《Biochemical Systematics and Ecology》：Environment- and population-associated variability in volatile composition of fennel (
Foeniculum vulgare Mill.) fruits across contrasting environments in Türkiye
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•评估了三个对比环境下30个茴香种群的挥发性成分组成。•检测出主要挥发性成分的环境、种群及种群×环境效应均显著。•各实验环境下，不同种群成分组成的变化幅度存在差异。•多元分析揭示了挥发性成分组成中与环境相关的明显模式。•研究结果突显了茴香挥发性谱中存在显著的与种群和环境相关的
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评估了三个对比环境下30个茴香种群的挥发性成分组成。
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检测出主要挥发性成分的环境、种群及种群×环境效应均显著。
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各实验环境下，不同种群成分组成的变化幅度存在差异。
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多元分析揭示了挥发性成分组成中与环境相关的明显模式。
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研究结果突显了茴香挥发性谱中存在显著的与种群和环境相关的变异。
引言
Foeniculum vulgare Mill.（茴香）是一种经济价值重要的芳香和药用植物，广泛应用于食品、制药、化妆品及传统医学领域。其果实因其特征性香气和多样的生物学特性而备受重视，这些特性与其挥发性成分密切相关（Badgujar et al., 2014; Rather et al., 2016）。茴香的挥发性谱通常以苯丙素类和单萜类化合物为主，特别是反式茴香脑、香荆芥酚、茴脑和柠檬烯，但它们的相对含量在不同植物材料和发育阶段间可有较大差异（Piccaglia and Marotti, 2001; Díaz-Maroto et al., 2005; Telci et al., 2009）。
已有报道指出F. vulgare存在较大的种内化学变异。对来自不同地理来源的野生和栽培茴香材料的研究报告表明，其精油成分及主要成分的相对含量存在显著差异（Piccaglia and Marotti, 2001; Bo?ovi? et al., 2022; Kri?man and Jak?e, 2022; Yald?z et al., 2025）。更广泛的种质资源评价同样揭示了茴香基因型和份源间明显的次生代谢产物变异，包括反式茴香脑、香荆芥酚、茴脑和柠檬烯的差异（Hosseini et al., 2021a, 2021b）。这种变异对于茴香种质资源的化学表征具有重要意义，也可能影响用于栽培、育种或植物化学利用的植物材料的品质一致性。
植物次生代谢产物的组成与生物和环境两种变异来源均有关联。温度、水分供应、太阳辐射、海拔、土壤特性、发育阶段及其他环境条件已被报道会影响芳香和药用植物中次生代谢产物和挥发性有机化合物的积累与组成（Gobbo-Neto and Lopes, 2007; Figueiredo et al., 2008; Loreto and Schnitzler, 2010; Dudareva et al., 2013; Yang et al., 2018）。具体到茴香，在不同水分条件下的实验表明，不同基因型对水分亏缺的生理和植物化学反应存在差异（Hosseini et al., 2022, 2023; Saeidnia et al., 2023）。这些发现表明，仅基于单一栽培环境的化学表征可能无法充分反映茴香种群所表现出的成分变异范围。
另一个需要考虑的因素是植物材料与栽培环境之间的互作。此前已有报道指出茴香中存在基因型×环境互作及稳定性差异（Lal, 2008），表明茴香材料的相对表现可能因环境而异。从植物化学角度来看，这种互作尤为重要，因为在不同环境下挥发性谱一致性不同的种群，其适用于需要可重复化学组成的应用也可能不同。然而，评估大量相同茴香种群在多个对比环境下的表现并明确量化种群×环境（P×E）效应对单个挥发性成分影响的研究仍然有限。
多元分析方法可以补充单变量分析，描述复杂挥发性数据集中的整体模式。主成分分析和层次聚类允许基于多种化合物同时可视化样品间的相似性和差异性，而PERMANOVA则提供了多元成分差异的统计检验。SIMPER可以识别对组间差异有贡献的变量，随机森林等分类方法可以提供关于区分预定义组的化合物的额外信息。将这些方法与多环境方差分析结合使用，因此提供了在不对未直接检验的特定环境变量归因的前提下，同时考察单个挥发性成分和整体成分模式的框架。
我们此前的研究表明，在不同环境条件下栽培的茴香果实的挥发性成分组成存在显著的生态相关变异（?zgi, 2026）。在此基础上，本研究在土耳其三个实验环境下评估了30个茴香种群，分别代表湿润山地（Artvin–Ardanu?）、大陆过渡带（Burdur–Tefenni）和半干旱（Mardin–Midyat）条件。采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用（HS-SPME–GC/MS）表征挥发性谱。研究目标为：(i) 表征茴香果实挥发性成分组成的变异；(ii) 在多环境试验框架下量化环境、种群及P×E效应对于主要挥发性成分的影响；(iii) 利用互补的多元分析方法评估整体挥发性成分组成中与环境相关的模式；(iv) 鉴定对实验环境间区分贡献最大的化合物。通过区分环境相关变异与单一环境因子的直接因果效应，本研究为评估茴香种群在不同栽培环境下的化学多样性和挥发性谱的稳定性提供了更为稳健的框架。
各章节摘要
植物材料与实验地点
茴香（Foeniculum vulgare Mill.）种群在土耳其三个生态对比地区进行栽培，实验期为2022–2023年生长季：Artvin–Ardanu?（湿润山地）、Burdur–Tefenni（大陆过渡带）和Mardin–Midyat（半干旱条件）。果实于完全成熟后采集，植株完全干燥后采收，该发育阶段被认为是茴香挥发性化合物可靠评估的适宜时期（Yald?z et al., 2025）。
田间实验建立于
一般挥发性成分组成
三个对比生态环境下栽培的30个茴香种群呈现出多样化的挥发性谱，通过HS-SPME–GC/MS分析共鉴定出43种化合物（补充表S1）。所检测的成分以苯丙素类和单萜类化合物为主，伴随较小比例的含氧单萜、倍半萜及其他微量挥发性化合物。挥发性成分组成中观察到显著的定量差异
讨论
本研究揭示了三个实验环境间及30个种群内茴香果实挥发性成分组成存在显著变异。联合方差分析表明，所有考察的主要挥发性化合物的环境效应、种群效应及种群×环境（P×E）互作效应均极显著（表3），表明种群间的差异在不同环境下并不一致。多元分析结果与此一致
结论
本研究表明，在三个对比实验环境下评估的30个种群间，茴香果实挥发性成分组成存在显著变异。联合方差分析揭示了所有考察的主要挥发性化合物的环境效应、种群效应及种群×环境（P×E）互作效应均极显著。反式茴香脑在所有环境中均保持为主要成分，而d-柠檬烯、香荆芥酚、茴脑的定量差异
资金
本研究中进行的HS-SPME-GC-MS分析由土耳其马尔丁阿卜塔乌卢大学科学研究项目协调单位（BAP）提供资金支持。
利益冲突声明
作者声明不存在已知的可能影响本文所报告工作的财务利益或个人关系冲突。
Mehmet Necat ?zgi
