《Molecules》：Morphological Characterization, Essential Oil Composition and Antibacterial Activity of Some Cultivars from the Genera Monarda, Satureja, Thymus, Ocimum and Hyssopus Grown in the Central Forest-Steppe Zone of Ukraine
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唇形科（Lamiaceae）五个属（Thymus、Satureja、Monarda、Ocimum和Hyssopus）的代表植物因其观赏价值以及精油和提取物有益的生物特性而备受重视。本研究首次在乌克兰中央森林草原条件下栽培八份新栽培品种（Monarda didy
唇形科（Lamiaceae）五个属（Thymus、Satureja、Monarda、Ocimum和Hyssopus）的代表植物因其观赏价值以及精油和提取物有益的生物特性而备受重视。本研究首次在乌克兰中央森林草原条件下栽培八份新栽培品种（Monarda didyma L.、Monarda bradburiana L. C. Beck、Satureja hortensis L.、Satureja coerulea L.、Thymus vulgaris L.、Ocimum basilicum var. citriodorum L.和Hyssopus officinalis L.），并研究其关键形态特征、精油化学组成及抗菌活性。研究人员通过水蒸馏（hydrodistillation）从新鲜地上部获得精油，并采用气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS）评价其化学组成。此外，采用纸片扩散法（disk diffusion method）对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus，ATCC 25923）、表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis，ATCC 12228）、铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa，ATCC 27853）、肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae，临床分离株）和大肠埃希菌（Escherichia coli，ATCC 25922）进行抗菌活性筛选。T. vulgaris和M. didyma两种精油富含百里香酚（thymol，49.9%和58.5%），四种精油（M. didyma、M. bradburiana、S. hortensis和S. coerulea）富含香芹酚（carvacrol，49.4–69.9%）。O. basilicum精油含芳樟醇（linalool）、柠檬醛（citral）和橙花醛（neral）（38.7%、12.6%和9.4%），而H. officinalis精油含pinanone（51.3%）和pinocarvone（18.5%）。所有测试精油对S. aureus和S. epidermidis均表现出强抗菌活性。M. didyma、M. bradburiana、S. hortensis、S. coerulea、T. vulgaris和O. basilicum精油对E. coli也具有强抗菌活性。研究结果表明，所研究精油富含特征性萜烯（terpenes）和萜类化合物（terpenoids），这些成分可能诱导其抗菌活性。所揭示的形态特征、化学组成和精油抗菌活性突出表明，需要进一步研究以评估这些品种在相同小区跨其他年份种植时结果的可重复性。此外，所研究植物在开发具有多种生物特性的药物和化妆品方面具有较大研究潜力。
研究背景：唇形科（Lamiaceae）芳香植物是多种生物活性物质的重要来源，精油主要经水蒸馏（hydrodistillation）或蒸汽蒸馏获得，并在表皮腺毛中合成和积累。近年来，由于精油具有抗菌、抗氧化和抗炎等活性，且抗生素耐药性及部分抗菌药物不良反应促使寻找天然来源抗菌物质，精油研究受到关注。原文指出，精油得率和化学组成受物种、遗传特性、地理条件、化学型（chemotype）、环境因素、发育状态、采收期、栽培技术、干燥和蒸馏技术及植物部位等影响；不同产地同一物种的化学组成可明显不同，形态特征亦受地点影响。已有研究涉及Monarda、Satureja、Thymus、Ocimum和Hyssopus属的药用、芳香和观赏价值，但在乌克兰中央森林草原条件下首次培育的这些新品种，其关键形态特征、精油化学组成和抗菌活性尚需评价。因此，研究人员开展本研究，旨在分析新培育品种精油的化学组成、描述其宏观形态特征，并筛选七种唇形科物种精油的抗菌活性。研究结论表明，这些精油富含特征性萜烯和萜类化合物，可能与其抗菌活性有关；形态、化学组成和抗菌活性结果说明需继续研究这些品种在相同小区跨年度种植结果的可重复性，并显示其在药物和化妆品开发方面具有进一步研究潜力。
关键技术方法概括：2022年秋在乌克兰Cherkasy地区Lysyansky district中央森林草原首次建立芳香药用植物重复收集圃，2023年对八份新栽培品种进行研究；形态指标于开花期在5–10个样本上测量，每品种小区6.75 m
2；取新鲜地上部约100 g，经Clevenger型装置水蒸馏45–60 min，三次重复，计算鲜重和45 °C干燥至恒重后的干重得率；精油采用GC-MS分析，Rxi-5 ms毛细管柱、EI源，NIST库及标准品/文献质谱比对鉴定；抗菌采用纸片扩散法，菌株为S. aureus ATCC 25923、S. epidermidis ATCC 12228、P. aeruginosa ATCC 27853、K. pneumoniae临床分离No.43和E. coli ATCC 25922，0.5 McFarland（约1.5×10
8 CFU/mL）接种，25 μL精油，37 °C 24 h，ciprofloxacin为阳性对照，三次重复，按抑菌圈直径分类。
研究结果：在形态特征方面，研究人员于开花期测量并描述八份品种，发现各品种在乌克兰中央森林草原条件下均能完成营养生长和开花，且与意大利、土耳其、哈萨克斯坦等地文献描述部分一致但存在大小、叶形和花色等差异；例如，M. didyma品种Md3-1株高51–60 cm、冠径37–43 cm、花冠淡紫，Md4-2株高55–62 cm、冠径42–51 cm、花冠深红淡紫；M. bradburiana Mb5-09株高50–60 cm；S. hortensis Sh14-22株高45–57 cm；T. vulgaris Tv16-22株高43–47 cm；O. basilicum var. citriodorum Ob17-23株高70–75 cm；S. coerulea Sh19-23株高40–45 cm；H. officinalis Ho20-7-18株高55–60 cm。地上部产量方面，S. hortensis平均96.6 g/株，O. basilicum 85.5 g/株，S. coerulea 80 g/株，T. vulgaris 42 g/株。
2.1 精油得率（Yield of the Essential Oils）：通过水蒸馏测定，八种精油得率为鲜重0.07–0.70%或干重0.32–2.40%。按Radosavljevi? et al.的分类，O. basilicum、H. officinalis和S. coerulea属于低得率品种，M. bradburiana和T. vulgaris属于常规得率品种，M. didyma因品种不同可为低或良好得率，S. hortensis属于极好得率品种；与不同产地资料比较，乌克兰森林草原条件下部分品种得率低于更南地区栽培材料，得率还受植物部位和蒸馏方法影响。
2.2 精油化学组成与抗菌活性（Chemical Composition and Antibacterial Activity of the Essential Oils）：通过GC-MS和纸片扩散法，研究人员发现M. didyma Md3-1以thymol为主（58.5%），另含4(10)-thujene（sabinene，7.0%）、p-cymene（5.8%）、7-octen-4-ol（4.7%）、carvacrol（4.2%）和γ-terpinene（4.1%），属thymol化学型；Md4-2以carvacrol为主（69.9%），属carvacrol化学型；M. bradburiana Mb5-09以carvacrol为主（63.6%），另含1-octen-3-ol（7.7%）、γ-terpinene（7.1%）、p-cymene（6.3%）和thymol（0.7%），属carvacrol化学型；S. hortensis以carvacrol为主（66.3%），另含γ-terpinene（16.0%）和p-cymene（6.2%），属carvacrol化学型；S. coerulea以carvacrol为主（49.4%），另含γ-terpinene（13.6%）、thymol（12.4%）、p-cymene（3.9%）和2-carene（2.3%），被判定为carvacrol-thymol化学型；T. vulgaris以thymol为主（49.9%），另含γ-terpinene（11.2%）、p-cymene（7.9%）、linalool（4.7%）和carvacrol（4.5%），属thymol化学型；O. basilicum Ob17-23以linalool为主（38.7%），另含neral（9.4%）、nerol（4.0%）和terpinen-4-ol（2.4%），属linalool化学型；H. officinalis含3-pinanone（51.3%）、pinocarvone（18.6%）和β-pinene（9.1%）。抗菌筛选显示，所有测试精油对S. aureus和S. epidermidis均呈强抗菌活性，抑菌圈为18–32 mm，大于ciprofloxacin（16和18 mm），但S. hortensis Sh14对S. epidermidis为14 mm例外；S. coerulea对S. aureus和S. epidermidis抑菌圈最大（32和29 mm）。对E. coli，多数精油抑菌圈大于ciprofloxacin（16 mm），但H. officinalis Ho20为11 mm例外；最大抑菌圈见于M. didyma Md3-1和S. coerulea。M. didyma Md3-1对S. aureus（26.3±0.2 mm）强于Md4-2（20.0±0.3 mm）和M. bradburiana Mb5（23.0±0.2 mm），对E. coli（32.0±0.3 mm）强于Mb5-09（26.0±0.2 mm）；Mb5-09对临床K. pneumoniae具强活性。T. vulgaris对S. aureus（25.0±0.2 mm）、S. epidermidis（20.0±0.3 mm）和E. coli（22.0±0.3 mm）有活性，对P. aeruginosa和K. pneumoniae No.43无抑制。
讨论部分总结：讨论将本研究形态、精油得率、化学组成和抗菌结果与Cichosz et al.、Ricci et al.、Dudchenko et al.、C?té et al.、Lawson et al.、Shanaida et al.、Gedik et al.、Borug? et al.、Galovi?ová et al.、Nurzyńska-Wierdak、Atazhanova et al.、Krause et al.、Poulose and Croteau等资料比较，指出同一物种不同产地和品种的化学型及主成分比例存在差异；thymol、carvacrol、γ-terpinene和p-cymene存在生物合成关联，其比例与酶活性有关。抗菌结果亦受精油完整化学谱、可能存在的主次成分协同作用、微生物菌株敏感性和试验条件影响，不能仅凭主成分浓度预测。研究优点是同时评价同一小区八份新品种，缺点是精油量少未能测定最小抑菌浓度（minimum inhibitory concentration, MIC）；纸片扩散法结果显示这些品种具有开发前景，仍需继续研究跨年度重复性。
结论部分翻译：本研究检测了五个唇形科属（Monarda、Satureja、Thymus、Ocimum和Hyssopus）的八份栽培品种的关键形态特征、GC-MS精油化学组成和抗菌活性。六个品种中，carvacrol、thymol、γ-terpinene和cymene为主要成分。此外，M. bradburiana、一个M. didyma品种（Md4-2）和S. hortensis属于相应物种的carvacrol化学型，而M. didyma（Md3-1）和T. vulgaris属于thymol化学型。所有测试精油在纸片扩散法中均显示强抗菌活性。对革兰阳性菌S. aureus和S. epidermidis，抑菌圈也大于ciprofloxacin（16和18 mm），但S. hortensis（Sh14）例外。最大抑菌圈见于S. coerulea精油对S. aureus和S. epidermidis。E. coli抑菌圈大于标准抗菌药物ciprofloxacin，但样品Ho20例外；E. coli最大抑菌圈见于M. didyma（Md3-1）和S. coerulea精油。总之，本研究描述了若干新培育品种（Monarda bradburiana、Monarda didyma、Satureja hortensis、Satureja coerulea、Thymus vulgaris、Ocimum basilicum和Hyssopus officinalis），拓宽了对其形态特征、精油化学谱和抗菌活性的认识。微生物学研究表明，所研究精油可能因其特定化学组成而诱导抗菌活性。总体而言，植物形态研究以及精油化学组成和抗菌活性研究突出表明，需要继续进一步研究，以判断这些品种在相同小区跨其他年份种植时结果的可重复性。
