NaCl處理對茴香生長及精油產量和組分的影響

潘春香　何金明　肖艷輝　張振明　胡麗芬

摘要：采用水培法，研究0、40、70、100、130、10、190 mmol/L NaCl對茴香生長、精油產量和組分的影響。結果表明：不同濃度NaCl對茴香的生長均有抑制作用，但一定濃度的NaCl對茴香精油產量和第一主成分反式茴香腦、第二主成分檸檬烯的相對含量卻表現為促進作用，其精油產量以100 mmol/L，反式茴香腦相對含量以190 mmol/L，檸檬烯相對含量以70、100 mmol/L濃度最高。相關性分析結果顯示，精油產量與可溶性糖含量、蛋白質含量、POD活性、SOD活性以及第二主成分檸檬烯相對含量呈正相關，且與可溶性糖含量、檸檬烯相對含量呈極顯著正相關，與POD活性呈顯著正相關；反式茴香腦相對含量與檸檬烯相對含量呈極顯著負相關，與SOD活性、MDA含量和干物率呈正相關；檸檬烯相對含量與蛋白質含量、POD活性、SOD活性、鮮質量、干質量呈正相關，且與POD活性和蛋白質含量呈顯著正相關，與干物率呈顯著負相關。各處理茴香精油鑒定出14種成分，主成分反式茴香腦、檸檬烯相對含量分別為4755%～59.85%、18.46%～28.56%。

關鍵詞：NaCl；茴香；生長；精油；產量；品質；組分；反式茴香腦；檸檬烯

中圖分類號： S573+.301 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2015）10-0320-04

茴香（Foeniculum vulgare Mill.）為傘形科茴香屬一年生草本植物，其全株富含精油，被廣泛用于日化產品、食品添加劑、醫藥和保健等方面。有研究證明，一定的逆境條件會抑制生物量的累積，卻可提高植物精油含量。例如，李伊莎在研究溫度對茴香精油含量影響中發現，20 ℃溫度下，茴香的全株干質量和鮮質量最大，而精油含量卻是在30 ℃時最高[1]；肖艷輝等對茴香進行不同土壤含水量試驗時發現，茴香生物量最大積累的含水量是75%～100%，而精油含量最大累積的含水量卻是60%～75%[2]；王羽梅等利用水培的方法研究不同陰離子對球莖茴香生長和精油含量的影響，結果表明，高[Cl-]和高[SO-24]的營養液配方可使球莖茴香葉片的精油含量和精油中的檸檬烯和茴香腦相對含量明顯增加[3]。類似的試驗在羅勒、鼠尾草、馬郁蘭和紅花上也得到了證明，如強光、高溫[4]和長日照[5]、干燥土壤[6]、特殊營養液配方、高濃度鹽[7]等處理羅勒，NaCl處理鼠尾[8]、馬郁蘭[9]和紅花[10]，其生物量的累積均受到了抑制，含油率卻提高了。上述研究說明適當的環境脅迫有利于芳香植物精油的累積，但在茴香上也有不同的研究結果。Singh等研究發現，在30%可交換鈉的逆境環境中苦茴香生長良好，果實產量和精油含量較正常土壤中的略低[11]；肖艷輝等研究了光照強度、光照長度和CO2濃度對茴香精油含量和組分的影響，結果顯示，適宜茴香生物量積累的條件也是精油累積的最適宜條件[12-14]。本研究采用水培方式，研究不同濃度NaCl對茴香生長、精油含量和組分的影響，并分析相關生理指標變化與精油含量和組分變化的內在聯系，該研究有助于揭示茴香初生代謝與次生代謝之間的關系，為提高茴香精油的產量和品質的栽培技術提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料、時間與地點

茴香種子產于2009年內蒙古托克托縣，試驗于2010年9月至2011年4月在韶關學院試驗大棚內進行。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 試驗采用水培箱中加入NaCl對茴香幼苗進行處理，共設0、40、70、100、130、10、190 mmol/L等7個處理，每個處理3次重復，每7 d處理1次，共處理5次。當茴香苗2葉1心時移進營養液培養箱（37 L）中進行水培。每箱39株，株行距為12 cm×15 cm。增氧設備為空氣壓縮泵，功率為80 W，電壓220 V/50 Hz，排氣量為90 L/h。每箱均勻安放2個通氣砂頭，用定時開關設定每間隔90 min，打氣 15 min。

1.2.2 各項指標的測定方法 當幼苗約15 cm高時，每個處理隨機取樣5株進行形態和生理指標的測定。可溶性糖含量用蒽酮比色法[15]測定；蛋白質含量用考馬斯亮藍法[15]測定；SOD活性用鄰苯三酚自氧化法[16]測定；POD活性用愈創木酚法[16]測定；丙二醛含量用硫代巴比妥酸法[16]測定。

1.2.3 精油的提取與定量 精油的提取與定量參見何金明等的方法[10]，每個處理蒸餾3次，取其平均值。提取的精油用棕色瓶封裝，于-18 ℃下保存待測。

1.2.4 精油成分的分析 利用GC/MS（Trace GC-2000/DSQ，Thermo Finnigan，USA）分析精油成分，使用色譜峰面積歸一法確定精油成分的相對含量，每個樣品重復3次。

1.3 數據分析

所得數據采用SPSS軟件包進行方差分析和相關分析，用Duncans 新復極差法進行平均數的顯著檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同濃度NaCl對茴香生長的影響

不同濃度對茴香株高、葉片數、葉長、葉寬、根長、干質量、鮮質量及干物率的影響不同，基本呈由低到高的趨勢，依次為CK>40 mmol/L>70 mmol/L>100 mmol/L>130 mmol/L>160 mmol/L>190 mmol/L。差異顯著分析結果表明，CK與其他處理之間，除了干物率的差異顯著外，其余均差異極顯著（表1）。說明在本試驗濃度范圍內NaCl對茴香的生長具有抑制作用。

2.2 不同濃度NaCl對茴香生理指標及精油含量的影響

不同濃度NaCl處理對茴香可溶性糖含量、蛋白質含量、SOD活性、POD活性、MAD含量生理指標影響顯著。NaCl濃度在0～100 mmol/L之間，可溶性糖含量直線上升，之后無線性規律，以100 mmol/L NaCl最大，與CK、130 mmol/L和 190 mmol/L NaCl差異極顯著，與40 mmol/L NaCl差異顯著，與160 mmol/L NaCl差異不顯著；蛋白質含量呈由升高再下降的趨勢，130 mmol/L NaCl最大，并與CK、190 mmol/L NaCl差異極顯著，與40 mmol/L NaCl差異顯著；SOD活性呈“增強—減弱—增強—減弱”的趨勢，無線性規律，40 mmol/L NaCl最強，與CK、70 mmol/L、130 mmol/L、190 mmol/L NaCl差異極顯著；POD活性無線性規律，以100 mmol/L NaCl最強，與190 mmol/L NaCl差異極顯著；MDA含量直線上升，以 190 mmol/L NaCl最大，且與其他處理之間差異極顯著；精油含量經NaCl處理后均顯著高于CK，且100 mmol/L NaCl與CK及其他處理差異極顯著（表2）。endprint

2.3 不同濃度NaCl對茴香精油組分及相對含量的影響

精油經GC/MS鑒定，共鑒定出14種成分，已鑒定出成分的峰面積總和占總峰面積的87.96%以上。相對含量在1%以上的成分有反式茴香腦、檸檬烯、蒔蘿芹菜腦、愛草腦、γ-萜品烯、肉豆蔻醚和小茴香酮7種，各種成分相對含量總值呈現由高到低再升高的趨勢，以190 mmol/L最高（96.47%），CK最低（87.96%），二者之間差異顯著。精油成分除了γ-萜品烯、小茴香酮、3，4二甲基-2，4，6-辛三烯、C10H16O、葑醇乙酸酯、金合歡烯、吉瑪烯D和蒔蘿芹菜腦8種成分相對含量差異不顯著外，其他成分的相對含量均差異顯著。茴香第一主成分反式茴香腦的相對含量為47.55%～59.85%，呈現先降低再升高的趨勢，其中190 mmol/L NaCl最大，極顯著高于70、100、40 mmol/L NaCl和CK。第二主成分檸檬烯的相對含量為18.46%～28.56%，呈先升高再降低的趨勢，變化趨勢與反式茴香腦相對含量相反，70、100 mmol/L NaCl與其他處理差異極顯著，所有處理均與最小值190 mmol/L NaCl差異極顯著。根據化合物的結構與合成途徑，可將茴香精油成分分為苯丙烷類化合物和萜類化合物。本研究中苯丙烷類化合物有反式茴香腦、愛草腦、順式茴香腦、肉豆蔻醚和蒔蘿芹菜腦5種成分，其余為萜類化合物。不同濃度NaCl處理茴香精油苯丙烷類化合物相對含量為57.54%～72.97%，變化趨勢與第一主成分反式茴香腦相對含量一致，萜類化合物相對含量23.47%～34.44%，變化趨勢與第二主成分檸檬烯相對含量一致（表3）。

2.4 茴香精油產量、主成分相對含量與蛋白質含量、可溶性糖含量等生理指標的相關分析

可溶性糖含量與精油產量和檸檬烯相對含量呈極顯著正相關，與蛋白質含量呈顯著正相關；蛋白質含量與檸檬烯相對含量呈顯著正相關，與干物率呈極顯著負相關；POD活性與精油產量和檸檬烯相對含量呈顯著正相關，與反式茴香腦相對含量呈顯著負相關；MDA含量與干物率和反式茴香腦相對含量呈極顯著正相關，與鮮質量和干質量呈極顯著負相關；精油產量與檸檬烯相對含量呈極顯著正相關，與干質量呈顯著負相關；鮮質量與干質量呈極顯著正相關，與干物率和反式茴香腦相對含量呈顯著負相關；干質量與反式茴香腦呈顯著負相關；干物率與反式茴香腦相對含量呈顯著正相關，與檸檬烯相對含量呈顯著負相關；反式茴香腦相對含量與檸檬烯相對含量呈極顯著負正相關（表4）。

3 結論與討論

一定濃度的NaCl脅迫可以提高植物精油的產量。Mouna等用25、50、70、100 mmol/L NaCl處理鼠尾草，在25～70 mmol/L NaCl之間，精油產量隨著NaCl濃度升高而升高[8]；Nahida等用10、60、120 mmol/L NaCl處理馬郁蘭，當NaCl濃度為60 mmol/L時，精油產量比CK增加55.5%[9]；Jamel等用25、50、70 mmol/L NaCl處理紅花，結果顯示，50、75 mmol/L NaCl處理的精油產量分別比CK提高70%、27%[10]。本試驗結果顯示，用不同濃度NaCl處理茴香后，其精油產量均提高了，表現為先降低再升高再降低的趨勢，100 mmol/L NaCl最高，說明NaCl具有促進精油合成的功能，這與Singh等的“在30%可交換鈉的逆境環境中苦茴香精油含量較正常土壤中的略低”結果[11]略有不同，而與王羽梅的“高[Cl-]的營養液配方可使球莖茴香葉片的精油含量明顯增加”結果[3]是一致的。

反式茴香腦是反映茴香精油質量的重要成分，各處理相對含量為47.55%～59.85%，隨著NaCl濃度的加大呈先降低再升高趨勢，190 mmol/L NaCl最高。這一結果與Singh等的“在30%可交換鈉的逆境環境中苦茴香精油主成分反式茴香腦相對含量由63.4%提高到75.2%”結果[11]一致；第二主成分檸檬烯的相對含量為18.46%～28.56%，呈先升高再降低的趨勢，變化趨勢與反式茴香腦相對含量相反，70、100 mmol/L NaCl較大，190 mmol/L NaCl最小。

上述結果說明適宜的NaCl濃度可以提高精油含量，改善精油品質。精油的形成大多是由異戊二烯作為基本骨架，再形成各種萜類結構的精油成分，合成途徑主要有甲瓦龍酸途徑、3-PGA/丙酮酸途徑、莽草酸途徑和丙二酸途徑4種，其中甲羥戊酸途徑和3-PGA/丙酮酸途徑主要合成萜類化合物，莽草酸途徑和丙二酸途徑合成苯丙烷類化合物[17]。無論是哪條代謝途徑，乙酰輔酶A都起到了重要的作用[18]。由此可以推理，NaCl及其濃度的變化可能是直接或間接促使輔酶A及其他關鍵酶向精油合成方向轉化，因而更有利于茴香精油及其某種精油成分的合成，進而造成不同濃度NaCl處理茴香其精油和精油成分相對含量的差異性。

本研究的目的是想了解茴香精油在一定濃度的NaCl處理下，能否促進精油的累積，以及精油與初生代謝物生物量、可溶性糖含量、蛋白質含量等之間的相關性，進而為植物次生代謝規律的研究提供一些線索。本研究結果顯示，可溶性糖含量、蛋白質含量、POD活性、SOD活性受NaCl濃度影響較大，這些生理指標在一定濃度范圍內呈增加趨勢，這是茴香受到脅迫后，為抵抗外界壓力，降低細胞滲透勢而產生的一種應激反應，而超過一定極限，會出現紊亂或下降現象；丙二醛是植物遭受逆境傷害時細胞膜發生膜質過氧化作用而形成的最終分解產物，在本試驗中隨著NaCl濃度提高而直線上升，190 mmol/L NaCl最大。相關性分析結果顯示，精油產量與可溶性糖含量、蛋白質含量、POD活性、SOD活性以及第二主成分檸檬烯相對含量呈正相關，且與可溶性糖含量、檸檬烯相對含量呈極顯著正相關，與POD活性呈顯著正相關；反式茴香腦相對含量與檸檬烯相對含量呈極顯著負相關，與SOD活性、MDA含量和干物率呈正相關；檸檬烯相對含量與蛋白質含量、POD活性、SOD活性、鮮質量、干質量呈正相關，且與POD活性和蛋白質含量呈顯著正相關，與干物率負相關顯著。endprint

植物精油及其成分的合成、變化及累積是植物體內的氧化、聚合、失水、環化及酯化等多種生理生化過程的結果，這個過程是一個動態變化的過程，它受遺傳、氣候、土壤、栽培、器官及發育條件等諸多因素影響[19]。因此，還需要對茴香精油合成及組分代謝機制，特別是輔酶A及其他相關酶與精油代謝之間的相關性進行更進一步的研究，才能更清楚地解釋本試驗的結果。

參考文獻：

[1]李伊莎. 生長期和溫度對茴香生長和精油代謝的影響[C]. 呼和浩特：內蒙古農業大學，2008.

[2]肖艷輝，何金明，王羽梅，等. 土壤含水量對茴香植株生長及精油含量和組分的影響[J]. 園藝學報，2009，36（7）：1005-1012.

[3]王羽梅，任安祥，潘春香，等. 陰離子對球莖茴香生長和精油含量的影響[J]. 植物生理學通訊，2002，38（3）：270-272.

[4]Ichimura M，Tomjtaka Y，Kimura M. Effect of temperature and daylength on growth and essential oil concentration of sweet basil[J]. J Japan Soc Hort Sci，199l，60：338-339.

[5]木村正典，市村匡史，富高彌一平. スイートバジル（Ocimum basilicum L.）の生育·収量·精油濃度ならびに蒸発散量に及ぼす灌水の影響[J]. 熱帯農業，1994，38（1）：65-72.

[6]Ichimura M，Ohguro N，Wakaya M. Effect of water stress on growth and essential oil concentration of sweet basil leaves[J]. J Japan Soc Hort Sci，1996，65（2）：334-335.

[7]姚 蕾，高野泰吉，鈴木茂敏. 羅勒在鹽脅迫條件下水分生理及精油含量的變化[J]. 上海農學院學報，2000，18（2）：77-84.

[8]Mouna T B，Kame M. Hosni，karim.hammami，mohamed.kchouk，mohamed elyes.marzouk，brahim.plant growth，essential oil yield and composition of sage（Salvia officinalis L.） fruits cultivated under salt stress conditions[J]. Industrial Crops&Products，2009，30（3）：333-337.

[9]Jelali N，Dhifi W，Chahed T，et al. Salinity effects on growth，essential oil yield and composition and phenolic compounds content of marjoram（Origanum majorana L.） leaves[J]. Journal of Food Biochemistry，2011，35（5）：1443-1450.

[10]Harrathi J， Attia H，Neffati M，et al. Salt effects on shoot growth and essential oil yield and composition in safflower （Carthamus tinctorius L.）[J]. Journal of Essential Oil Research，2013，25（6）：482-487.

[11]Singh P K，Chowdhury A R，Garg V K. Yield and analysis of essential oil of some spice crops grown in sodic soils[J]. India Perfumer，2002，46（1）：35-40.

[12]肖艷輝，何金明，王羽梅. 光照強度對茴香植株生長以及精油的含量和成分的影響[J]. 植物生理學通訊，2007，43（3）：551-555.

[13]何金明，肖艷輝，王羽梅，等. 光照長度對茴香植株生長及精油含量和組分的影響[J]. 生態學報，2010，30（3）：652-658.

[14]任安祥，何金明，肖艷輝，等. CO2濃度升高對茴香植株生長、精油含量和組分的影響[J]. 植物生態學報，2008，32（3）：698-703.

[15]李合生，孫 群，趙世杰. 植物生理生化實驗原理和技術[M]. 北京：高等教育出版社，2000：172-174.

[16]中國科學院上海植物生理研究所，上海市植物生理學會.現代植物生理學實驗指南[M]. 北京：科學出版社，1999：133-134.

[17]潘瑞熾. 植物生理學[M]. 6版.北京：高等教育出版社，2008：131-142.

[18]Goodwin T W.Regulation of terpenoid synthesis in higher plants[M]//Ppridham J B，Swain T.Biosynthetic pathways in higher plants. London：Academic Press，1965：57-71.endprint