植物生理與化學(xué)研究。E-mail: woshiyanpeipei@126.com

E-mail: 420465520@qq.com