紫蘇葉揮發油組分和化學型影響因素探究Ⅲ
——異地栽培

潘誠，魏長玲，張琛武，郭寶林*，李衛萍，高占祥，田景

(1.中國醫學科學院 北京協和醫學院 藥用植物研究所，北京 100193；2.輝瑞投資有限公司，北京 100010；3.甘肅省正寧縣現代農業示范園區，甘肅 正寧 745000)

紫蘇在中國分布范圍廣泛，其生長環境差別也很大。紫蘇根據葉揮發油中的主要成分，可分為主要含紫蘇醛(perilladehyde)的紫蘇醛型(PA型)，主要含紫蘇酮(perillaketone)的紫蘇酮型(PK型)(有時含有一定的異白蘇烯酮isoegomaketone，并根據異白蘇烯酮的含量分為不含或者僅含有1%～5%異白蘇烯酮的PK-I型，和含有較多異白蘇烯酮的PK-II型)，主要含紫蘇烯(perillene)的紫蘇烯型(PL型)，主要含香薷酮(elsholtzia ketone)的香薷酮型(EK型)，以及主要含有苯丙烯類化合物的苯丙烯型(PP型)，國內資源中普遍存在PA型和PK型，而PL型、EK型和PP型相對稀少[1-3]。本研究組前期對國內紫蘇資源調查和化學型進行了歸類分析，研究了PA、PK(PK-II)和PL三種化學型各1份種質在不同發育期以及葉的不同成熟程度對揮發油組分影響[2-5]，本論文選擇了包括PA、PK、PL、PP、EK五種化學型(及兩類主成分兼有的混合化學型，如PAPK、PKEK)，來自于國內10個主要產區的20份紫蘇種質異地栽培后對葉揮發油成分進行比較，以探究環境條件不同對內在的揮發油組成可能產生的影響。

1 材料和方法

1.1 儀器和試劑

GC-MS(7890B-5977A)氣相質譜聯用儀器(Agilent安捷倫公司)；旋轉蒸發儀(EYELA N-1100 上海愛朗儀器有限公司)；分析天平(FA2014N型，上海精密科學儀器有限公司)；循環式真空泵(CA-1111上海愛朗儀器有限公司)；KQ-500E型超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)。

石油醚(分析純，北京化工廠)；正己烷(色譜純，fisher公司)無水乙醇(分析純，北京化工廠)。

1.2 樣品

20份不同種質的紫蘇果實，包括紫蘇變種Perillafrutescensvar.frutescens16份、回回蘇變種P.frutescensvar.crispa3份，以及野生紫蘇變種P.frutescensvar.acuta1份，由本文作者郭寶林研究員鑒定，具體信息見表1(同一個產地的多份種質形態均有所不同，編號沿用了研究組的總編號)。實驗用葉片采集自紫蘇果實在北京和甘肅兩地種植后生長的植株，于花前期采集的中部的成熟葉片，每個樣品約60個單株混合，陰干，陰涼處存放。

1.3 實驗地信息

北京實驗地：位于北京市海淀區馬連洼藥植所院內。試驗田地勢平坦，土壤類型為沙壤土，基礎肥力中等偏上。位于北緯39°47′，東經116°25′，海拔為50 m，屬于溫帶大陸性氣候，年平均氣溫8～12 ℃，年降水量600 mm。年日照時數2778 h，無霜期190 d左右。

表1 紫蘇果實來源信息表

甘肅實驗地：位于甘肅省慶陽市正寧縣現代農業示范園。試驗田地勢平坦，土壤類型為黃綿土，基礎肥力中等。位于北緯35°41′，東經108°37′，海拔為1360 m，屬于溫帶大陸性半濕潤氣候，年平均溫度8～9 ℃，年降水量460 600 mm。年日照時數2447 h，無霜期180 d左右。

2 研究方法

揮發油提取和GC-MS分析參見文獻[3]。

3 結果和討論

北京和甘肅實驗地的20份種質的葉片揮發油成分及相對含量不一一列出。經化學型比較(見表2)，發現僅有2份種質出現了化學型的變化，這2份種質的對應兩組樣品的成分對照表見表3。其他18份化學型未發生變化的種質則以化學型分類，將共有的主要成分進行了比較，參見圖1、圖2。

表2 北京和甘肅兩地種植紫蘇葉揮發油化學型對照表

表3 2個化學型變化的種質揮發油組成對比表

注：“—”表示峰面積(%)小于0.01。

圖1 PK和PA型在北京和甘肅兩地種植紫蘇葉揮發油主要成分對比圖

圖2 PL和PP型在北京和甘肅兩地種植紫蘇葉揮發油主要成分對比圖

3.1 化學型發生改變

2份種質化學型發生變化，種源均來自河北安國。編號為25和27。

25號，化學型變化為甘肅PAEK型—北京EK型。兩地共有高含量的EK型的特征性成分香薷酮或去氫香薷酮(dehydroelsholtzia ketone)，只是甘肅實驗地種質有高含量紫蘇醛(27.48%)而北京實驗地的種質不含有紫蘇醛，其余多個成分也比較相關，如石竹烯(caryophyllene)、葎草烯(humulene)、大根香葉烯(germacrene D)。

27號，化學型變化為甘肅EKPA型—北京PAPK型。兩地共有高含量的PA型特征性成分紫蘇醛，及其他代謝相關成分trans-Shisool、1-辛烯-3-醇(2-(1-buten-3-yl)-)和芳樟醇(linalool)。但在另外的主要成分中，北京實驗地葎草烯和大根香葉烯D 含量較高，而甘肅實驗地α-法呢烯(α- farnesene)更高；

由于河北安國紫蘇種植歷史在幾個種源中最為久遠，且當地種植習慣未將不同種質隔離栽培而是多種種質相鄰種植，因此導致這些種質中存在與主要化學型特征成分相關的基因可能處于雜合狀態，表現上也出現了因環境影響的成分組成多變性。

3.2 化學型未發生改變

PK型(13份種質，5，7，8，9，23，32，35，43，44，45，46，47，50)，核心成分紫蘇酮在甘肅種質中相比更高一些，但與北京種質相差不大，個別種質例外(23，32，且二者紫蘇酮含量均低于50%)。其中23號石竹烯含量北京明顯少于甘肅(28.99%，46.62%)，同時甘肅蛇麻烯(humulene)含量偏高，而北京則單萜類薄荷酮(piperitone)含量偏高。32號北京樣品未檢測到異白蘇烯酮含量(屬于PK-I亞型)，而甘肅樣品異白蘇烯酮含量極高(40.64%)(PK-II亞型)，而7號兩份種質同為PK-II型，但是異白蘇烯酮的含量也是甘肅樣品稍高于北京，而35號、50號兩份PK-II型種質則在兩地的異白蘇烯酮含量變化不大。

整體分析，北京和甘肅兩個實驗地的種質的其他主要成分中均有石竹烯(1.28%～46.62%)，其余成分中主要區別在于倍半萜類(如α-佛手柑油烯(α-bergamot)、葎草烯、石竹烯氧化物(caryophyllene oxide))或部分單萜類成分(如薄荷酮)和苯丙烯類成分(如肉豆蔻醚(myristicin)、芹菜腦(apiol))，成分的種類或相對含量都可能存在差異。

PA型(1份種質，48)，參見圖1。其主要成分種類相同，均為紫蘇醛、D-檸檬烯、石竹烯成分，兩地主要成分相對含量也較接近。

PL型(2份種質，22，49)兩地揮發油主要成分對比情況見圖2。兩份種質均以紫蘇烯(54.51%～81.84%)、石竹烯(10.47%～12.39%)為主要成分。

PP型(2份種質，18，24)兩地揮發油主要成分(相對含量在前3位)對比情況見圖2。18號種質主要成分均為芹菜腦、石竹烯，北京種質主要成分相對含量較甘肅高，24號種質主要成分為肉豆蔻醚、石竹烯，兩地種質中石竹烯相對含量差別不大，肉豆蔻醚成分甘肅種質相對含量較北京高。

4 小結

甘肅和北京實驗地的氣候地理環境差異有一些，但并不是很大。然而因為環境差異而導致的揮發油組分的差異，在不同種質中則表現出很大的區別。從已有的數據看，因主要成分變化而導致的化學型變化的情況較少(2/20)，大多數情況紫蘇種質不會因為環境的變化導致化學型的改變(同為PK型的兩個亞型之間會產生變化)。

其中25和27號兩份種質出現了化學型的改變，但其結果均有一定的相關性。結合分析其種源河北安國混雜種植的情況，表明當種質主要化學型特征成分相關的基因處于雜合狀態時，容易導致栽培環境變化而引起揮發油成分組成的多變。

植物次級代謝產物是在各種誘導因子或信號分子的作用下產生的，在植物適應環境和克服脅迫因素中起著重要作用。有研究顯示唇形科植物揮發油的數量和質量不僅取決于遺傳因素和植物的發育階段，也與環境因素息息相關，因為環境因素可以影響植物代謝過程中生化途徑和生理過程，從而影響揮發油的生物合成[6]。而紫蘇在生長過程中各種環境因子與揮發油合成過程之間的對應關系有待深入研究。

[1] Ito M.Studies onPerillarelating to its essential oil and taxonomy[M].Phytochemistry research progress.New York：Nova Science Publishers，2008：13-30.

[2] 魏長玲，郭寶林.紫蘇葉揮發油的不同化學型及研究進展[J].中國中藥雜志，2015，40(15)：32-39.

[3] 魏長玲，郭寶林，張琛武，等.中國紫蘇資源調查和紫蘇葉揮發油化學型研究[J].中國中藥雜志，2016，41(10)：1823-1834

[4] 魏長玲，張琛武，郭寶林，等.紫蘇葉揮發油化學型和組分影響因素探究Ⅰ——不同生長發育期[J].中國中藥雜志，2017，42(4)：712-718.

[5] 魏長玲，張琛武，郭寶林，等.紫蘇葉揮發油組分和化學型影響因素探究Ⅱ-葉片不同成熟度[J].中國現代中藥，2017，19(8)：1170-1175，1186.

[6] Shahram Sharafzadeh，Mahdi Zare.Influence of Growth Regulators on Growth and Secondary Metabolites of Some Medicinal Plants from LamiaceaeFamily[J].Advances in Environmental Biology，2011，5(8)：2296-2302.