2个石斛品种不同花器官香气成分分析.pdf
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1、5期14992个石斛品种不同花器官香气成分分析罗清1,池昭锦1*,邓有展1,丁丽琼1,韦妙琴2,李秋荔3,陆祖正1(1广西亚热带作物研究所,广西南宁530001;2南宁青秀山风景名胜旅游开发有限责任公司,广西南宁530029;3广西国有钦廉林场,广西钦州535017)摘要:【目的】对比2种石斛花香成分的差异及其主要香气成分,为培育香型石斛新品种提供科学依据。【方法】以浓香型紫瓣石斛和清香型珍珠石斛为试验材料,采用顶空固相微萃取结合气相色谱质谱联用(HS-SPME-GC-MS)技术对不同花朵部位(萼片、唇瓣、花瓣和蕊柱)的香气成分种类及相对含量进行分析。【结果】2种石斛检测到7类、96种挥发性成
2、分,共有成分仅4种(正己醇、4,7-二甲基-4-辛醇、反式-2-辛烯-1-醇和己醛)。紫瓣石斛4个花器官中共检测到37种挥发性化合物,包括醛类11种、酮类8种、烯类5种、醇类4种、酯类4种、烷类2种及其他类3种,共有成分14种;萼片主要成分是己醛(28.09%)、反式-2-壬烯醛(14.00%)和2-十五烷酮(13.66%),花瓣主要成分是己醛(24.50%)、反式-2-辛烯醛(13.23%)和2-戊基呋喃(12.69%),唇瓣主要成分是2-十五烷酮(29.04%)、2-十三酮(12.71%)和己醛(10.48%),蕊柱主要成分与唇瓣相同,含量有所差异;化合物中2-十五烷酮、己醛和反式-2-辛
3、烯醛相对含量较高,香味浓郁。珍珠石斛4个花器官中共检测到63种挥发性化合物,包括烯类26种、醇类15种、酯类7种、烷类3种、酮类4种、醛类2种及其他类6种,共有成分11种;其中烯类相对含量最高,烯类以D-柠檬烯、-松油烯、石竹烯和-月桂烯为主,香味清甜;花瓣主要成分是D-柠檬烯(20.04%)、正己醇(12.56%)和石竹烯(10.93%),萼片主要成分是D-柠檬烯(40.60%)、-月桂烯(7.81%)和3-蒈烯(7.63%),唇瓣主要成分是D-柠檬烯(22.92%)、1,3,3-三甲基-三环 2.2.1.0(2,6)庚烷(18.99%)和(Z)-3,7-二甲基-1,3,6-十八烷三烯(10
4、.92%),蕊柱主要成分为D-柠檬烯(48.59%)、-蒎烯(12.62%)和-月桂烯(11.75%)。【结论】紫瓣石斛和珍珠石斛挥发性成分数量及相对含量存在明显差异,香气成分组成较复杂;2-十五烷酮是紫瓣石斛花器官的主要香气物质,D-柠檬烯是珍珠石斛花器官的主要香气物质。关键词:石斛;花器官;顶空固相微萃取结合气相色谱质谱联用(HS-SPME-GC-MS);香气成分;定量分析中图分类号:S682.31文献标志码:A文章编号:2095-1191(2023)05-1499-11收稿日期:2023-04-08基金项目:广西科技计划项目(桂科AD23026343);广西林业科技项目(桂林科研 202
5、2ZC 第94号);广西农业科学院基本科研业务专项(桂农科2021YT152);南宁市青管会科学研究项目(QXS2021-03)通讯作者:池昭锦(1963-),https:/orcid.org/0009-0007-4978-4298,高级工程师,主要从事园林栽培研究工作,E-mail:第一作者:罗清(1986-),https:/orcid.org/0009-0003-8865-7874,高级农艺师,主要从事园林花卉栽培育种研究工作,E-mail:南方农业学报Journal of Southern Agriculture2023,54(5):1499-1509ISSN 2095-1191;COD
6、EN NNXAABhttp:/DOI:10.3969/j.issn.2095-1191.2023.05.022Aroma components of different flower organs oftwo Dendrobium Sw.varietiesLUO Qing1,CHI Zhao-jin1*,DENG You-zhan1,DING Li-qiong1,WEI Miao-qin2,LI Qiu-li3,LU Zu-zheng1(1Guangxi Subtropical Crops Research Institute,Nanning,Guangxi 530001,China;2Nan
7、ning Qingxiushan Scenic andHistoric Tourism Development Co.,Ltd.,Nanning,Guangxi 530029,China;3Guangxi Qinlian State Tree Farm,Qinzhou,Guangxi 535017,China)Abstract:【Objective】This paper compared differences in floral components and its main aroma components in twoDendrobium Sw.varieties,in order to
8、 provide scientific foundation for cultivating new varieties of fragrant DendrobiumSw.【Method】D.parishii with strong fragrance and Dendrobium Zhenzhu with light fragrance were selected as researchobjects,headspace solid phase microextraction combined with gas chromatography-mass spectrometry(HS-SPME
9、-GC-MS)was utilized to analyze the types and relative content of aroma components in different flower organs(sepals,lips,petals,and gynostemium).【Result】A total of 96 volatile components in 7 categories were detected,with only 4 compo-nents in common(1-hexanol,4,7-dimethyl-4-octanol,trans-2-octen-1-
10、ol and hexanal)between the 2 varieties.A total of54卷南 方 农 业 学 报 15000引言【研究意义】目前花卉育种除了关注花色,花香也是重要的育种目标之一,选育出芳香四溢的观赏花卉是育种家努力的重要方向。花香是衡量观赏植物品质的重要指标之一(周晨晨等,2022),不同的香气成分赋予花朵各自独特的气味。紫瓣石斛(Dendrobiumparishii)是兰科(Orchidaceae)石斛属(DendrobiumSw.)植物,具有较高的药用价值,有效药用成分主要是多糖和生物碱(李海春等,2022),其中多糖可提高免疫力、抗肿瘤、抗病毒及降血糖,在医
11、药及食品领域广泛应用(张小琴等,2022)。紫瓣石斛观赏价值极高,花色鲜艳呈紫色,花大,质地薄,花瓣宽、椭圆形,萼片较花瓣窄而长、先端锐尖,颜色也较花瓣深,唇瓣菱状圆形、深紫色,气味芳香浓郁,香气扩散性强且持久,是良好的育种材料。珍珠石斛(DendrobiumZhenZhu)是杂交春石斛,整朵花较紫瓣石斛大0.30.5 cm,花瓣宽、椭圆形、白色,先端紫红色,萼片大部分呈白色,尾部尖端紫红色,唇瓣为黄绿色、边缘白色,质地较紫瓣石斛厚,鲜花清新宜人且具有甜香与蜜香的特征。明确清香型与浓香型石斛花香成分的差异及其主要香气成分,对培育芳香性石斛新品种具有重要意义。【前人研究进展】目前,对于石斛属香气
12、成分的研究已有一些报道。仇硕等(2019)采用固相微萃取(SPME)结合气相色谱质谱(GC-MS)技术对细茎石斛花朵不同花期和不同部位的挥发性成分进行分析,结果表明细茎石斛的主要香气成分或特征成分有8种,烯类物质是影响其花香的重要化合物。杨晓蓓等(2019)采用顶空固相微萃取结合气相色谱质谱联用(HS-SPME-GC-MS)技术提取流苏石斛花的香气成分,检测出流苏石斛花中有23种香气成分,其主要成分(相对质量百分比)为-蒎烯(45.06%)和-蒎烯(23.22%)。王元成等(2020)采用HS-SPME-GC-MS技术测定细叶石斛和翅梗石斛花朵的挥发性成分,结果发现2种石斛花分别含有挥发性成分
13、52和35种,主要成分均为烯烃类;翅梗石斛花的特征香气成分为罗勒烯、-石竹烯和D-柠檬烯,细叶石斛花的特征香气成分为罗勒烯、-石竹烯和芳樟醇;之后采用HS-SPME-GC-MS技术分析5种石斛花朵的挥发性成分,结果共鉴定出5类110种挥发性成分,不同石斛花朵的芳香成分有所差异(王元成等,2022)。颜沛沛等(2021)采用静态顶空GC-MS技术研究金钗石斛盛花期花朵香气成分的日变化规律,共检测出104种挥发性物质,发现9:00花香气释放量最高,15:00时最低,主要特征香气物质是己醛。杨宇涵等(2021)通过GC-MS技术鉴定出本斯石斛鲜花的香气由51种化合物组成,其中关键香气成分有16种。L
14、i等(2021)对2个品种的铁皮石斛花朵进行转录组分析和挥发性萜类化合物测定,结果表明在2个品种的花中,挥发性萜类化合物的不同产物为-侧柏烯、芳樟醇、-萜品醇、-水芹烯、-茂丁烯、-广藿香烯和-榄香烯。Wang等(2022)使用转录组和37 volatile compounds were detected in 4 different flower organs of D.parishii,including 11 aldehydes,8 ketones,5 al-kenes,4 alcohols,4 esters,2 alkanes and 3 other compounds,with 14
15、 shared components.The main components ofsepals were hexanal(28.09%),trans-2-nonenal(14.00%)and 2-pentadecanone(13.66%),while the main componentsof petals were hexanal(24.50%),trans-2-octenal(13.23%)and 2-pentylfuran(12.69%).The main components of thelips were 2-pentadecanone(29.04%),2-tridecanone(1
16、2.71%)and hexanal(10.48%).The main components of gynoste-mium were the same as those of the lips,but the contents were different.The relative contents of 2-pentadecanone,hexanal and trans-2-nonenal were high,indicated strong fragrance.A total of 63 volatile compounds were detected in 4different flow
17、er organs of Dendrobium Zhenzhu,including 26 olefins,15 alcohols,7 esters,3 alkanes,4 ketones,2 alde-hydes and 6 other compounds,with 11 shared components.Among them,the olefins presented the highest relative con-tent,which mainly in D-limonene,-terpinene,caryophyllene and-myrcene,formed a clear and
18、 sweet aroma.The ma-jor components in petals were D-limonene(20.04%),1-hexanol(12.56%)and caryophyllene(10.93%);those in sepalswere D-limonene(40.60%),-myrcene(7.81%)and 3-carene(7.63%);those in lips were D-limonene(22.92%),1,3,3-trimethyl-tricyclo2.2.1.0(2,6)heptane(18.99%)and(Z)-3,7-dimethyl-1,3,6
19、-octadecane triene(10.92%);those in gy-nostemium column were D-limonene(48.59%),-pinene(12.62%)and-myrcene(11.75%).【Conclusion】There aregreat differences in the number and relative content of volatile components between D.parishii and Dendrobium Zhen-zhu,and the composition of aroma components is co
20、mplex;2-pentadecanone is the main aroma component in the floralorgans of D.parishii,and D-limonene is the main aroma component in the floral organs of Dendrobium Zhenzhu.Key words:Dendrobium Sw.;flower organ;headspace solid phase microextraction combined with gas chromatog-raphy-mass spectrometry(HS
21、-SPME-GC-MS);aromatic compounds;quantitative analysisFoundation items:Guangxi Science and Technology Plan Project(Guike AD23026343);Guangxi Forestry Scienceand Technology Project(Guilinkeyan2022ZC94);Basic Scientific Research Project of Guangxi Academy of Agricul-tural Sciences(Guinongke 2021YT152);
22、Scientific Research Project of Nanning Youth Management Committee(QXS2025期1501萼片唇瓣花瓣蕊柱GC-MS技术分析2个美花石斛品种的花朵,结果表明引起美花石斛香气形成的主要挥发性化合物是萜类,尤其是单萜类。Yang等(2022)通过香气提取物稀释分析(AEDA)结合气相色谱/嗅觉质谱(GC/O-MS)从铁皮石斛中鉴定出34种挥发物,其中18种化合物被确认为关键气味物质,包括1-辛烯-3-醇、己醛、壬醛、苯乙醛、芳樟醇、4-氧代异佛尔酮、茶螺旋酮、水杨酸甲酯等。吴君楠等(2023)采用SPME-GC-MS技术对比7种石斛
23、属植物花朵中的挥发性成分,结果表明花朵种类不同其主要挥发性成分和各成分含量也有差异。【本研究切入点】至今对于紫瓣石斛的研究主要集中在多糖累积规律(肖丽君等,2017)、杂交亲和性(王栋等,2019)和遗传资源分析(张萌等,2022)等方面,而关于珍珠石斛的研究鲜见报道,针对这2个石斛品种不同花器官的香气成分研究也相对较少。【拟解决的关键问题】采用SPME-GC-MS 技术对紫瓣石斛和珍珠石斛不同花朵部位(萼片、唇瓣、花瓣和蕊柱)的香气成分进行分析,挖掘不同部位的花香特征,了解香气成分的差异性,为后续芳香花卉育种及探索花香分子机制提供理论依据。1材料与方法1.1试验材料供试材料为紫瓣和珍珠2个石
24、斛品种,分别为浓香型和清香型,香味区别明显。于2022年5月20日晴天上午9:0010:00在广西亚热带作物研究所花卉中心基地,选择长势良好、开花繁茂植株,分别采集不少于10株的盛花期紫瓣和珍珠石斛鲜花,以供萼片、唇瓣、花瓣和蕊柱等不同花器官香气成分检测分析(图1)。主要仪器设备:气质联用仪,Trace 1300气相色谱仪,质谱仪TSQ 9000,配有DB-5MS弹性石英毛细管柱(30 m0.25 mm0.25 m)(美国赛默飞世尔科技公司);SPME手动进样手柄,50/30 mDVB/CAR on PDMS萃取头,TALBOYSA数显型磁力加热搅拌器(上海安谱实验科技股份有限公司);电子天平
25、JJ500(常熟市双杰测试仪器厂)。1.2样品处理将采集到的石斛鲜花萼片、花瓣、唇瓣和蕊柱4个部位花器官,用干净的不锈钢剪刀剪碎,采用四分法选取1.0 g置于15 mL顶空进样瓶内,放置于数显型磁力加热搅拌器加热板上,选择45 加热并保持平衡30 min,使用50/30 m DVB/CAR on PDMS萃取头进行石斛花香物质的HS-SPME。采用GC-MS技术检测分析石斛盛花期不同部位花器官的香气成分。1.3色谱条件载气为氦气(纯度99.999%),进样模式为手动进样,延迟0.5 min,进样口温度220,采用程序升温:初始温度50、保持2 min,以5/min的速率升至240,保持6 mi
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