生物誘導法誘導降香檀結香的研究

汪金玉， 蔡丹燕， 林勵， 李靜， 李智

（1.廣州中醫藥大學，廣東廣州 510006；2.茂名市食品藥品檢驗所，廣東茂名 525399）

豆科黃檀屬植物降香Dalbergia odorifera T.Chen（中國植物志），《中華人民共和國藥典》（簡稱《中國藥典》）亦稱降香檀，別名降香黃檀、海南黃花梨、花梨木等，主要分布于我國海南省，廣東各地也有批量引種[1-3]。降香是我國國家標準5屬8類34種最珍貴紅木的品種之一[4]，其莖干和根部干燥心材為名貴中藥材降香，在藏醫學和傳統醫學中使用已有上千年的歷史，現為《中國藥典》收載的唯一降香基原。目前，國內外對降香檀的研究主要集中在栽培種植[5，6]、化學成分分析及藥效等方面[7-16]，鮮見為解決降香資源的可持續開發及利用問題進行的研究。降香藥用部位為心材（即結香），其生長周期較長，一般需10年左右才能初步結香，30年以上才能成材。自然生長的降香，在自然傷害條件下，包括雷擊、蟻穴和昆蟲啃食等，會在傷口附近產生少量降香心材類物質，但產量很低。我國野生降香檀基本采伐殆盡，雖然已有一定的人工種植面積，但由于生產技術落后，尤其是結香技術尚未能取得重大突破，迄今市場上尚鮮見家種降香檀產出的優質降香藥材[17]。國內也有個別團隊對縮短降香結香技術進行研究[18-20]，并取得一定成果，方法包括水分脅迫、誘導液誘導、真菌誘導等等，但這些方法普遍存在所產心材量低、不能達到整體結香、產量低等缺陷。因此，研究高產、高效及高質量的人工誘導降香整體結香的方法仍是亟待解決的難題。本研究將對團隊自主研發的生物誘導劑與目前常用的誘導結香液青鮮素、雙氧水、乙酸、甲酸、噻苯隆等進行對比，以探尋較優的誘導降香結香液，本研究對于推動降香產業的發展及保護降香珍稀藥用資源具有重要意義，現將研究結果報道如下。

1 材料與方法

1.1儀器安捷倫6780氣相色譜—質譜（GC-MS）（美國安捷倫公司）；XT220A型分析天平（d=0.000 01 g，瑞士Precisa公司）；BP211D型分析天平（d=0.000 1 g，德國Sartorius公司）；DFY-200型粉碎機（浙江溫嶺大德中藥機械有限公司）；1 000 mL植物綠化輸液袋；妙達MOSTA/18V電鉆（廣東妙達工具有限公司）；日本ARS愛麗斯G-18L折疊鋸等。

1.2試劑生物誘導劑為本室自創的降香誘導結香液，已獲國家發明專利（專利授權號：ZL201510074009.1）。青鮮素、雙氧水、乙酸、甲酸、噻苯隆、乙醚、無水硫酸鈉均為分析純。

1.3試藥降香對照藥材（購自中國食品藥品檢定研究院，批號：120952-201108）；降香檀揮發油對照品（購于廣東省藥品檢驗所，批號：111579-200201）；降香結香材料為廣東省茂名高州市降香檀基地（110°36′46″E，21°42′34″N，海拔150～162 m），實驗材料為試驗區4年生降香黃檀，經廣州中醫藥大學中藥學院林勵研究員鑒定，其原植物為豆科黃檀屬降香黃檀Dalbergia odorifera，以上憑證標本保存于廣州中醫藥大學中藥學院實驗中心。

1.4實驗方法

1.4.1 實驗樹體的選擇 選取原則：4年生降香檀樹，樹干直徑大于7 cm（離地1.20 m處），樹體筆直、外觀健康，無蟲蛀、無霉變，分叉合理，見光度較好，主干無結香痕跡。按順序進行編號處理，每組3個重復。分別記錄各樹的莖高、胸徑、樹的情況（受光、長勢等）及試驗點小環境，評估試驗前樹的總體情況，拍照并繪制分布圖。

1.4.2 誘導方法 生物誘導劑、青鮮素、雙氧水、乙酸、甲酸、噻苯隆均用去離子水按體積比濃度配置到8%。在距離地面高度0.8～1.2 m處，垂直樹體方向用電鉆對稱開直徑約0.5 cm的小孔，孔深約7 cm，試藥通過輸液袋輸送給樹體吸收，待吸收完全后，拔出插頭即可。每株給藥100 mL，其中空白對照組僅打孔不給藥，陰性對照組給予去離子水。

1.4.3 觀察指標 樹的總體生長狀況：觀察記錄誘導后樹干、枝條、樹葉生長情況，觀察期分別為誘導后1周、2個月、4個月、6個月。處理部位變化情況：鉆孔觀察記錄誘導后2個月、4個月及6個月心材形成情況，包括心材長度、心材直徑、心材顏色及氣味等。

1.4.4 心材揮發油質量檢測 取生物誘導法組心材（誘導后6個月及12個月時），依照《中國藥典》2015年版第四部通則2000中藥其他方法項下2204揮發油測定法，提取其中揮發油，計算揮發油含量，并按氣相色譜—質譜（GC-MS）法比較分析揮發油的組分。

GC-MS色譜條件為HP-5石英毛細管柱；進樣口溫度250℃；接口溫度280℃；載氣：氦氣；流速：1 mL·min-1；分流比50∶1；進樣量：1μL。升溫程序：柱溫60℃，保持2 min，以10℃·min-1升至115℃，保持2 min，再以1℃·min-1升至135℃，保持2 min，最后以10℃·min-1升至280℃，保持2 min。

2 結果與分析

2.1降香實驗樹生長情況經觀察發現，不同誘導處理的各組降香植株生長狀況組內基本一致，組間則存在一定差異?？瞻讓φ战M、陰性對照組及雙氧水組在6個月內生長基本無明顯變化，青鮮素組、甲酸組及乙酸組在觀察期內總體生長正常，樹葉少量變黃及脫落，約4個月時恢復正常。噻苯隆組1周內樹葉大量脫落，隨后長出新芽。生物誘導組亦于1周時出現少量樹葉脫落，2個月時發現偶有內含白色菌絲的細小分枝枯死，且有新芽和新枝長出，提示植株已進入修復生長階段，4個月時始現植株樹皮局部爆裂現象。各組具體生長情況見表1。由表1可知，生物誘導法對降香植株生長有顯著影響。

表1 不同處理降香樹生長情況表Table 1 The growth situation of the plants given by different treatments （n=3）

表2 不同誘導組心材長度變化情況Table 2 The changes of heartwood length in different induction groups （s，n=3）

表2 不同誘導組心材長度變化情況Table 2 The changes of heartwood length in different induction groups （s，n=3）

①P＜0.05，②P＜0.01，與空白組比較；③P＜0.01，與生物誘導劑組比較

組別空白對照組陰性對照組青鮮素組甲酸組雙氧水組乙酸組噻苯隆組生物誘導劑組6個月0.00±0.00③0.00±0.00③5.33±5.03③16.33±5.13②③0.00±0.00③21.33±4.732③48.00±11.27②③157.67±25.42②1周0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 2個月0.00±0.00③0.00±0.00③0.00±0.00③0.00±0.00③0.00±0.00③1.67±2.89③8.00±3.00①③46.00±11.00②4個月0.00±0.00③0.00±0.00③4.33±4.04③10.67±2.31②③0.00±0.00③11.00±2.65②③20.67±3.06②③90.00±13.45②

2.2降香實驗樹心材形成情況空白對照組、陰性對照組及雙氧水組在誘導后2、4、6、12個月中均未形成紅色心材類物質，無香味；青鮮素組、甲酸組及乙酸組多在誘導后2個月時，誘導孔周圍有紫褐色滲出物，6個月時鑿開觀察，所形成心材類物質長度6～25 cm不等，直徑約1.2～2.5 cm，顏色淡紅，香氣淡；噻苯隆組及生物誘導法組形成心材類物質較多，均于誘導后1周誘導孔周圍即出現紫褐色滲出物，2個月時便有心材形成，6個月后鑿開觀察，心材呈紫紅色，香氣濃，其中噻苯隆組心材平均長度約20 cm，直徑約1.5 cm，生物誘導法組心材平均長度達158 cm，直徑約4.6 cm。各組心材形成情況見表2、3，圖1、2。

由組間分析比較結果可知，誘導后4個月起，甲酸組、醋酸組、噻苯隆組及生物誘導劑組，4組所形成的心材長度及直徑與空白對照組均存在顯著性差異（P＜0.01）。該4組中甲酸組、醋酸組的長度和直徑，以及噻苯隆組的長度，與生物誘導劑組均存在顯著性差異（P＜0.01）。噻苯隆組的直徑與生物誘導劑組差異性不顯著。

上述結果表明，相對于其他各組，生物誘導劑組降香植株心材長度和直徑均具有明顯優勢，成材量較大，且成材時間較早。

2.3生物誘導劑組心材揮發油質量分析分別取生物誘導劑誘導后6個月及12個月的心材，行“1.4.4”項下檢測方法，結果誘導后6個月樣品的揮發油含量為1.92%，誘導后12個月樣品的揮發油含量為3.85%，均符合《中國藥典》規定的不低于1%的要求。

按“1.4.4”項下色譜條件，對降香油對照品進行GC-MS分析，以NIST Mass Spectral Database檢索及人工解析其化學結構，從中分離并鑒定了11個萜類成分，分別為香葉基丙酮、反式-β-金合歡烯、金合歡醇、環氧化沒藥烯、a-檀香醇、異香橙環氧化物、環氧化蛇麻烯、反式-橙花叔醇、β-甜沒藥烯、石竹烯氧化物及甜沒藥醇，見圖3。其中以環氧化蛇麻烯、反式-橙花叔醇及β-甜沒藥烯3個成分為主要組分。

同樣，按“1.4.4”項下色譜條件，對生物誘導劑誘導后6個月和12個月的心材，以及對照藥材中的揮發性成分進行GC-MS分析，通過儀器自帶RTE積分器，以峰面積歸一化法計算求得各成分在各樣品中的相對百分含量，結果見表4。

表3 不同誘導組心材直徑變化情況表Table 3 The changes of heartwood diameter in different induction groups （s，n=3）

表3 不同誘導組心材直徑變化情況表Table 3 The changes of heartwood diameter in different induction groups （s，n=3）

①P＜0.01，與空白組比較；②P＜0.05，③P＜0.01，與生物誘導劑組比較

組別空白對照組陰性對照組青鮮素組甲酸組雙氧水組乙酸組噻苯隆組生物誘導劑組1周0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 2個月0.00±0.00③0.00±0.00③0.00±0.00③0.00±0.00③0.00±0.00③0.17±0.29③1.00±0.20①②2.27±0.68①6個月0.00±0.00③0.00±0.00③1.13±1.10②1.60±0.40①③0.00±0.00③2.10±0.36①②3.47±0.31①4.63±0.97①4個月0.00±0.00③0.00±0.00③1.00±1.00③1.30±0.17①③0.00±0.00③1.17±0.12①③2.23±0.25①③3.53±0.31①

圖1 不同誘導組心材長度對比Figure 1 Comparison of the heartwood length in different induction groups

圖2 不同誘導組心材直徑對比Figure 2 Contrast of the heartwood diameter in different induction groups

3 討論

經外界干預后降香檀植株生長情況與心材形成密切相關，能在短期內形成心材者，都曾不同程度地出現樹葉枯黃、脫落，生物誘導劑組甚至可出現細枝枯死、樹皮爆裂等現象，短期內可顯著影響植株生長，且該組植株心材產量及質量均顯著優于其他試驗組。

實驗中，各不同誘導組所形成心材的長度和直徑，組內雖存在一定的差異，但整體趨勢趨于一致，唯獨青鮮素組出現了較大的偏離現象，其原因可能系因樹的個體差異，或青鮮素誘導法所存在的不穩定性。這些結果均在表2和表3的統計數據中得以體現。

表4結果顯示，3種樣品中均主要含環氧化蛇麻烯、反式-橙花叔醇及β-甜沒藥烯。生物誘導法誘導降香檀6個月的心材揮發油含反式-橙花叔醇高達50.295%，但此時β-甜沒藥烯及環氧化蛇麻烯含量仍較低，繼續生長6個月后，此兩種成分均顯著升高，而反式-橙花叔醇相對降低。與對照藥材相對比，3種主要成分總相對百分含量并無明顯差異。降香植株經生物誘導法誘導后6個月和12個月所形成的心材含油量均已達到國家藥典標準，其油中組分結構與對照藥材相似。

圖3 降香油對照品總離子流圖Figure 3 Totalion chromatorgram of controlsample of volatile oils from Dalbergia odorifera

表4 各樣品揮發油主要組分相對百分含量分析表Table 4 The relative percentage of main components in volatile oils from samples

揮發油成分是降香主要化學成分，其主要含萜烯類物質，其中以橙花叔醇成分為鑒定降香的標志性成分。本研究檢測了生物誘導劑誘導后6個月、12個月所形成心材的揮發油含量，并就其揮發油中主要組分種類及相對百分含量，與對照藥材進行了比較。誘導后2個月、4個月時，因恐影響樹木生長，不便大量采樣，而導致樣品量不足，故未能檢測該時間下的心材質量。

本研究結果表明，與青鮮素、雙氧水、乙酸、甲酸、噻苯隆等常用誘導結香液相比，生物誘導劑誘導處理能使降香植株快速形成質量較佳的心材，且所形成心材的區域顯著大于其它組，心材物質呈紅褐色、質硬、紋理清晰、香氣濃烈、油性足，揮發油含量符合《中國藥典》要求，值得對生物誘導劑開展進一步深入研究。