外源茉莉酸甲酯对温室牡丹‘洛阳红’挥发性成分及含量的影响*

牛童非 薛 娴 郭丽丽 郁 敏 张晨洁 徐鑫傲 李瑞雅 侯小改

（1. 河南科技大学农学院 洛阳 471023；2. 洛阳职业技术学院 洛阳 471000）

花型、花色和花香是观赏花卉的3 个重要表观特征，也是评定花卉观赏价值的主要指标，其中花香是观赏植物的重要审美指标之一（陈秀中等，2001；李莹莹，2012），也是影响消费者选择的重要因素（Sextonet al.，2005）。植物花朵释放的香味在昆虫授粉、香料香精工业、医疗保健等方面有重要应用价值（李海燕等，2018；赵印泉等，2011）。牡丹（Paeonia suffruticosa）作为候选国花，是我国特有芳香植物，素有“花中之王”美称，花大、色艳、香浓，具有很高的观赏、药用和食用价值（Wanget al.，2019；Liet al.，2022）。其中，牡丹品种‘洛阳红’颜色艳丽、花香浓郁且花期较早，是目前市场上催花效果最好的品种之一，人们常将其作为年宵花置于室内观赏。但由于温室牡丹‘洛阳红’花香过于浓郁，其观赏效果大大降低，且会使部分人感到不适。

茉莉酸甲酯（methyle jasmonate, MeJA）是茉莉酸类激素（JAs）的主要成员之一（陈燕琼等，2018），是一种天然的植物生长调节剂，具有对人体无毒、环境友好的特点，可参与调控植物次生代谢物合成以及花和果实风味（刘梦溪等，2021）。外源喷施不同浓度的茉莉酸甲酯可促进或抑制萜类化合物等次生代谢物，如周金鑫等（2019）用0.25%茉莉酸甲酯溶液喷洒玫瑰植株后分析不同发育时期的花朵香气成分及含量，得出外源茉莉酸甲酯对玫瑰（Rosa rugosa）花香成分释放有明显促进作用的结论；吴琦等（2018）发现经200、600 µmol·L-1的茉莉酸甲酯处理后，西伯利亚百合（Liliumspp.）挥发物总释放量比对照显著升高，而50 µmol·L-1的茉莉酸甲酯处理则引起挥发物释放量明显下降。目前，周海梅等（2008）、Liet al.（2012）、李莹莹（2013）和Niu 等（2022）鉴定了不同品种、不同开花时期的牡丹挥发性成分，王娟（2014）也探究过外源一氧化氮对温室牡丹‘二乔’挥发性成分种类及含量的影响，但对外源茉莉酸甲酯如何影响温室牡丹花挥发性成分的影响还未见研究报道。

本研究运用动态顶空吸附法，结合气相色谱-质谱联用技术，鉴定温室牡丹‘洛阳红’4 个开花时期的挥发性成分，同时检测用外源茉莉酸甲酯溶液喷施过的温室牡丹‘洛阳红’植株在不同开花时期的牡丹花挥发性成分及含量，探索改善温室牡丹的香气成分的方法，为进一步研究和利用牡丹花香提供理论依据，为提高牡丹的经济价值提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选取生长健壮、长势一致的5 年生温室牡丹品种‘洛阳红’作为试验材料，置于温室中进行正常水分管理，温室内温度（21±1）℃。盆栽容器为棕红色塑料花盆，盆高40 cm，直径35 cm。本研究使用5 种不同浓度（50、100、200、300、400 µmol·L-1）的茉莉酸甲酯进行处理，茉莉酸甲酯（Sigma-Aldrich Chem. Co，纯度95%）要用5%的无水乙醇溶解，喷施茉莉酸甲酯前要先剪去植株上已绽开的所有花朵，只留下处于露色期的花朵。2021 年01 月31 日上午11:00，晴，采用整株喷施法，以每株250 mL 的量均匀喷洒，设置未做任何处理的植株作为空白对照，每处理设置3 个生物学重复。于2021 年02 月02 日—02 月08 日的中午10:00—13:00 分别采集对照和5 个处理在不同开花时期（初开期、半开期、盛开期、衰败期）的花香样本。以上全部选择长势、花朵大小及开放程度一致的牡丹花，重复采样3 次。

1.2 试验方法

1.2.1 采集方法 采用动态顶空套袋吸附法进行牡丹花挥发性气体采集。

1.2.2 检测方法 气相色谱条件（Agilent 8890 气相色谱仪）：HP-5MS（0.25 mm×30 m，0.25 µm）弹性石英毛细管柱；柱流量：1.2 mL·min-1；柱温：初温70 ℃，保持1 min，以6 ℃·min-1的速率升温到136 ℃，再以1 ℃·min-1的速率升温到138 ℃，然后以2 ℃·min-1的速率升温到150 ℃，最后以5 ℃·min-1的速率升温到250 ℃；进样口温度250 ℃；载气：高纯氦气，流速0.8 mL·min-1；进样方式：分流进样，分流比9∶1；进样量：2 µL。

质谱条件（Agilent 5977B 质谱仪）：EI 源：70 eV；接口温度：250 ℃；离子源温度230 ℃；四极杆温度150 ℃；EM 电压1 247 V；扫描范围29～386 amu。

1.3 数据分析

1.3.1 定性分析 参考张韵等（2020）的方法，将500 mg·L-1正构烷烃混标溶液用正己烷稀释50 倍，按以上气相色谱条件进样分析，记录每个正构烷烃对应的保留时间，并将所得的RI 值与相关文献中的参考RI 值进行比较来进一步确定化合物。具体计算公式如下：

式中：RI 为待分析挥发性物质的保留指数；n为待分析物前正构烷烃的碳原子数；tx为待分析物的保留时间；tn为待分析物前正构烷烃的保留时间；tn+1为分析物后正构烷烃的保留时间（其中，tx在正构烷烃tn和tn+1之间）。

经NIST 2011 谱库检索，同时参考RI 值、文献资料和相关信息，对所吸附的物质进行定性。

1.3.2 定量分析 参考李莹莹等（2015）的方法，以69.32 mg·L-1癸酸乙酯的乙酸乙酯溶液为内标，每80 µL 样品中加入0.4 µL 的内标溶液，根据以下公式进行定量计算。

各香气物质的含量(µg·g-1)＝[各香气物质的峰面积/内标的峰面积]×内标浓度(mg·L-1)×内标体积(µL)/样品量(g)×f (f 为各组分对内标物的校正因子，f=1)

1.3.3 数据分析 使用SPSS 21.0 软件进行方差分析，采用Origin 8.0 软件绘图。

2 结果与分析

2.1 不同开花期的各类挥发性成分种类及含量

经谱库检索和人工鉴定，温室牡丹‘洛阳红’不同开花时期所有挥发性化合物共检测出25 种挥发性化合物，成分种类最多的是烃类，为13 种，占总体的一半；其次是萜烯类、酯类、苯环类，均为3 种；醛类2 种；醇类最少，仅1 种。未喷施茉莉酸甲酯溶液的植株中，4 个开花时期共检测出5 类23 种化合物；喷施过茉莉酸甲酯溶液的植株中，4 个开花时期共检测出5 类24种化合物（表1）。

表1 不同开花时期温室牡丹‘洛阳红’主要挥发性成分Tab. 1 Main volatile components of Paeonia suffruticosa ‘Luoyanghong’ in greenhouse at different flowering stage

对挥发性化合物分类后进行总释放量统计分析后发现，醛类化合物（图1A）和醇类化合物（图1B）平均释放量最低，其次是萜烯类化合物（图1C）、酯类化合物（图1D），苯环类化合物（图1E）和烃类化合物（图1F）的相对较高。

图1 茉莉酸甲酯处理后不同开花时期温室牡丹‘洛阳红’6 类挥发性成分含量比较Fig. 1 Comparison of six volatile components content of Paeonia suffruticosa ‘Luoyanghong’ in

对醛类化合物进行分析（图1A）可知，喷施不同浓度的茉莉酸甲酯后，在茉莉酸甲酯浓度为50、300、400 µmol·L-1的牡丹植株中可检测到醛类化合物。初开期时，喷施浓度为300、400 µmol·L-1处理的牡丹植株中醛类化合物低于未喷施植株，且差异显著(P＜0.05)；半开期和盛开期时，分别在喷施浓度为300和50 µmol·L-1处理的牡丹植株中可检测到少量醛类化合物。

对醇类化合物进行分析（图1B）可知，仅有的1 种醇类化合物为苯乙醇，只在未喷施茉莉酸甲酯的温室牡丹‘洛阳红’衰败期花中被检测到。喷施茉莉酸甲酯溶液后，苯乙醇消失，但出现3 种萜烯类化合物。

对萜烯类化合物进行分析（图1C）可知，在未喷施茉莉酸甲酯的植株花朵中未检测到萜烯类化合物，但随着开花进程的推进，茉莉酸甲酯溶液对萜烯类化合物的释放表现出明显的调节作用。初开期、半开期和盛开期分别有1 个、2 个和4 个浓度的茉莉酸甲酯喷施后的植株中可检测到萜烯类化合物；而衰败期时，5 个不同喷施浓度处理的植株中均可检测到，但浓度间差异不显著。浓度为400 µmol·L-1的茉莉酸甲酯溶液对4 个不同开花时期的花朵中萜烯类化合物的合成与释放均起一定的作用。

对酯类化合物进行分析（图1D）可知，未喷施茉莉酸甲酯的植株中酯类化合物含量在不同开花时期呈现先升后降的趋势，盛开期时含量最高；喷施不同浓度的茉莉酸甲酯后，酯类化合物含量在不同开花时期呈现不同的趋势：初开期时，只有喷施浓度为300 µmol·L-1处理的牡丹植株中酯类化合物含量高于未喷施植株；半开期时，茉莉酸甲酯浓度为50、100、300 µmol·L-1的牡丹植株中酯类化合物含量高于未喷施植株；盛开期时，酯类化合物含量随浓度升高呈现下降趋势，其中浓度为50、100、200 µmol·L-1的牡丹植株中酯类化合物含量略高于未喷施植株；衰败期时，酯类化合物含量随茉莉酸甲酯喷施浓度升高呈现先降后升趋势，仅喷施浓度为400 µmol·L-1的牡丹植株中酯类化合物含量略高于未喷施植株。

对苯环类化合物进行分析（图1E）可知，其总含量在未喷施茉莉酸甲酯的温室牡丹‘洛阳红’不同开花时期的变化呈先升后降趋势，盛开期时含量最高。喷施不同浓度的茉莉酸甲酯后，该类成分含量在不同开花时期呈不同变化。初开期时，低浓度（50、100 µmol·L-1）和高浓度（400 µmol·L-1）的茉莉酸甲酯溶液都会抑制苯环类物质的释放，而浓度为200、300 µmol·L-1则促进该类物质释放；半开期和盛开期时，苯环类化合物含量稍有降低；衰败期时，苯环类化合物在5 种浓度的茉莉酸甲酯溶液作用下含量都有所降低，其中浓度为200 µmol·L-1时差异显著(P＜0.05)。

对烃类化合物进行分析（图1F）可知，总含量在不同开花时期出现不同程度的变化。初开期时，喷施浓度200、300 µmol·L-1的溶液后，烃类化合物含量稍有升高；半开期时，喷施5 个浓度的茉莉酸甲酯溶液后，该类成分含量在50、100、200、400 µmol·L-1浓度显著降低(P＜0.05)；盛开期时，喷施浓度50、200 µmol·L-1溶液后，烃类化合物含量稍有升高；衰败期时，喷施浓度50 µmol·L-1的茉莉酸甲酯处理的牡丹植株中烃类化合物含量下降。

2.2 不同开花期的香气成分总含量的变化

对检测到的25 种挥发性化合物进行分析，发现除十一烷、反-5-十四烯等烃类化合物外，其余5 类12种化合物均具有特征香气，气味特征描述如表2。其中，对二甲氧基苯、2,4-二叔丁基苯酚和茉莉酸甲酯这3 种化合物在大多数样品中被检测到且含量较高，可视为温室牡丹‘洛阳红’的主要香气成分。

表2 香气化合物气味特征Tab. 2 Odor characteristics of aroma compounds

对未喷施茉莉酸甲酯的温室牡丹‘洛阳红’香气化合物总量进行分析（图2），发现其随着开花进程而呈先升后降趋势，在盛开期达到最高。喷施不同浓度茉莉酸甲酯溶液后，香气化合物总量与苯环类化合物变化趋势相似。初开期时，浓度为200、300 µmol·L-1时香气化合物总量稍有提高；半开期时，浓度为200、400 µmol·L-1的茉莉酸甲酯溶液抑制香气化合物的释放，而300 µmol·L-1则促进；盛开期时，仅浓度为50 µmol·L-1时香气化合物总量稍有提高；衰败期时，5个浓度的茉莉酸甲酯溶液均使香气化合物总量降低，其中浓度为100、200、300 µmol·L-1时降幅最大。

图2 茉莉酸甲酯处理后不同开花时期温室牡丹‘洛阳红’香气成分总含量比较Fig. 2 Comparison of total aroma components content of Paeonia suffruticosa ‘Luoyanghong’ in greenhouse at different flowering stage after MeJA treatment

2.3 不同开花期主要香气成分含量的变化

对未喷施茉莉酸甲酯的温室牡丹‘洛阳红’在不同开花时期释放的对二甲氧基苯含量分析（图3A），可知该成分随开花进程呈先升后降趋势，即盛开期含量最高，喷施不同浓度茉莉酸甲酯后，大部分植株中该成分的含量出现不同程度下降。在喷施浓度100 µmol·L-1时，该植株中对二甲氧基苯的含量与未喷施植株相比明显下降，初开期、半开期、盛开期和衰败期分别下降93.01%、68.30%、84.26%和68.65%，且前3 个时期差异显著(P＜0.05)。

图3 茉莉酸甲酯处理后不同开花时期温室牡丹‘洛阳红’3 种主要香气成分含量比较Fig. 3 Comparison of three main aroma components content of Paeonia suffruticosa ‘Luoyanghong’ in greenhouse at different flowering stage after MeJA treatment

由图3B、图3C 可知，随花朵开放程度加大，未喷施茉莉酸甲酯的植株中2,4-二叔丁基苯酚含量逐渐升高，即衰败期达到最高，而内源茉莉酸甲酯呈先升后降趋势，即盛开期最高。但喷施不同浓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这两种挥发性成分都呈现相似趋势，即喷施低浓度（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开期和衰败期的花朵与未喷施茉莉酸甲酯的该时期花朵相比降低，而在半开期和盛开期时高于未喷施花朵。其中半开期时，喷施100 µmol·L-1的茉莉酸甲酯溶液后，内源茉莉酸甲酯含量与该时期未喷施茉莉酸甲酯溶液的植株相比提高了131.09%，且差异显著(P＜0.05)。

3 讨论

3.1 外源茉莉酸甲酯会改变牡丹花挥发性成分及其含量

茉莉酸甲酯溶液均匀喷洒在植物体表面，使茉莉酸甲酯经过气孔进入植物体内并被细胞质中的酯酶水解，最终以茉莉酸形式远距离进行信号传导，诱导植物产生代谢反应（吴琦等，2018），甚至会产生特异性挥发物，如萜烯类化合物和绿叶性气味化合物等（周金鑫等，2019）。本试验中，喷施不同浓度的茉莉酸甲酯溶液后，检测到了D-柠檬烯、大根香叶烯D 和α-法尼烯这三种萜烯类物质，这与王立春（2018）、吴琦（2018）等的萜烯类化合物种类和含量都有所提高的研究结果一致，但这3 种萜烯类物质出现时的浓度和开花时期有所不同。且在本试验中，半开期时喷施100 µmol·L-1的茉莉酸甲酯溶液后，内源茉莉酸甲酯和2,4-二叔丁基苯酚含量出现一定提高，这说明适宜浓度的外源茉莉酸甲酯溶液可以改变牡丹花香单体成分相对含量和组成，猜测这与茉莉酸甲酯相对稳定且外源喷施活性较强有关（朱金荣等，2008）。

3.2 外源茉莉酸甲酯可降低对二甲氧基苯的含量

甲氧基苯类化合物具有陈味，是普洱茶中含量最丰富的成分，也是普洱茶具有独特陈香味最主要的原因（吕世懂等，2014）。但对花果等来说，常见成分多为醇类、萜烯类、醛类等化合物，气味更多偏向于清甜气味或新鲜水果香气等，例如玫瑰鲜花的主要香气成分是香茅醇、苯乙醇、β-罗勒烯、乙酸叶醇酯等（周围等，2017）；桃（Amygdalus persica）果实主要有5 种特征香气成分，分别为己醛、反-2-己烯醛、苯甲醛、芳樟醇、γ-癸内酯（王贵章等，2014）。对二甲氧基苯在花果香气成分中极为少见，花果中的陈味会给人以陈腐、不新鲜的感官体验，混合其他浓郁的香气成分，会产生令人不愉悦的气味。‘洛阳红’花色艳丽、香气浓郁，作为常见的牡丹年宵花品种，占据牡丹年宵花市场的90%，但是‘洛阳红’盆栽置于室内会散发出过于浓郁陈厚的香味，使人感到不舒服，而喷施茉莉酸甲酯的‘洛阳红’气味清甜，因此，推测这种令人不愉快的气味可能是对二甲氧基苯含量过高导致的。本研究结果表明，喷施浓度为100 µmol·L-1的茉莉酸甲酯可有效降低温室牡丹‘洛阳红’中对二甲氧基苯含量，改善牡丹花香味。

3.3 外源茉莉酸甲酯能使对香气贡献略低的烃类物质含量降低

温室牡丹‘洛阳红’中检测到了多种烃类化合物，其中烷烃的种类最多且含量最高，这与周海梅等（2008）的研究结果一致。正构烷烃是植物叶蜡的主要组成成分（Tulloch，1976），有研究表明植物蜡除了在叶片上出现，还会在植物其他器官如花、果的表面出现（Alleboneet al.，1970），所以推测温室牡丹‘洛阳红’花朵表面可能有蜡层的覆盖。目前一般认为烷烃的香气阈值高，对香气的贡献率不大（冯月超等，2006；Zhouet al.，2007），所以即使其含量较高，也不能作为主要香气物质。但是喷施茉莉酸甲酯溶液后，半开期花朵中烃类物质含量显著降低，香气化合物含量占比也随之升高，对于气味改善也起到了一定的作用。

4 结论

100 µmol·L-1外源茉莉酸甲酯改善温室牡丹‘洛阳红’香味较为适宜，使其置于室内时香气过于浓郁而令人感到不适的问题得以改善。因此，若人为提高或降低温室牡丹‘洛阳红’中的某种挥发性成分，喷施外源茉莉酸甲酯是一种可行的调控办法。但不同浓度处理后会获得不同效果，针对于不同目的可尝试使用不同浓度进行调节。