不同梅花品种花香成分鉴定与分析.pdf
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1、不同梅花品种花香成分鉴定与分析杨钰1,2,3,王艺光1,2,3,董彬1,2,3,肖政1,2,3,赵宏波1,2,3(1.浙江农林大学风景园林与建筑学院,浙江杭州311300;2.浙江农林大学浙江省园林植物种质创新与利用重点实验室,浙江杭州311300;3.浙江农林大学南方园林植物种质创新与利用国家林业和草原局重点实验室,浙江杭州311300)摘要:【目的目的】比较梅花 Prunus mume 不同品种间的花香成分差异,了解梅花花香成分组成,为梅花花香代谢途径关键酶基因挖掘和分子育种提供参考。【方法方法】以不同品种群为材料,采用顶空固相微萃取法和气相色谱质谱联用技术(HS-SPME-GC-MS)测
2、定了 20 个梅花品种的花香成分,明确梅花花香的特征香气物质,分析梅花不同品种群的花香成分及相对含量差异,并按照花香成分组成对梅花品种进行聚类分析。【结果结果】在 20 个梅花品种中共鉴定出 43 种挥发物,其中苯环/苯丙烷类化合物种类最多且相对含量最高,在梅花各品种中的相对含量均高于 85%。乙酸苯甲酯、苯甲醇、丁子香酚、甲基丁香酚、苯甲醛和肉桂醇是梅花花香的主要成分,朱砂和宫粉品种群花香化合物数量最多,其次是跳枝和绿萼品种群,玉蝶和垂枝品种群花香化合物数量较少。聚类分析表明:根据花香成分的种类及相对含量,20 个梅花品种可分为 5 类。【结论结论】梅花不同品种群的香气成分及其相对含量均有差
3、异,不同花香成分对不同品种梅花香气的贡献也有差异。图 1 表 11 参 28关键词:梅花;品种;花香成分中图分类号:S685.17文献标志码:A文章编号:2095-0756(2024)02-0262-13IdentificationandanalysisoffloralscentcompoundsofPrunus mumecultivarsYANGYu1,2,3,WANGYiguang1,2,3,DONGBin1,2,3,XIAOZheng1,2,3,ZHAOHongbo1,2,3(1.CollegeofLandscapeandArchitecture,ZhejiangA&FUniversit
4、y,Hangzhou311300,Zhejiang,China;2.ZhejiangProvincialKeyLaboratoryofGermplasmInnovationandUtilizationforGardenPlants,ZhejiangA&FUniversity,Hangzhou 311300,Zhejiang,China;3.Key Laboratory of National Forestry and Grassland Administration onGermplasm Innovation and Utilization for Southern Garden Plant
5、s,Zhejiang A&F University,Hangzhou 311300,Zhejiang,China)Abstract:Objective This study,with a comparison of the different floral scent compounds of differentcultivarsofPrunus mume,isaimedtoinvestigatethefloralcompositionofP.mumesoastolayafoundationforminingthekeyenzymegenesinthepathwayoffloralaromam
6、etabolismandmolecularbreedinginthefuture.MethodWith20cultivarsof P.mumefromdifferentgroupsselectedasexperimentalmaterials,headspacesolidphasemicroextractionmethodandgaschromatography-massspectrometry(HS-SPME-GC-MS)were employed to determine the floral components of 20 cultivars of P.mume and identif
7、y thecharacteristicaromasubstancesofP.mumebeforeananalysiswasconductedofthefloralcomponentsandrelativecontentdifferencesofP.mumeindifferentcultivarsgroupswhereasaclusteranalysiswasconductedof收稿日期:2023-05-05;修回日期:2023-08-03基金项目:浙江省农业新品种选育重大科技专项(2021C02071);国家重点研发计划项目(2019YFD1001505)作者简介:杨钰(ORCID:0009
8、-0008-7942-0476),从事梅花育种研究。E-mail:。通信作者:赵宏 波(ORCID:0000-0003-4714-8240),教 授,博 士,从 事 观 赏 植 物 遗 传 育 种 研 究。E-mail:浙江农林大学学报,2024,41(2):262274Journal of Zhejiang A&F Universitydoi:10.11833/j.issn.2095-0756.20230279thecultivarsinaccordancewiththefloralcomponents.ResultAtotalof43volatileswereidentifiedfrom2
9、0cultivarsofP.mume,amongwhichbenzene/phenylpropanecompoundswerethemostdiverseandhadthehighestcontent,andtheirrelativecontentinallcultivarswashigherthan85%.Amongthevolatiles,thebenzylacetate,benzyl alcohol,eugenol,methyl eugenol,benzaldehyde and cinnamyl alcohol were the maincomponentsofP.mumeflowerf
10、ragrance,thenumberoffloralcompoundsinCinnabarPurpleandPinkDoublegroup was the highest,followed by that in Versicolor and Green Calyx group,and the number of floralcompoundsinAlboplenaandPendulousMeigroupwasrelativelysmaller.Clusteranalysisshowedthat20cultivarsofP.mumecouldbedividedinto5categoriesacc
11、ordingtothetypesandcontentsoffloweraromacomponents.ConclusionThearomacomponentsandrelativecontentsofdifferentcultivarsofP.mumeweredifferent,sowasthecontributionofdifferentfloralcomponentstothearomaofdifferentcultivarsofP.mume.Ch,1fig.11tab.28ref.Key words:Prunus mume;cultivars;floralscentcompounds梅花
12、 Prunus mume 为蔷薇科 Rosaceae 李属 Prunus 植物,是中国十大传统名花之一,具有悠久的栽培和应用历史1。与李属其他植物相比,梅花具有独特的香气2。梅花品种繁多,目前在全世界范围内已登录 486 个梅花品种3。陈俊愉等4提出了梅花分类的新方案,将梅花分为 11 个品种群,其中有 9 个品种群来源于原真梅系,其余 2 个品种群来源于梅的种间杂交。梅花不同品种具有不同的香气,这些香气成分对香精、香料工业具有潜在的应用价值56。植物花香是花朵散发出的挥发性低分子量化合物,这些物质不仅能参与植物体内的次生代谢,还能在植物抵御外来侵略方面起到作用7。迄今为止,已鉴定了超过 21
13、00 种天然花香物质89。按照花香物质的代谢途径,可将其分为萜烯类化合物、苯丙烷类/苯环型化合物和脂肪族化合物三大类10。蔷薇科植物主要释放苯环及苯丙烷类化合物,如苯甲醛、苯甲醇、乙酸苯甲酯、苯甲酸苯甲酯、丁子香酚、异丁子香酚等11。植物种类不同,其花朵释放的挥发物种类与含量也不同,产生的香气也具有植物个体特异性12。梅花香气物质在不同品种间具有一定的差异,在梅花中共鉴定出几十种化合物,最主要的香气物质包括乙酸苯甲酯、丁子香酚、苯甲醛、苯甲醇、乙酸肉桂酯等1317。然而,不同梅花品种的花香多样性尚未被确定。鉴于此,本研究采用顶空固相微萃取法(HS-SPME)结合气相色谱-质谱(GC-MS)对
14、6 个品种群 20 个梅花品种的花香成分差异进行研究,筛选对梅花花香有较大贡献特征的香气物质,以期为梅花花香的代谢释放机制研究和深度经济价值(如精油、梅花茶等)开发提供参考。1材料与方法1.1材料与试剂所有梅花品种保存于浙江农林大学梅花种质资源圃。选取株龄相同、长势一致的梅花品种,共20 个品种,6 个品种群。其中:朱砂品种群有 6 个品种,分别为晨晖朱砂ChenhuiZhusha粉红朱砂FenhongZhusha红颜朱砂HongyanZhusha先春朱砂XianchunZhusha银红朱砂YinhongZhusha大盃DaBei;宫粉品种群有 5 个品种,分别为粉皮宫粉FenpiGongfe
15、n粉晕宫粉FenyunGongfen晓红宫粉XiaohongGongfen早花宫粉ZaohuaGongfen春意早宫粉ChunyizaoGongfen;绿萼品种群有 3 个品种,分别为变绿萼BianLve小绿萼XiaoLve素玉绿萼SuyuLve;玉蝶品种群有 3 个品种,分别为乔妆玉蝶QiaozhuangYudie月光玉蝶YueguangYudie长蕊玉蝶ChangruiYudie;垂枝品种群有 1 个品种,为单粉垂枝DanfenChuizhi;跳枝品种群有 2 个品种,分别为单粉跳枝DanfenTiaozhi和筋入春日野Jinruchunriye。所用试剂为 C7C30 正构烷烃混合标准品
16、(Sigma 公司,德国)。1.2香气成分测定用镊子取下 3 朵盛开期的梅花,将其快速转移至 22mL 的采样瓶,封口膜密封瓶盖,平衡 10min,将固相微萃取 SPME 纤维头(Supelco 公司,美国)插入花朵上方 2cm 处的采样瓶中吸附 30min。将吸附第 41 卷第 2 期杨钰等:不同梅花品种花香成分鉴定与分析263完花香的萃取头插入 GC-MS 联用仪的进样口进行分析,3 次平行重复实验。GC-MS 分析条件:色谱柱HP-5MS(30.00m250.00m0.25m),载入氦气,流速 1.2mLmin1;起始柱温为 45,保持 3min,以 5min1升至 120,然后以 6m
17、in1升温至 260,保持 3min,离子电离能量 70eV,离子阱温度为 230。每个品种 3 次生物学重复。1.3数据分析在相同分析条件下,测定 C7C30 正构烷烃混合标准品,计算待鉴定化合物的保留指数,并结合GC-MS 联用仪计算机的 NIST05a.L/NIST11.L 标准谱库自动检索分析各组分。保留指数计算公式18为IR=100n+100(ttn)/(tn+1tn)。其中:IR为保留指数,n 和 n+1 分别为目标化合物出峰前后正构烷烃的碳原子数,tn和 tn+1分别为相应正构烷烃的保留时间,t 为待鉴定化合物在谱图中的保留时间(tnttn+1)。依据总离子流各色谱峰平均峰面积,
18、并通过面积归一化方法计算各香气成分的相对含量。通过文献查找主要花香化合物的香气阈值,结合花香化合物的相对含量计算其香气贡献值,相对含量与香气阈值的比值即为香气贡献值。使用 Origin2021 绘制花香成分的聚类分析图。2结果与分析2.1不同梅花品种挥发性成分的分类在 20 个梅花品种中共鉴定出 43 种挥发性成分,包括苯环/苯丙烷类化合物 23 种,萜烯类化合物 7 种,脂肪酸衍生物 9 种,烷烃类 4 种(表 1)。朱砂品种群检测到的成分最多,有 35 种,包括苯环/苯丙烷类 16 种,萜烯类 7 种,脂肪酸衍生物 9 种,烷烃类 3 种;宫粉品种群共检测到 30 种成分,包括苯环/苯丙烷
19、类 20 种,萜烯类 4 种,脂肪酸衍生物3 种,烷烃类 3 种;玉蝶品种群共检测到 20 种成分,包括苯环/苯丙烷类 13 种,萜烯类 3 种,脂肪酸衍生物 4 种;绿萼品种群共检测到 23 种成分,包括苯环/苯丙烷类 15 种,萜烯类 3 种,脂肪酸衍生物 5 种;跳枝品种群共检测到 28 种成分,包括苯环/苯丙烷类 15 种,萜烯类 6 种,脂肪酸衍生物 7 种;垂枝品种群共检测到 17 种成分,包括苯环/苯丙烷类 9 种,萜烯类 4 种,脂肪酸衍生物 4 种。不同类型化合物的相对含量也存在较大差异,苯环/苯丙烷类的相对含量最高,为 87.01%99.87%,脂肪酸衍生物的相对含量为 0
20、6.95%,萜烯类物质的相对含量为06.15%。2.2不同梅花品种群的花香成分组成差异2.2.1朱砂品种群梅花香气成分如表 2 所示:晨晖朱砂中乙酸苯甲酯(44.97%)、苯甲醇(41.83%)、丁子香酚(5.98%)和苯甲醛(2.84%)等相对含量较高。粉红朱砂与晨晖朱砂相似,其最主要的花香成分为乙酸苯甲酯(48.25%)、苯甲醇(34.21%)、丁子香酚(5.25%)和苯甲醛(5.24%)等。红颜朱砂中苯甲醇(72.86%)、丁子香酚(7.37%)、肉桂醇(5.97%)和苯甲醛(5.61%)等相对含量较高。先春朱砂中苯甲醇(63.15%)、肉桂醇(13.67%)、苯甲醛(8.72%)和丁子
21、香酚(7.59%)等相对含量较高。银红朱砂的挥发性成分为乙酸苯甲酯(50.48%)、苯甲醇(39.96%)和丁子香酚(3.93%)等相对含量较高。大盃中乙酸苯甲酯(25.56%)、苯甲醛(17.53%)、草蒿脑(12.44%)、丁子香酚(10.50%)、4-(2-丙烯基)苯酚(9.66%)和乙酸-2-己烯酯(4.63%)等相对含量较高。对梅花香气贡献率(表 3)的计算发现:-紫罗兰酮、肉桂醇、丁子香酚和甲基丁香酚对朱砂品种群梅花的香气的贡献率较高。由于-紫罗兰酮的香气阈值很低,所以其在梅花花朵香气中的贡献率最高。2.2.2宫粉品种群梅花香气成分如表 4 所示:粉皮宫粉中苯甲醇(53.90%)、
22、肉桂醇(16.19%)、苯表1不同梅花品种群的挥发性成分类型及相对含量Table1Category and relative content of volatile components in sixcultivargroupsofP.mume品种群苯环/苯丙烷类/种萜烯类/种脂肪酸衍生物/种烷烃/种总数/种朱砂1679335宫粉2043330玉蝶133420绿萼153523跳枝156728垂枝94417总数/种2379443总相对含量/%87.0199.8706.1506.9500.18说明:表示未检测到。264浙江农林大学学报2024 年 4 月 20 日甲醛(11.44%)和丁子香酚(9
23、.35%)等相对含量较高。粉晕宫粉与粉皮宫粉相似,其中苯甲醇(54.94%)、肉桂醇(19.83%)、丁子香酚(9.57%)和苯甲醛(5.10%)等是其主要的花香成分。晓红宫粉表2朱砂品种群花香成分及其相对含量Table2AromaticcompoundsandtherelativecontentofCinnabarPurplegroupofP.mume化合物保留指数相对含量/%晨晖朱砂 粉红朱砂 红颜朱砂 先春朱砂 银红朱砂大盃对二甲苯p-xylene8962.750.573.080.372.080.783.240.881.640.455.201.61苯甲醛benzaldehyde9732.
24、841.245.244.445.613.088.725.641.180.2517.531.20苯甲醇benzylalcohol104141.831.6734.211.5772.865.6463.158.1539.962.625.781.69乙酸苯甲酯benzylacetate117144.974.9148.253.641.160.121.470.1650.483.1625.568.21水杨酸甲酯methylsalicylate11970.080.07草蒿脑estragole12010.080.040.260.1012.443.573,4-二甲氧基甲苯3,4-dimethoxytoluene12
25、420.070.053-苯丙醇3-phenylpropanol12330.370.180.400.134-(2-丙烯基)苯酚phenol-4-(2-propenyl)-12550.160.090.220.070.210.089.663.34反式肉桂醛cinnamaldehyde,(E)-12720.350.110.750.290.070.06肉桂醇cinnamylalcohol13071.360.585.971.6713.674.181.040.48丁子香酚eugenol13605.982.005.251.617.371.957.591.373.930.7110.501.68丁酸-3-苯丙酯3
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