外源茉莉酸甲酯對溫室牡丹‘洛陽紅’揮發(fā)性成分及含量的影響*

牛童非 薛 嫻 郭麗麗 郁 敏 張晨潔 徐鑫傲 李瑞雅 侯小改

（1. 河南科技大學農(nóng)學院 洛陽 471023；2. 洛陽職業(yè)技術學院 洛陽 471000）

花型、花色和花香是觀賞花卉的3 個重要表觀特征，也是評定花卉觀賞價值的主要指標，其中花香是觀賞植物的重要審美指標之一（陳秀中等，2001；李瑩瑩，2012），也是影響消費者選擇的重要因素（Sextonet al.，2005）。植物花朵釋放的香味在昆蟲授粉、香料香精工業(yè)、醫(yī)療保健等方面有重要應用價值（李海燕等，2018；趙印泉等，2011）。牡丹（Paeonia suffruticosa）作為候選國花，是我國特有芳香植物，素有“花中之王”美稱，花大、色艷、香濃，具有很高的觀賞、藥用和食用價值（Wanget al.，2019；Liet al.，2022）。其中，牡丹品種‘洛陽紅’顏色艷麗、花香濃郁且花期較早，是目前市場上催花效果最好的品種之一，人們常將其作為年宵花置于室內(nèi)觀賞。但由于溫室牡丹‘洛陽紅’花香過于濃郁，其觀賞效果大大降低，且會使部分人感到不適。

茉莉酸甲酯（methyle jasmonate, MeJA）是茉莉酸類激素（JAs）的主要成員之一（陳燕瓊等，2018），是一種天然的植物生長調(diào)節(jié)劑，具有對人體無毒、環(huán)境友好的特點，可參與調(diào)控植物次生代謝物合成以及花和果實風味（劉夢溪等，2021）。外源噴施不同濃度的茉莉酸甲酯可促進或抑制萜類化合物等次生代謝物，如周金鑫等（2019）用0.25%茉莉酸甲酯溶液噴灑玫瑰植株后分析不同發(fā)育時期的花朵香氣成分及含量，得出外源茉莉酸甲酯對玫瑰（Rosa rugosa）花香成分釋放有明顯促進作用的結(jié)論；吳琦等（2018）發(fā)現(xiàn)經(jīng)200、600 μmol·L-1的茉莉酸甲酯處理后，西伯利亞百合（Liliumspp.）揮發(fā)物總釋放量比對照顯著升高，而50 μmol·L-1的茉莉酸甲酯處理則引起揮發(fā)物釋放量明顯下降。目前，周海梅等（2008）、Liet al.（2012）、李瑩瑩（2013）和Niu 等（2022）鑒定了不同品種、不同開花時期的牡丹揮發(fā)性成分，王娟（2014）也探究過外源一氧化氮對溫室牡丹‘二喬’揮發(fā)性成分種類及含量的影響，但對外源茉莉酸甲酯如何影響溫室牡丹花揮發(fā)性成分的影響還未見研究報道。

本研究運用動態(tài)頂空吸附法，結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術，鑒定溫室牡丹‘洛陽紅’4 個開花時期的揮發(fā)性成分，同時檢測用外源茉莉酸甲酯溶液噴施過的溫室牡丹‘洛陽紅’植株在不同開花時期的牡丹花揮發(fā)性成分及含量，探索改善溫室牡丹的香氣成分的方法，為進一步研究和利用牡丹花香提供理論依據(jù)，為提高牡丹的經(jīng)濟價值提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選取生長健壯、長勢一致的5 年生溫室牡丹品種‘洛陽紅’作為試驗材料，置于溫室中進行正常水分管理，溫室內(nèi)溫度（21±1）℃。盆栽容器為棕紅色塑料花盆，盆高40 cm，直徑35 cm。本研究使用5 種不同濃度（50、100、200、300、400 μmol·L-1）的茉莉酸甲酯進行處理，茉莉酸甲酯（Sigma-Aldrich Chem. Co，純度95%）要用5%的無水乙醇溶解，噴施茉莉酸甲酯前要先剪去植株上已綻開的所有花朵，只留下處于露色期的花朵。2021 年01 月31 日上午11:00，晴，采用整株噴施法，以每株250 mL 的量均勻噴灑，設置未做任何處理的植株作為空白對照，每處理設置3 個生物學重復。于2021 年02 月02 日—02 月08 日的中午10:00—13:00 分別采集對照和5 個處理在不同開花時期（初開期、半開期、盛開期、衰敗期）的花香樣本。以上全部選擇長勢、花朵大小及開放程度一致的牡丹花，重復采樣3 次。

1.2 試驗方法

1.2.1 采集方法 采用動態(tài)頂空套袋吸附法進行牡丹花揮發(fā)性氣體采集。

1.2.2 檢測方法 氣相色譜條件（Agilent 8890 氣相色譜儀）：HP-5MS（0.25 mm×30 m，0.25 μm）彈性石英毛細管柱；柱流量：1.2 mL·min-1；柱溫：初溫70 ℃，保持1 min，以6 ℃·min-1的速率升溫到136 ℃，再以1 ℃·min-1的速率升溫到138 ℃，然后以2 ℃·min-1的速率升溫到150 ℃，最后以5 ℃·min-1的速率升溫到250 ℃；進樣口溫度250 ℃；載氣：高純氦氣，流速0.8 mL·min-1；進樣方式：分流進樣，分流比9∶1；進樣量：2 μL。

質(zhì)譜條件（Agilent 5977B 質(zhì)譜儀）：EI 源：70 eV；接口溫度：250 ℃；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃；EM 電壓1 247 V；掃描范圍29～386 amu。

1.3 數(shù)據(jù)分析

1.3.1 定性分析 參考張韻等（2020）的方法，將500 mg·L-1正構(gòu)烷烴混標溶液用正己烷稀釋50 倍，按以上氣相色譜條件進樣分析，記錄每個正構(gòu)烷烴對應的保留時間，并將所得的RI 值與相關文獻中的參考RI 值進行比較來進一步確定化合物。具體計算公式如下：

式中：RI 為待分析揮發(fā)性物質(zhì)的保留指數(shù)；n為待分析物前正構(gòu)烷烴的碳原子數(shù)；tx為待分析物的保留時間；tn為待分析物前正構(gòu)烷烴的保留時間；tn+1為分析物后正構(gòu)烷烴的保留時間（其中，tx在正構(gòu)烷烴tn和tn+1之間）。

經(jīng)NIST 2011 譜庫檢索，同時參考RI 值、文獻資料和相關信息，對所吸附的物質(zhì)進行定性。

1.3.2 定量分析 參考李瑩瑩等（2015）的方法，以69.32 mg·L-1癸酸乙酯的乙酸乙酯溶液為內(nèi)標，每80 μL 樣品中加入0.4 μL 的內(nèi)標溶液，根據(jù)以下公式進行定量計算。

各香氣物質(zhì)的含量(μg·g-1)＝[各香氣物質(zhì)的峰面積/內(nèi)標的峰面積]×內(nèi)標濃度(mg·L-1)×內(nèi)標體積(μL)/樣品量(g)×f (f 為各組分對內(nèi)標物的校正因子，f=1)

1.3.3 數(shù)據(jù)分析 使用SPSS 21.0 軟件進行方差分析，采用Origin 8.0 軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同開花期的各類揮發(fā)性成分種類及含量

經(jīng)譜庫檢索和人工鑒定，溫室牡丹‘洛陽紅’不同開花時期所有揮發(fā)性化合物共檢測出25 種揮發(fā)性化合物，成分種類最多的是烴類，為13 種，占總體的一半；其次是萜烯類、酯類、苯環(huán)類，均為3 種；醛類2 種；醇類最少，僅1 種。未噴施茉莉酸甲酯溶液的植株中，4 個開花時期共檢測出5 類23 種化合物；噴施過茉莉酸甲酯溶液的植株中，4 個開花時期共檢測出5 類24種化合物（表1）。

表1 不同開花時期溫室牡丹‘洛陽紅’主要揮發(fā)性成分Tab. 1 Main volatile components of Paeonia suffruticosa ‘Luoyanghong’ in greenhouse at different flowering stage

對揮發(fā)性化合物分類后進行總釋放量統(tǒng)計分析后發(fā)現(xiàn)，醛類化合物（圖1A）和醇類化合物（圖1B）平均釋放量最低，其次是萜烯類化合物（圖1C）、酯類化合物（圖1D），苯環(huán)類化合物（圖1E）和烴類化合物（圖1F）的相對較高。

圖1 茉莉酸甲酯處理后不同開花時期溫室牡丹‘洛陽紅’6 類揮發(fā)性成分含量比較Fig. 1 Comparison of six volatile components content of Paeonia suffruticosa ‘Luoyanghong’ in

對醛類化合物進行分析（圖1A）可知，噴施不同濃度的茉莉酸甲酯后，在茉莉酸甲酯濃度為50、300、400 μmol·L-1的牡丹植株中可檢測到醛類化合物。初開期時，噴施濃度為300、400 μmol·L-1處理的牡丹植株中醛類化合物低于未噴施植株，且差異顯著(P＜0.05)；半開期和盛開期時，分別在噴施濃度為300和50 μmol·L-1處理的牡丹植株中可檢測到少量醛類化合物。

對醇類化合物進行分析（圖1B）可知，僅有的1 種醇類化合物為苯乙醇，只在未噴施茉莉酸甲酯的溫室牡丹‘洛陽紅’衰敗期花中被檢測到。噴施茉莉酸甲酯溶液后，苯乙醇消失，但出現(xiàn)3 種萜烯類化合物。

對萜烯類化合物進行分析（圖1C）可知，在未噴施茉莉酸甲酯的植株花朵中未檢測到萜烯類化合物，但隨著開花進程的推進，茉莉酸甲酯溶液對萜烯類化合物的釋放表現(xiàn)出明顯的調(diào)節(jié)作用。初開期、半開期和盛開期分別有1 個、2 個和4 個濃度的茉莉酸甲酯噴施后的植株中可檢測到萜烯類化合物；而衰敗期時，5 個不同噴施濃度處理的植株中均可檢測到，但濃度間差異不顯著。濃度為400 μmol·L-1的茉莉酸甲酯溶液對4 個不同開花時期的花朵中萜烯類化合物的合成與釋放均起一定的作用。

對酯類化合物進行分析（圖1D）可知，未噴施茉莉酸甲酯的植株中酯類化合物含量在不同開花時期呈現(xiàn)先升后降的趨勢，盛開期時含量最高；噴施不同濃度的茉莉酸甲酯后，酯類化合物含量在不同開花時期呈現(xiàn)不同的趨勢：初開期時，只有噴施濃度為300 μmol·L-1處理的牡丹植株中酯類化合物含量高于未噴施植株；半開期時，茉莉酸甲酯濃度為50、100、300 μmol·L-1的牡丹植株中酯類化合物含量高于未噴施植株；盛開期時，酯類化合物含量隨濃度升高呈現(xiàn)下降趨勢，其中濃度為50、100、200 μmol·L-1的牡丹植株中酯類化合物含量略高于未噴施植株；衰敗期時，酯類化合物含量隨茉莉酸甲酯噴施濃度升高呈現(xiàn)先降后升趨勢，僅噴施濃度為400 μmol·L-1的牡丹植株中酯類化合物含量略高于未噴施植株。

對苯環(huán)類化合物進行分析（圖1E）可知，其總含量在未噴施茉莉酸甲酯的溫室牡丹‘洛陽紅’不同開花時期的變化呈先升后降趨勢，盛開期時含量最高。噴施不同濃度的茉莉酸甲酯后，該類成分含量在不同開花時期呈不同變化。初開期時，低濃度（50、100 μmol·L-1）和高濃度（400 μmol·L-1）的茉莉酸甲酯溶液都會抑制苯環(huán)類物質(zhì)的釋放，而濃度為200、300 μmol·L-1則促進該類物質(zhì)釋放；半開期和盛開期時，苯環(huán)類化合物含量稍有降低；衰敗期時，苯環(huán)類化合物在5 種濃度的茉莉酸甲酯溶液作用下含量都有所降低，其中濃度為200 μmol·L-1時差異顯著(P＜0.05)。

對烴類化合物進行分析（圖1F）可知，總含量在不同開花時期出現(xiàn)不同程度的變化。初開期時，噴施濃度200、300 μmol·L-1的溶液后，烴類化合物含量稍有升高；半開期時，噴施5 個濃度的茉莉酸甲酯溶液后，該類成分含量在50、100、200、400 μmol·L-1濃度顯著降低(P＜0.05)；盛開期時，噴施濃度50、200 μmol·L-1溶液后，烴類化合物含量稍有升高；衰敗期時，噴施濃度50 μmol·L-1的茉莉酸甲酯處理的牡丹植株中烴類化合物含量下降。

2.2 不同開花期的香氣成分總含量的變化

對檢測到的25 種揮發(fā)性化合物進行分析，發(fā)現(xiàn)除十一烷、反-5-十四烯等烴類化合物外，其余5 類12種化合物均具有特征香氣，氣味特征描述如表2。其中，對二甲氧基苯、2,4-二叔丁基苯酚和茉莉酸甲酯這3 種化合物在大多數(shù)樣品中被檢測到且含量較高，可視為溫室牡丹‘洛陽紅’的主要香氣成分。

表2 香氣化合物氣味特征Tab. 2 Odor characteristics of aroma compounds

對未噴施茉莉酸甲酯的溫室牡丹‘洛陽紅’香氣化合物總量進行分析（圖2），發(fā)現(xiàn)其隨著開花進程而呈先升后降趨勢，在盛開期達到最高。噴施不同濃度茉莉酸甲酯溶液后，香氣化合物總量與苯環(huán)類化合物變化趨勢相似。初開期時，濃度為200、300 μmol·L-1時香氣化合物總量稍有提高；半開期時，濃度為200、400 μmol·L-1的茉莉酸甲酯溶液抑制香氣化合物的釋放，而300 μmol·L-1則促進；盛開期時，僅濃度為50 μmol·L-1時香氣化合物總量稍有提高；衰敗期時，5個濃度的茉莉酸甲酯溶液均使香氣化合物總量降低，其中濃度為100、200、300 μmol·L-1時降幅最大。

圖2 茉莉酸甲酯處理后不同開花時期溫室牡丹‘洛陽紅’香氣成分總含量比較Fig. 2 Comparison of total aroma components content of Paeonia suffruticosa ‘Luoyanghong’ in greenhouse at different flowering stage after MeJA treatment

2.3 不同開花期主要香氣成分含量的變化

對未噴施茉莉酸甲酯的溫室牡丹‘洛陽紅’在不同開花時期釋放的對二甲氧基苯含量分析（圖3A），可知該成分隨開花進程呈先升后降趨勢，即盛開期含量最高，噴施不同濃度茉莉酸甲酯后，大部分植株中該成分的含量出現(xiàn)不同程度下降。在噴施濃度100 μmol·L-1時，該植株中對二甲氧基苯的含量與未噴施植株相比明顯下降，初開期、半開期、盛開期和衰敗期分別下降93.01%、68.30%、84.26%和68.65%，且前3 個時期差異顯著(P＜0.05)。

圖3 茉莉酸甲酯處理后不同開花時期溫室牡丹‘洛陽紅’3 種主要香氣成分含量比較Fig. 3 Comparison of three main aroma components content of Paeonia suffruticosa ‘Luoyanghong’ in greenhouse at different flowering stage after MeJA treatment

由圖3B、圖3C 可知，隨花朵開放程度加大，未噴施茉莉酸甲酯的植株中2,4-二叔丁基苯酚含量逐漸升高，即衰敗期達到最高，而內(nèi)源茉莉酸甲酯呈先升后降趨勢，即盛開期最高。但噴施不同濃度外源茉莉酸甲酯溶液后，2,4-二叔丁基苯酚和茉莉酸甲酯這兩種揮發(fā)性成分都呈現(xiàn)相似趨勢，即噴施低濃度（50 和100 μmol·L-1）茉莉酸甲酯溶液后，2,4-二叔丁基苯酚和茉莉酸甲酯的含量在初開期和衰敗期的花朵與未噴施茉莉酸甲酯的該時期花朵相比降低，而在半開期和盛開期時高于未噴施花朵。其中半開期時，噴施100 μmol·L-1的茉莉酸甲酯溶液后，內(nèi)源茉莉酸甲酯含量與該時期未噴施茉莉酸甲酯溶液的植株相比提高了131.09%，且差異顯著(P＜0.05)。

3 討論

3.1 外源茉莉酸甲酯會改變牡丹花揮發(fā)性成分及其含量

茉莉酸甲酯溶液均勻噴灑在植物體表面，使茉莉酸甲酯經(jīng)過氣孔進入植物體內(nèi)并被細胞質(zhì)中的酯酶水解，最終以茉莉酸形式遠距離進行信號傳導，誘導植物產(chǎn)生代謝反應（吳琦等，2018），甚至會產(chǎn)生特異性揮發(fā)物，如萜烯類化合物和綠葉性氣味化合物等（周金鑫等，2019）。本試驗中，噴施不同濃度的茉莉酸甲酯溶液后，檢測到了D-檸檬烯、大根香葉烯D 和α-法尼烯這三種萜烯類物質(zhì)，這與王立春（2018）、吳琦（2018）等的萜烯類化合物種類和含量都有所提高的研究結(jié)果一致，但這3 種萜烯類物質(zhì)出現(xiàn)時的濃度和開花時期有所不同。且在本試驗中，半開期時噴施100 μmol·L-1的茉莉酸甲酯溶液后，內(nèi)源茉莉酸甲酯和2,4-二叔丁基苯酚含量出現(xiàn)一定提高，這說明適宜濃度的外源茉莉酸甲酯溶液可以改變牡丹花香單體成分相對含量和組成，猜測這與茉莉酸甲酯相對穩(wěn)定且外源噴施活性較強有關（朱金榮等，2008）。

3.2 外源茉莉酸甲酯可降低對二甲氧基苯的含量

甲氧基苯類化合物具有陳味，是普洱茶中含量最豐富的成分，也是普洱茶具有獨特陳香味最主要的原因（呂世懂等，2014）。但對花果等來說，常見成分多為醇類、萜烯類、醛類等化合物，氣味更多偏向于清甜氣味或新鮮水果香氣等，例如玫瑰鮮花的主要香氣成分是香茅醇、苯乙醇、β-羅勒烯、乙酸葉醇酯等（周圍等，2017）；桃（Amygdalus persica）果實主要有5 種特征香氣成分，分別為己醛、反-2-己烯醛、苯甲醛、芳樟醇、γ-癸內(nèi)酯（王貴章等，2014）。對二甲氧基苯在花果香氣成分中極為少見，花果中的陳味會給人以陳腐、不新鮮的感官體驗，混合其他濃郁的香氣成分，會產(chǎn)生令人不愉悅的氣味。‘洛陽紅’花色艷麗、香氣濃郁，作為常見的牡丹年宵花品種，占據(jù)牡丹年宵花市場的90%，但是‘洛陽紅’盆栽置于室內(nèi)會散發(fā)出過于濃郁陳厚的香味，使人感到不舒服，而噴施茉莉酸甲酯的‘洛陽紅’氣味清甜，因此，推測這種令人不愉快的氣味可能是對二甲氧基苯含量過高導致的。本研究結(jié)果表明，噴施濃度為100 μmol·L-1的茉莉酸甲酯可有效降低溫室牡丹‘洛陽紅’中對二甲氧基苯含量，改善牡丹花香味。

3.3 外源茉莉酸甲酯能使對香氣貢獻略低的烴類物質(zhì)含量降低

溫室牡丹‘洛陽紅’中檢測到了多種烴類化合物，其中烷烴的種類最多且含量最高，這與周海梅等（2008）的研究結(jié)果一致。正構(gòu)烷烴是植物葉蠟的主要組成成分（Tulloch，1976），有研究表明植物蠟除了在葉片上出現(xiàn)，還會在植物其他器官如花、果的表面出現(xiàn)（Alleboneet al.，1970），所以推測溫室牡丹‘洛陽紅’花朵表面可能有蠟層的覆蓋。目前一般認為烷烴的香氣閾值高，對香氣的貢獻率不大（馮月超等，2006；Zhouet al.，2007），所以即使其含量較高，也不能作為主要香氣物質(zhì)。但是噴施茉莉酸甲酯溶液后，半開期花朵中烴類物質(zhì)含量顯著降低，香氣化合物含量占比也隨之升高，對于氣味改善也起到了一定的作用。

4 結(jié)論

100 μmol·L-1外源茉莉酸甲酯改善溫室牡丹‘洛陽紅’香味較為適宜，使其置于室內(nèi)時香氣過于濃郁而令人感到不適的問題得以改善。因此，若人為提高或降低溫室牡丹‘洛陽紅’中的某種揮發(fā)性成分，噴施外源茉莉酸甲酯是一種可行的調(diào)控辦法。但不同濃度處理后會獲得不同效果，針對于不同目的可嘗試使用不同濃度進行調(diào)節(jié)。