桂花不同组织器官挥发物质特征

桂花不同组织器官挥发物质特征摘要:采用固相微萃取结合气相色谱(质谱连用仪(SPME-GC-MS)分析桂花花冠、花蕊、花托、花萼及叶片挥发性物质，其目的是评价桂花不同器官挥发性物质的变化特征。花冠主要成分为?-芳樟醇、反式-氧化芳樟醇、叶醛、?-紫罗兰酮、?-紫罗兰酮、薰衣草醇、己醛和(Z)-乙酸叶醇酯;花蕊主要成分为安息香醛、?-芳樟醇、?-紫罗兰酮、薰衣草醇、反式-氧化芳樟醇、?-紫罗兰酮、2-辛酮和己醛;花托主要成分为青叶醇、(Z)-乙酸叶醇酯、己醛、顺式-罗勒烯、叶醛、?-芳樟醇、反式-氧化芳樟醇、薰衣草醇和?-紫罗兰酮;花萼和叶片主要成分为已醛、叶醛和(Z)-乙酸叶醇酯，这些物质在花冠、花蕊、花托、花萼及叶片中具有相对稳定的组成、含量及比例关系，但在不同组织器官中存在差异。结果显示不同组织器官中挥发性物质的组成、含量及比例关系可能具有与其形态结构特征相适应的生理、生态和协同进化的功能。关键词:桂花;气相色谱-质谱联用仪(GC-MS);挥发性物质;特征中图分类号:O657．63文献标识码:A植物次生代谢产物在提高自身保护和生存竞争能力、协调与环境关系方面发挥重要作用。植物为了健康生长，次生代谢产物在其组织中保持一定组成、含量及相对稳定的比例关系，但是，解释目前植物次生代谢产物在组织中的分布格局的细微结构及变化，还需进一步认识和完善植物次生代谢产物的组成、含量及比例关系以及它们之间的相互作用。挥发性物质是重要的植物次生代谢产物，分布于植物不同组织器官中，具有包括化感，自我防卫，与昆虫协同进化等重要的生理、生态及其协同进化功能。花作为重要的植物生殖器官，其形态和结构对物种繁衍具有重要作用，并且能代谢累积大量的挥发行物质，如吸引昆虫授粉，吸引天敌抵抗害虫危害等，然而，这些物质的组成、含量及比例关系是否在花各器官中均匀分布，还是与花器官形态结构有某种适应性，其相关的报道还十分有限。桂花Osmanthusfragrans是木樨科常绿灌木或乔木，主要分布于四川、云南、广西、广东、湖南、贵州、湖北、江西以及安徽等地。其含多种挥发性物质使得香气清可绝尘，浓能溢远而文明于世，并且用于化妆品、香料以及多种美食;也是传统的中药材，具有抗氧化、抗菌、抗炎、抗癌及抗免疫等多种生物活性。这些重要功能和作用促使人们聚焦在药效及香精香料和化妆品等方面研究，从而推动桂花挥发性物质的广泛认识，并取得一定研究成果。目前，桂花挥发性物质研究主要聚焦在桂花品种、采花时间等因素对鲜花挥发性化学成分品质的影响，其目的主要是基于桂花加工品质。而其花各器官中挥发物质的分布状况以及与其相互联系的相关研究未见报道。因此，本文通过固相微萃取结合气相色谱(质谱连用仪(SPME-GC-MS)分析桂花不同组织器官中挥发性物质的组成、含量及比例关系，阐明挥发性物质在花不同器官中的分布状况，探讨挥发性物质与器官的相互联系。1、材料与方法1．1、仪器与材料手动固相微萃取进样器和二乙烯基苯-碳分子筛-聚二甲基硅氧烷(DVB-CAR-PDMS,75靘)萃取纤维头均由美国Supelco公司制造;日本岛津公司生产的GCMS-QP2010气质联用仪;色谱柱：Fac-torFourTM:CapillaryColumnVF-5ms,30mX0.25mmX0.25靘。样品采于贵州师范大学校园内，经贵州师范大学生命科学院余正文教授鉴定，将采集桂花的花冠、花托和花蕊分别置于样品瓶中密闭，在4C下冰箱中保存。1.2、样品的顶空固相微萃取(HS-SPME)萃取纤维头在分析前，根据生产厂家使用说明，在分析条件下老化，老化温度：220°C;时间为40min。根据实验设计，取约0.1g样品加入到4mL顶空瓶中密闭，然后置于水浴锅中水浴，温度为：60C，将萃取纤维头插入顶空瓶中吸附，吸附平衡时间为：50min。然后立即把SPME注入到GC进样口中在220C下进行解吸，解吸时间为3min。在每次取样之前，纤维头在220C下在GC进样口活化5min。1.3、GC-MS分析条件GC条件：色谱柱：FactorFourTM:CapillaryCol-umnVF-5ms，30mX0.25mmX0.25靘，Partnumber:CP8944;载气：高纯度氦气(99.999%);流速：0.60mL•min—1;进样口温度：230C;分流比：10：0;升温程序：40C,保持5min，以6C・min—1升温至210C,保持10min。MS条件：EI:70eV;离子源温度：200C，离子源电压：1.2KV;GC-MS传输线温度：250C,扫描范围m/z:33〜450。定性和定量分析：挥发性物质的定性主要通过其色谱峰与数据库(NIST27及NIST147)检索的可信度、文献资料比较。离子流产生是依靠化合物的特征，以此定量是不完全真实，但是，GC-MS获得的结果适用于研究植物生物变化特征以及不同组织的次生代挥发性物质的比较。定量分析基于相对峰面积归一法的百分比表示各组分的相对含量。4、统计分析所有分析样品均3次重复实验，数据采用Excel和SPSS18.1软件统计和分析。实验结果的数据均为3次重复数据的平均值。2、结果与分析结果表明花冠、花蕊和花托的挥发性化学成分有显着的差异，花冠和花蕊中?-芳樟醇、反式—氧化芳樟醇、?-和?-紫罗兰酮以及薰衣草醇为主要成分，这些物质的释放具有明显的化感作用，安息香醛在花蕊具有较高的含量，在花冠和花托中含量很少。花托中己醛、叶醛、顺式—罗勒烯、叶烯醇和(Z)—乙酸叶醇酯具有较高的含量，而在花蕊含量很少。这些物质的组成、含量及比例关系在花冠、花蕊和花托中的差异分布，说明其挥发性物质的组成、含量及比例关系可能与花的形态结构特征具有相适应的生理、生态以及协同进化功能。不同时间同株桂花花冠、花蕊和花托的挥发性物质分析，结果显示花冠、花蕊和花托挥发性物质的含量在不同时间呈现差异，并且有些物质的含量差异显着。花冠中?-芳樟醇、反式—氧化芳樟醇和叶醛在早上和下午的含量分别为37.69和44.10%、18.29和14.15%以及8.99和11.19%，其差异显着，并且叶醛和？-芳樟醇的含量为：下午>早上，而反式－氧化芳樟醇则相反，其他物质含量差异不显着;花蕊中叶醛、安息香醛、?-芳樟醇、反式－氧化芳樟醇、薰衣草醇、？-紫罗兰酮和？-紫罗兰酮在上午和下午其含量分别为0.23和16.31%、20.76和26.00%、18.59和23.22%、6.71和8.39%、10.30和13.43%、3.36和8.85%以及12.36和15.44%，差异显着，并且其含量均为：下午>下午，安息香醛在上午和下午的含量变化差异极显着；花托中叶醛和（Z）-乙酸叶醇酯在上午和下午的含量分别为10.18和33.32%、13.56和18.81%，差异显着，其含量为：下午>上午，而其他物质的含量差异不显着。植物中挥发性物质的产生与植物生长的环境因素（如水、光、化学物质、营养、温度等）密切相关，由于桂花的生长受到温度、湿度、紫外线等外界环境、生态因素变化的影响以及由于生理需要受到生理因素的调控，可能导致这些挥发性物质在不同时间其含量差异，并且有些物质其含量差异显着，因而表现出在花冠、花蕊和花托中挥发性物质的分布差异。不同株桂花的花冠、花蕊和花托的挥发性物质的含量统计分析见图2，统计分析花冠、花蕊和花托的挥发性物质的组成、平均含量及比例关系分别与单株的挥发性物质组成好、含量及比例关系的分布趋势基本一致，如？-芳樟醇在花冠和花蕊为主要成分，而在花托中含量较少，安息香醛在花蕊中为主要成分，花托中己醛、叶烯醇和（Z）-乙酸叶醇酯为主要成分，在花冠和花蕊中含量较少。在花冠、花蕊和花托中挥发性物质分别形成相对稳定的组成、含量及比例关系，表明是受遗传因素的调控，而外界因素（包括环境、生态和生理等）诱导这些成分含量显示一定的差异，挥发性物质在花冠、花蕊和花托表现出分布差异的状况，这可能暗示受遗传环境以及生态因素影响的挥发性物质在花冠、花蕊和花托中具有相对稳定的组成、含量及比例关系是与桂花不同组织器官的形态结构特征所具有的功能相适应。导致其挥发性物质的分布差异。不同植株桂花花萼和叶片的挥发性物质分布的统计分析，其花萼和叶片中已醛、叶醛和（Z）-乙酸叶醇酯的含量占主要成分并且有含量分别为11.21和6.04%、57.49和40.6%以及29.34和26.7%，而其他挥发性物质含量较少，与花冠和花蕊含量差异显着，这表明叶片和花萼挥发性物质相对一致的组成，含量及相对稳定的比例关系，与花冠和花蕊挥发性物质组成、含量及比例关系的显着差异，也可能暗示在叶片和花萼中的挥发性物质具有与花冠和花蕊不同生理生态功能。花托的挥发性物质的