摘 要：唇形科香料植物的揮發(fā)油廣泛應(yīng)用于香精香料行業(yè)。為了明確27種唇形科香料植物的親緣關(guān)系和揮發(fā)性成分及二者之間的相關(guān)性，該研究依托psbA-trnH條形碼明確供試香料植物種屬，采用鄰接法構(gòu)建系統(tǒng)聚類樹(shù)分析27種供試材料的親緣關(guān)系，采用正己烷萃取法，結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，通過(guò)譜庫(kù)、保留指數(shù)和文獻(xiàn)檢索進(jìn)行定性，分析27種唇形科芳香植物葉片的揮發(fā)性萜類成分，并比較親緣關(guān)系較近的物種所含成分組成的差異。結(jié)果表明：（1）27種唇形科香料植物共檢測(cè)到64種揮發(fā)性萜類物質(zhì)。（2）香檳薄荷被檢測(cè)到的種類最多（11種），齒葉薰衣草（9種）和迷迭香（9種）次之。（3）β-石竹烯和（-）-菊酯D分別為14種和15種植物共有成分。綜上認(rèn)為，同屬的唇形科香料植物主要成分有一定相似，親緣關(guān)系較近的唇形科芳香植物含有的揮發(fā)性萜類類型組成也較為相似。該研究結(jié)果不僅為唇形科香料植物的開(kāi)發(fā)利用提供了參考，還為植物萜類的代謝研究提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：唇形科香料植物，揮發(fā)油成分，DNA條形碼，氣相色譜-質(zhì)譜，萜類代謝

中圖分類號(hào)：Q943

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-3142（2025）02-0262-13

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（U22A20446，31860391）。

第一作者：溫美娟（1997—），碩士研究生，主要從事中藥學(xué)研究，（E-mail）776387181@qq.com。

^*通信作者：陳勝文，高級(jí)農(nóng)藝師，主要從事特色蔬菜育種和栽培研究，（E-mail）54561045@qq.com。

Volatile oil components and genetic correlation analysis in aromatic plants of Lamiaceae family

WEN Meijuan¹，SHEN Qi¹，ZOU Xiuzai¹，LI Chunyu¹，ZHANG Yuxuan¹，PAN Qiqu²，CHEN Shengwen^2*

（1. Institute of Medical Plant Physiology and Ecology，School of Pharmaceutical Sciences，Guangzhou University of Chinese Medicine，

Guangzhou 510006，China； 2. Guangzhou Academy of Agricultural Sciences，Guangzhou 510006，China）

Abstract：The volatile oil of Lamiaceae plant is widely used in flavor and fragrance industry. In order to clarify the kinship and volatile components of 27 aromatic plants of Lamiaceae family and the correlation between them. psbA-trnH barcode was used to identify the species of the experimental materials and the neighbor-joining method was used to construct a phylogeny tree to analyze the genetic relationship of them. The volatile components from the leaves of 27 aromatic plants was extracted by n-Hexane and analyzed by GC-MS. The volatile components were identified and compared by mass spectrum library，retention time and literature searchers. The results were as follows：（1） Among the 27 aromatic plants，64 volatile terpenoids were detected. （2）Mentha × piperita ‘Champagne Mint’ contained the most species composition，which was 11，followed by Lavandula dentata （9），Rosmarinus officinalis （9）. （3） β-caryophyllene and （-）-germacrene D were common components of 14 and 15 plants，respectively. To some extent，the main components of the Lamiaceae aromatic plants of the same genus are similar. The type of volatile terpenes contained in the closely related aromatic plants in Lamiaceae family are also similar. This study not only provides the reference for the utilization and development of aromatic plants of Lamiaceae family，but also provides the basis for the metabolism study of plant terpenes.

Key words：aromatic plants of Lamiaceae，volatile oil components，DNA barcoding，gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS），terpenoid metabolism

唇形科香料植物是屬于唇形科的一些芳香植物。它們是兼具藥用和香料價(jià)值的植物類群，含多種揮發(fā)性成分，具有芳香氣味，可部分或全部用于藥用、保健、香料、料理、茶飲及園藝（馮時(shí)，2012）。這些植物多為草本少灌木，莖方形，四棱，單葉對(duì)生或輪生（賀莉娟，2007）。唇形科香料植物包括了許多常見(jiàn)的草本植物，如薄荷、紫蘇、百里香、薰衣草、羅勒、迷迭香等（畢志成等，2013）。因作為藥用植物而在各國(guó)中有一定位置的唇形科香料植物有荊芥、薄荷、紫蘇等（中國(guó)科學(xué)院中國(guó)植物志編輯委員會(huì)，1977）。唇形科香料植物原產(chǎn)于地中海地區(qū)，在我國(guó)主要分布在廣東、廣西、江西、海南及云南等省區(qū)（李國(guó)鵬等，2018）。據(jù)調(diào)查，唇形科香料植物主要分布在鼠尾草屬、薰衣草屬、紫蘇屬、百里香屬、迷迭香屬、羅勒屬、薄荷屬等植物中。這些植物的葉子、花朵、莖或種子等部位，含有豐富的揮發(fā)性香味物質(zhì)，能夠賦予食物獨(dú)特的香氣與味道（畢志成等，2013）。它們往往用于烹飪中，給菜肴、肉類、醬料等增添風(fēng)味，也可以用于制作茶、卷煙等。唇形科香料植物不但具有美食上的應(yīng)用價(jià)值，而且有著悠久的草藥治療歷史。唇形科芳香植物被廣泛用于草藥治療和傳統(tǒng)醫(yī)藥中，具有較強(qiáng)的抗氧化、抗菌、美容、抗腫瘤、抗炎、抗心血管疾病等作用。總之，唇形科香料植物是指具有獨(dú)特的香味和味道的唇形科植物，被廣泛用于醫(yī)藥、保健、食品、香料等行業(yè)（楊鵬等，2017；Erhunmwunsee et al.，2022）。

唇形科香料植物分布廣泛，品種多樣，外觀相似，從外觀形態(tài)上區(qū)分各品種較為困難。為了實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確和自動(dòng)化的物種鑒定，采用DNA條形碼法。DNA是一種穩(wěn)定的生物大分子，利用DNA分子水平的鑒定方法能準(zhǔn)確有效地對(duì)新鮮和加工過(guò)的植物樣品進(jìn)行鑒定，避免表型鑒定造成的誤差和生化檢測(cè)的繁雜操作（郭義紅等，2016）。DNA條形碼是指生物體內(nèi)能夠代表該物種的，標(biāo)準(zhǔn)、有足夠變異、易擴(kuò)增且相對(duì)較短的DNA片段（程新瑋等，2013）。目前，植物 DNA 條形碼研究主要集中在葉綠體基因組上（魯松，2012），根據(jù)葉綠體基因組的基因變異程度來(lái)評(píng)估物種的遺傳多樣性，因此常作為分析植物的遺傳多樣性和研究物種系統(tǒng)發(fā)育的有效工具之一（張志飛等，2023）。葉綠體基因組的進(jìn)化速率位于線粒體和核基因之間，基因結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，單親遺傳避免了基因重組，可以直接測(cè)序，在一個(gè)細(xì)胞中具有多個(gè)拷貝，即使材料高度降解也容易提?。斔?，2012）。psbA-trnH序列是被子植物葉綠體基因psbA與trnH之間的一段非編碼區(qū)，該區(qū)域進(jìn)化速度快（王麗等，2022），變異位點(diǎn)多，兩端存在保守序列，較容易設(shè)計(jì)通用引物，并且該片段的引物具有高通用性、擴(kuò)增成功率高的特點(diǎn)，常用于植物屬間、種間的系統(tǒng)發(fā)育研究（蔡金龍等，2017）。

揮發(fā)油是一類具有揮發(fā)性可隨水蒸氣蒸餾出來(lái)的油狀液體。大多數(shù)揮發(fā)油無(wú)色或淡黃色。揮發(fā)油化學(xué)成分含有各種小分子化合物，其中更多為萜類衍生物，萜類衍生物的基本結(jié)構(gòu)為異戊二烯，具有（C₅H₈）n的通式，如C₁₀H₁₆稱為單萜類，C₁₅H₂₄稱為倍半萜類。揮發(fā)油中的萜類主要為單萜和倍半萜。含揮發(fā)油的中草藥或提取出的揮發(fā)油大多具有發(fā)汗、理氣、止痛、抑菌、矯味等作用。揮發(fā)油作為中草藥中一類具有較強(qiáng)生物活性的成分已日益受到專家的關(guān)注。

本研究以統(tǒng)一種植在廣州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院實(shí)驗(yàn)基地處于成熟期的27種唇形科芳香植物為材料，采用DNA條形碼鑒定法對(duì)唇形科27種植物進(jìn)行了分析，依托psbA-trnH序列構(gòu)建系統(tǒng)聚類樹(shù)，并采用GC-MS聯(lián)用技術(shù)對(duì)27種唇形科植物的揮發(fā)油成分進(jìn)行分析，擬探討以下問(wèn)題：（1）傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)分類法易受人為觀測(cè)誤差的影響，能否通過(guò)DNA分子水平的鑒定方法高效地明確唇形科植物種質(zhì)的種屬；（2）唇形科植物進(jìn)化關(guān)系復(fù)雜，能否通過(guò)結(jié)合DNA條形碼的序列分析和系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系探究27種唇形科植物的分類歸屬及親緣關(guān)系；（3）唇形科香料植物的揮發(fā)油受多種因素影響，能否探討親緣關(guān)系與揮發(fā)性物質(zhì)合成及積累的相關(guān)性。

1 材料與方法

1.1 材料

27種唇形科香料植物采集于廣東南沙廣州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院實(shí)驗(yàn)基地。采摘樣品葉片，迅速低溫保存。詳細(xì)信息見(jiàn)表1。

儀器與試劑：利用TIANGEN Plant Genomic DNA Kit（DP305-02，TIANGEN，北京）提取總DNA，1.0%的瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)DNA質(zhì)量，瓊脂糖凝膠回收試劑盒（NG202S，HLINGENE，上海）回收瓊脂糖凝膠，NanoPhotometer 超微量分光光度計(jì)（Implen，德國(guó)）檢測(cè)DNA濃度和質(zhì)量，ABI測(cè)序儀3730（北京東迅天地醫(yī)療儀器有限公司）雙向測(cè)序。引物由北京睿博興科生物技術(shù)有限公司合成。 利用正己烷（分析純，廣東光華科技股份有限公司）提取揮發(fā)油，Sigma小型臺(tái)式離心機(jī)（德國(guó)Sigma公司）離心樣品，Agilent 8890-5977B型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國(guó) Agilent 公司）檢測(cè)揮發(fā)油成分。

1.2 方法

1.2.1 DNA條形碼擴(kuò)增和分析 psbA-trnH引物為通用條形碼引物，引物序列為上游5′-GTTATGCAT

GAACGTAATGCTC-3′，上游5′-CGCGCATGGTGGA

TTCACAATCC-3′。PCR擴(kuò)增采用35 μL反應(yīng)混合體系，包括高保真酶17.5 μL，上下游引物各1.5 μL，DNA模板1 μL，加滅菌雙蒸水補(bǔ)足體積35 μL。PCR擴(kuò)增程序：94 ℃預(yù)變性5 min；94 ℃變性1 min，55 ℃退火1 min，72 ℃延伸1 min 30 s（30個(gè)循環(huán)）；72 ℃延伸7 min；4 ℃保存。將PCR擴(kuò)增產(chǎn)物通過(guò)1.0%瓊脂糖凝膠電泳（恒定電壓120 V，25 min）進(jìn)行檢測(cè)，PCR產(chǎn)物進(jìn)行純化后，送北京睿博興科生物技術(shù)有限公司進(jìn)行測(cè)序。

利用MEGA X64軟件對(duì)所有序列進(jìn)行ClustalW對(duì)比，用鄰接法構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)，利用Bootstrap（1 000次重復(fù)）檢驗(yàn)各分支的支持率。將得到的psbA-trnH序列進(jìn)入在線數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)，確定物種信息。

1.2.2 揮發(fā)油的提取及檢測(cè) 植物葉片各0.2 g，液氮研磨處理成粉狀物后，加入1.5 mL正己烷，超聲提取30 min，期間取出振蕩3次。吸取上層提取物，加入適量無(wú)水硫酸鈉，室溫靜置1 h后，得到上層產(chǎn)品。樣品經(jīng)0.22 μm微孔濾膜過(guò)濾，于-80 ℃保存。氣相色譜條件：安捷倫氣相色譜柱為 HP-5MS 柱；載氣為高純氦氣（He）；載氣流速 1.0 mL·min^-1 ;不分流，進(jìn)樣量為1 μL;進(jìn)樣口溫度為250 ℃；柱溫箱升溫程序?yàn)?0 ℃起始，保持1 min，再以15 ℃·min^-1升溫至300 ℃，保持15 min；310 ℃后運(yùn)行5 min。質(zhì)譜條件：電子轟擊（EI） 離子源，離子源溫度為230 ℃；四極桿溫度150 ℃；電離電能70 eV，質(zhì)量掃描范圍 m/z 50～650；溶劑延遲時(shí)間4 min。利用NIST17.L 譜圖數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)化合物進(jìn)行檢識(shí)，篩選匹配度排名第一的化合物，結(jié)合人工解析，通過(guò)分離化合物的保留時(shí)間與質(zhì)荷比參考文獻(xiàn)解析定性。采用峰面積歸一化法對(duì)各種香料揮發(fā)油成分進(jìn)行半定量分析。

運(yùn)用TBtools軟件繪制唇形科香料揮發(fā)油成分相對(duì)含量的熱圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 揮發(fā)油類型及含量分析

我們采集了27種唇形科芳香植物，植物照片及形態(tài)見(jiàn)圖1。對(duì)葉片進(jìn)行GC-MS檢測(cè)分析，共檢測(cè)到64種揮發(fā)性萜類物質(zhì)，將揮發(fā)性萜類根據(jù)含有的異戊二烯單元的數(shù)目及是否含氧分為4大類，即單萜化合物6種、單萜含氧衍生物34種、倍半萜化合物17種、倍半萜含氧衍生物7種（表2）。其中，香檳薄荷被檢測(cè)到的揮發(fā)性萜類物質(zhì)最多（11種）；其次是齒葉薰衣草（9種）、迷迭香（9種），也被檢測(cè)到較多的揮發(fā)性萜類化合物；薄荷（2種）、擬美國(guó)薄荷（2種）、紫蘇原變種（1種）被檢測(cè)到的揮發(fā)性萜類物質(zhì)相對(duì)較少。我們檢測(cè)到部分物質(zhì)普遍存在于唇形科植物中，如β-石竹烯是辣薄荷、歐薄荷、葡萄柚薄荷、姜薄荷、香檳薄荷、風(fēng)輪菜、甘牛至、闊葉百里香、白花牛至、藿香、香蜂花、齒葉薰衣草、迷迭香、回回蘇，共14種芳香植物的共有揮發(fā)性萜類。β-石竹烯含量在歐薄荷（31.14%）、香檳薄荷（21.84%）、白花牛至（20.26%）中比例較高，在其余11種芳香植物中其比例均小于10%。（-）-菊酯D是糖果薄荷、胡椒薄荷、留蘭香、辣薄荷、歐薄荷、葡萄柚薄荷、鳳梨薄荷、姜薄荷、香檳薄荷、風(fēng)輪菜、白花牛至、藿香、齒葉薰衣草、大葉羅勒、費(fèi)森雜種荊芥，共15種芳香植物的共有揮發(fā)性萜類。本研究共檢測(cè)到37種萜類物質(zhì)是特異存在于單一植物中。例如，香檳薄荷中特異存在β-古巴烯、γ-衣蘭油烯、欖香醇、喇叭茶醇4種萜類物質(zhì)，回回蘇中特異存在紫蘇醛，紫蘇原變種中特異存在紫蘇烯。

2.2 系統(tǒng)發(fā)育分析

本研究采用psbA-trnH條形碼對(duì)27種唇形科香料植物進(jìn)行擴(kuò)增鑒定并構(gòu)建NJ系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，利用Bootstrap 1 000次檢驗(yàn)各分支的支持率（圖2）。進(jìn)化樹(shù)顯示，27種唇形科香料植物可分為四大分支。第1分支主要為薄荷屬植物，包括糖果薄荷、胡椒薄荷、留蘭香、辣薄荷、歐薄荷、葡萄柚薄荷、鳳梨薄荷、姜薄荷、薄荷、香檳薄荷，自展支持率為63%。第2分支主要為風(fēng)輪菜屬、牛至屬、百里香屬、美國(guó)薄荷屬、藿香屬，主要包括風(fēng)輪菜、甘牛至、闊葉百里香、白花牛至、擬美國(guó)薄荷、藿香，自展支持率為70%。第3分支主要為荊芥屬及羅勒屬植物，包括香蜂花、碰碰香、齒葉薰衣草、荊芥、大葉羅勒、檸檬羅勒、熱那亞羅勒，自展支持率為43%。第4分支包括迷迭香、費(fèi)森雜種荊芥、回回蘇、紫蘇（原變種），自展支持率為72%。其中，薄荷屬植物以63%的支持率聚為1個(gè)小的分支，羅勒屬植物以90%的支持率聚為1個(gè)小的分支，紫蘇屬以98%的支持率聚為1個(gè)小的分支。從聚類分析結(jié)

果來(lái)看，薄荷屬植物、羅勒屬植物、紫蘇屬植物分別聚在第1分支、第3分支、第4分支上，說(shuō)明這些同屬群體的遺傳關(guān)系較近，并且薄荷屬植物、羅勒屬植物、紫蘇屬植物基本能各自聚合在一起。

2.3 唇形科植物揮發(fā)性成分與親緣關(guān)系分析

為了更好地可視化數(shù)據(jù)，對(duì)峰面積歸一化法的揮發(fā)油半定量數(shù)據(jù)繪制熱圖。由圖3可知，供試的香料植物中含量較高的揮發(fā)油物質(zhì)有芳樟醇、檸檬醛、薄荷呋喃、右旋香芹酮、長(zhǎng)葉薄荷酮、香葉醇、紫蘇醛、紫蘇烯8個(gè)主要物質(zhì)。其中，芳樟醇（linalool，71.81%）是大葉羅勒中的主要化合物，檸檬醛（citral，52.11%）是荊芥中主要化合物，薄荷呋喃 ［（+）-Menthofuran，46.73%］是葡萄柚薄荷中的主要化合物，右旋香芹酮［（+）-Pulegone（93.52%）］是留蘭香中的主要化合物。長(zhǎng)葉薄荷酶委員會(huì)編號(hào)用藍(lán)色字體給出（在反應(yīng)箭頭旁邊）。積累某些單萜類化合物的典型物種以綠色字體列出。實(shí)線箭頭表示一步生化反應(yīng)。虛線箭頭表示不確定的生化反應(yīng)。

酮［（+）-Carvone（72.60%）］是風(fēng)輪菜中的主要化合物，香葉醇（geraniol，64.74%）是闊葉百里香中的主要化合物。紫蘇醛 ［（-）-perillaldehyde，81.26%］是回回蘇中的主要化合物。不同類群揮發(fā)性萜類組分比例及含量也各有特征。第3分支的羅勒屬及荊芥屬等植物主要含有單萜含氧衍生物。第4分支紫蘇、迷迭香等主要含有單萜含氧衍生物和倍半萜化合物兩種萜類組分。第2分支甘牛至、白花牛至、擬美國(guó)薄荷中出現(xiàn)單萜化合物的萜類組分。第1分支薄荷屬植物包含4種不同類型的萜類組分（圖4）。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，不同種的唇形科香料植物的揮發(fā)油所含的主要活性物質(zhì)有所不同，同屬及親緣關(guān)系較近的物種成分差別較大。

本研究發(fā)現(xiàn)，雖然存在β-石竹烯、（-）-菊酯D等共有成分，但還有很多成分并不相同，唇形科香料植物揮發(fā)油中成分的種類和組成受多種因素影響，從親緣關(guān)系的角度分析揮發(fā)油的組成有一定的參考價(jià)值。我們分析了NJ系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)四大分支與揮發(fā)性成分四大類的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)在同一分支中的唇形科芳香植物含有的揮發(fā)性萜類類型組成相似。27種唇形科芳香植物中，有10種分布在第1分支，其中糖果薄荷、胡椒薄荷、辣薄荷、歐薄荷、鳳梨薄荷均含有單萜化合物、單萜氧化衍生物、倍半萜化合物3種萜類類型；有6種唇形科芳香植物分布在第2分支，其中風(fēng)輪菜、闊葉百里香、藿香均含有單萜氧化衍生物和倍半萜化合物2種萜類類型；有7種分布在第3分支中，其中碰碰香、齒葉薰衣草、大葉羅勒、檸檬羅勒、熱那亞羅勒均含有單萜氧化衍生物、倍半萜化合物、倍半萜氧化衍生物3種萜類類型；有4種唇形科芳香植物分布在第4分支，其中迷迭香、費(fèi)森雜種荊芥、回回蘇均含有單萜氧化衍生物和倍半萜化合物2種萜類類型。在各個(gè)分支中，含有相同揮發(fā)性萜類類型組成的唇形科香料植物的占比分別約為50%、50%、71.43%、75%?？梢?jiàn)，親緣關(guān)系較近的物種含有的揮發(fā)性萜類類型組成相似。

2.4 揮發(fā)油代謝合成通路分析

根據(jù)Lange和Srividya（2019）唇形科植物萜類揮發(fā)性成分合成的報(bào)道，進(jìn)一步將本研究鑒定的主要單萜類成分相關(guān)的生物合成途徑進(jìn)行歸納總結(jié)。由圖5可知，（-）-紫蘇醛、（+）-長(zhǎng)葉薄荷酮、（+）-薄荷呋喃的合成第一步是由（-）-檸檬烯合酶（EC：4.2.3.16）催化香葉酰二磷酸環(huán)化為（-）-檸檬烯。在檸檬烯階段，分化出不同的合成路徑。其中，風(fēng)輪菜（Clinopodium chinense）的（+）-長(zhǎng)葉薄荷酮和葡萄柚薄荷（Mentha × piperita ‘Grapefruit’）的薄荷呋喃由一條分支途徑產(chǎn)生，該途徑涉及（-）-檸檬烯-3-羥化酶（EC：1.14.14.99）、一種氧化還原酶（EC：1.1.1.223）、一種氧化還原酶（EC：1.3.1.82）、一種尚未確定的異構(gòu)酶、（+）-薄荷呋喃合酶（EC：1.14.14.143）。在另一條路徑中，（-）-紫蘇醇是在（-）-檸檬烯-7-羥化酶（EC：1.14.14.52）的作用下形成的。紫蘇醇脫氫酶（EC：1.1.1.144）催化（-）-紫蘇醇進(jìn)一步形成回回蘇（Perilla frutescens var. crispa）中的（-）-紫蘇醛。某些形式的（-）-檸檬烯-7-羥化酶（EC：1.14.14.52）也將（-）-紫蘇醇氧化為（-）-紫蘇醛。闊葉百里香（Thymus spinulosus）中的香葉醇由香葉醇合酶（EC：3.1.7.11）或一種水解酶（EC：3.1.7.3）催化香葉酰二磷酸生成香葉醇。香葉醇脫氫酶（EC：1.1.1.183）或香葉醇脫氫酶（1.1.1.347）以香葉醇為底物生成荊芥（Nepeta cataria）中的檸檬醛。留蘭香（Mentha spicata）中的（+）-香芹酮以香葉酰二磷酸為底物，經(jīng)（+）-檸檬烯合酶（EC：4.2.3.20）、（+）-檸檬烯-6-羥化酶（EC：1.14.14.53）、香芹醇脫氫酶（EC：1.1.1.275）催化后形成。（3S）-芳樟醇合酶（EC：4.2.3.25）、（3R）-芳樟醇合酶（EC：4.2.3.26）分別催化香葉酰二磷酸生成（+）-芳樟醇和（-）-芳樟醇。不同的唇形科香料植物化合物合成的差異性，取決于其特異萜類合成酶的表達(dá)及調(diào)控。本研究為唇形科香料物種代謝調(diào)控解析的進(jìn)一步研究提供了基礎(chǔ)。

3 討論與結(jié)論

唇形科是雙子葉植物綱中的一個(gè)科，大約有220個(gè)屬，3 500余種。本科植物富含多種芳香油，如薄荷、羅勒、百里香、紫蘇等均是重要的香料植物。唇形科植物精油中所含的豐富化學(xué)成分決定了其特有的生物活性，因而在食品及果蔬保鮮、食品和飼料的功能增效、醫(yī)療、保健和美容、農(nóng)藥及植物保護(hù)等方面得以廣泛應(yīng)用。但是，香料植物的日常命名往往與其植物學(xué)名有差異。因此，本研究基于葉綠體基因中的基因間隔區(qū)psbA-trnH條形碼片段進(jìn)行鑒定，明確其植物學(xué)種屬，并進(jìn)一步構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)。27份材料構(gòu)建的進(jìn)化樹(shù)與唇形科的物種屬一致，分析發(fā)現(xiàn)可分成四大分支，其中薄荷屬植物、羅勒屬植物、紫蘇屬植物各聚為一分支，說(shuō)明這些同屬群體的遺傳關(guān)系較近。在確定種屬和親緣關(guān)系的基礎(chǔ)上，本研究進(jìn)一步對(duì)其揮發(fā)性萜類化合物進(jìn)行分析。本研究通過(guò)分析供試材料的親緣關(guān)系與揮發(fā)油的萜類類型組成關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者之間的關(guān)系在27種唇形科植物上呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。雖然同屬及親緣關(guān)系較近的物種之間的成分差異仍然很大，但是親緣關(guān)系較近的唇形科芳香植物含有的揮發(fā)性萜類類型組成相似。因此，從親緣關(guān)系的角度分析揮發(fā)油的組成有一定的參考價(jià)值。

本研究發(fā)現(xiàn)，香檳薄荷、齒葉薰衣草、檸檬羅勒、迷迭香在萜類種類和含量上都相對(duì)較高，因此較適宜作為提取揮發(fā)性萜類的材料。本研究檢測(cè)到藿香中含有的化合物有長(zhǎng)葉薄荷酮、β-石竹烯、（-）-菊酯D等，含量最高的化合物為長(zhǎng)葉薄荷酮，這與已報(bào)道的文獻(xiàn)相吻合（Yamani et al.，2014; Gong et al.，2016），而本研究檢測(cè)到藿香中特異存在異薄荷酮（isomenthone）未見(jiàn)報(bào)道。檸檬醛在不同產(chǎn)地的香蜂花中普遍存在且含量較高（劉勁蕓等，2012；朱小潔等，2020），與本研究結(jié)果相符。已有報(bào)道（朱小潔等，2020）檸檬醛特異地存在香蜂花中，但本研究發(fā)現(xiàn)檸檬醛不僅存在于香蜂花中，而且還存在于闊葉百里香、荊芥中。這說(shuō)明特異性與供試材料的數(shù)量也有關(guān)系，在一定的樣本數(shù)量范圍內(nèi)，某化合物可能是特異存在于某種植物中，當(dāng)樣本量超過(guò)一定范圍后，特異性成分也可能成為共有成分。我們?cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn)部分物種的化合物與文獻(xiàn)報(bào)道有所差異，可能是所有化合物都能在已報(bào)道的文獻(xiàn)中找到，此外也受不同采集時(shí)間、不同采集地點(diǎn)以及揮發(fā)性成分的不同提取方式等多種因素的影響。

本研究供試材料中檢測(cè)到64種揮發(fā)性萜類物質(zhì)，含量較高的揮發(fā)油物質(zhì)有芳樟醇、檸檬醛、薄荷呋喃、右旋香芹酮、長(zhǎng)葉薄荷酮、香葉醇、紫蘇醛、紫蘇烯8個(gè)主要物質(zhì)。進(jìn)一步明確含量較高的活性成分的藥理特性，可為唇形科香料植物的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。唇形科香料植物資源豐富，含有的揮發(fā)油具有較高的藥用價(jià)值。因此，如何去挖掘唇形科芳香植物更多潛在的應(yīng)用價(jià)值，將是研究者需要持續(xù)進(jìn)行的一項(xiàng)課題。

大葉羅勒（Ocimum basilicum ‘Large Leaf’）中含量最高的是芳樟醇，占揮發(fā)性萜類總量的71.8%。芳樟醇（C2）是一種芳香單萜醇，是多種天然揮發(fā)油中的主要成分，該成分具有抗癌、抗菌、抗焦慮、抗抑郁、抗應(yīng)激、抗驚厥、鎮(zhèn)靜等作用，可用作許多醫(yī)藥產(chǎn)品中的原料藥。由于單萜的宜人香氣，因此可用于添加到一些化妝品等產(chǎn)品中。芳樟醇可作為一種天然的植物性食品防腐劑，以避免微生物污染，延長(zhǎng)保質(zhì)期。芳樟醇也是本研究多種供試材料的共有成分且含量較高，具有較多的藥理特性，可對(duì)其進(jìn)一步綜合利用（Pereira et al.，2018; An et al.，2021; Dos Santos et al.，2022）。

荊芥中含量最高的是檸檬醛，占揮發(fā)性萜類總量的52.1%。檸檬醛（C33）是揮發(fā)油中的醛成分。在香水行業(yè)中，檸檬醛是其中一種氣味甜美的化合物；在食品行業(yè)中，其作為食品防腐劑并用于增強(qiáng)食物的風(fēng)味。此外，檸檬醛具有多種重要的治療特性，如抗菌、抗真菌、抗氧化、抗癌、抗糖尿病等。檸檬醛不僅對(duì)各種癌癥細(xì)胞系具有細(xì)胞毒性作用，而且還具有利尿、驅(qū)蚊和刺激中樞神經(jīng)系統(tǒng)的作用，是制造香水、化妝品、食品和醫(yī)藥產(chǎn)品的重要組成部分。目前，使用植物化學(xué)物來(lái)預(yù)防治療各類疾病，特別是癌癥等，越來(lái)越引發(fā)社會(huì)及科學(xué)界的關(guān)注，我們應(yīng)效益最大化地利用植物天然的化合物（Nigjeh et al.，2018; Oliveira et al.，2021; Sharma et al.，2021）。

葡萄柚薄荷中含量最高的是長(zhǎng)葉薄荷酮（48.8%），其次是薄荷呋喃，占揮發(fā)性萜類總量的46.7%。有研究表明，薄荷呋喃（C12）具有胃保護(hù)活性，它對(duì)胃潰瘍具有抗?jié)兓钚裕袧摿ψ鳛橐环N有效的胃保護(hù)劑；薄荷呋喃具有作為止瀉和解痙攣藥物的治療潛力，揭示了薄荷呋喃用于治療胃腸道疾病的潛在應(yīng)用（Santos et al.，2023; Alves et al.，2023）。

留蘭香中含量最高的是右旋香芹酮，占揮發(fā)性萜類總量的93.5%。右旋香芹酮（C28）是單萜化合物香芹酮的異構(gòu)體，是一種天然萜類化合物，存在于幾種芳香植物中。右旋香芹酮含有很多生物活性，包括免疫調(diào)節(jié)、抗炎、抗腫瘤、抗癌、抗高脂血癥、抗氧化、抗菌等作用。留蘭香資源豐富，可對(duì)其進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)（Chen et al.，2020; Zhu et al.，2020; Iyappan et al.，2021; Lv et al.，2021）。

回回蘇中含量最高的是紫蘇醛，占揮發(fā)性萜類總量的81.3%。單萜類紫蘇醛（C35）是紫蘇葉精油的主要成分。紫蘇醛具有強(qiáng)大的抗癌、改善腸道炎癥、抗抑郁、抗氧化、抗真菌作用。紫蘇醛的藥理作用極為豐富。紫蘇是一種常見(jiàn)的藥食同源的天然植物，是我們生活中不可或缺的食材之一，原料易得。因此，如何開(kāi)發(fā)紫蘇更多的潛在應(yīng)用價(jià)值將是研究者值得思考的一個(gè)問(wèn)題（Uemura et al.，2018; Song et al.，2018; Erhunmwunsee et al.，2022; Huang et al.，2023）。

風(fēng)輪菜中含量最高的是長(zhǎng)葉薄荷酮，占揮發(fā)性萜類總量的72.3%。長(zhǎng)葉薄荷酮（C27）是一種單萜酮的衍生物。長(zhǎng)葉薄荷酮具有多種藥理作用，如降高血壓、抗炎、抗真菌、抗病毒、鎮(zhèn)痛作用等?？梢?jiàn)，長(zhǎng)葉薄荷酮有潛力被開(kāi)發(fā)為治療高血壓或其他方面的藥物（Yang et al.，2020; Hilfiger et al.，2021; Dhingra amp; Chopra，2023; Razzaq et al.，2023）。

闊葉百里香中含量最高的是香葉醇，占揮發(fā)性萜類總量的64.7%。香葉醇（C29）是一種純植物性化合物，香葉醇具有多種藥理特性，包括抗腫瘤、抗炎、抗氧化和抗菌活性，以及肝保護(hù)、心臟保護(hù)和神經(jīng)保護(hù)等作用，有望成為治療各種疾病的新藥候選（Yu et al.，2019）。

揮發(fā)油中的萜類成分主要是單萜和倍半萜類化合物。在高等植物不同物種中，萜類物質(zhì)總骨架的生物合成途徑大體相似，均可從2條途徑合成IPP與DMAPP，分別是MVA途徑和MEP途徑（官玲亮等，2016）。MVA途徑存在于胞質(zhì)中，而MEP途徑則存在于質(zhì)體中。IDP和DMADP縮合生成單萜前體香葉酰二磷酸（GDP）、倍半萜前體法尼酰二磷酸（FDP）等。通常認(rèn)為，MEP途徑為單萜類、二萜類、四萜類等提供前體。在無(wú)環(huán)前體GDP、FDP形成之后，萜類化合物通過(guò)萜類合成酶（TPSs）的作用生成萜類支架。由TPSs形成的初級(jí)萜烯骨架可以通過(guò)各種其他酶類的作用進(jìn)一步修飾，如細(xì)胞色素P450羥化酶（EC 1.14.14.1）、脫氫酶（EC1.1;醇和醛氧化還原酶）、還原酶、糖基轉(zhuǎn)移酶（EC2.4）和甲基轉(zhuǎn)移酶（EC2.1.1）（Aharoni et al.，2005）。單萜類是指由二分子異戊二烯聚合而成的萜類化合物及其含氧衍生物。單萜按分子的基本碳骨架可分為無(wú)環(huán)單萜、單環(huán)單萜、雙環(huán)單萜及三環(huán)單萜4大類（官玲亮等，2016）。根據(jù) KEGG 數(shù)據(jù)庫(kù)中科研工作者對(duì)其他多種高等植物萜類合成途徑研究得出的所有結(jié)論，很大程度上能夠預(yù)測(cè)出各種單萜類物質(zhì)的合成途徑。KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)表明，香葉醇脫氫酶（EC 1.1.1.183）產(chǎn)生被稱為檸檬醛的混合物，包括香葉醛和橙花醛，與KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)該酶的評(píng)價(jià)相符，荊芥的峰圖顯示在檸檬醛的左側(cè)還有一個(gè)橙花醛的小峰。萜類化合物整個(gè)合成代謝途徑涉及多種酶，除已證實(shí)用途的酶以外，仍有個(gè)別合成步驟中的酶有待挖掘。本研究中，由異胡薄荷酮生成（+）-長(zhǎng)葉薄荷酮所涉及的異構(gòu)酶尚未確定。明確揮發(fā)性單萜類的合成途徑，深入研究揮發(fā)性萜類物質(zhì)的代謝網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成、酶的亞細(xì)胞定位、代謝渠道、通量控制環(huán)節(jié)和可能的反饋控制，對(duì)相關(guān)基因進(jìn)行過(guò)表達(dá)或者沉默，在遺傳上可能改善揮發(fā)性萜類物質(zhì)的生物合成，提高萜類化合物的生物合成效率。

本研究對(duì)唇形科香料的基源及主要揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行鑒定，對(duì)該香料的質(zhì)量控制與資源應(yīng)用開(kāi)發(fā)具有重要意義。

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（責(zé)任編輯 李 莉 王登惠）