《Scientia Horticulturae》：Comprehensive analysis of emitted and endogenous floral volatiles and aroma characteristics in 23 hyacinth (
Hyacinthus orientalis) cultivars
编辑推荐：
风信子（*Hyacinthus orientalis*）是一种具有重要观赏和商业价值的全球性球根观赏植物。然而，其花香化学特性至今仍缺乏充分认识，这限制了定向选育芳香型风信子品种及风信子精油的工业化生产。本研究采用顶空固相微萃取（HS-SPME）和有机溶剂萃取
风信子（*Hyacinthus orientalis*）是一种具有重要观赏和商业价值的全球性球根观赏植物。然而，其花香化学特性至今仍缺乏充分认识，这限制了定向选育芳香型风信子品种及风信子精油的工业化生产。本研究采用顶空固相微萃取（HS-SPME）和有机溶剂萃取（OSE）分别与气相色谱-质谱联用（GC-MS）相结合的方法，对23个风信子品种盛花期释放态和内源态挥发性有机化合物（VOCs）进行了表征。通过花瓣颜色参数与VOC含量（释放态和内源态）的相关性分析、多变量统计分析（主成分分析PCA和偏最小二乘判别分析PLS-DA）以及线性回归分析评估了VOC释放模式，并计算了相对气味活度值（ROAVs）以筛选关键香气贡献化合物。共鉴定出74种释放态VOCs（每个品种34–48种）和42种内源态VOCs（每个品种24–32种）。苯丙素类/苯环型化合物和萜烯类主导了释放态VOCs。值得注意的是，内源态VOCs主要涵盖苯丙素类/苯环型化合物。VOC释放比率与沸点和分子量呈负相关，但与蒸气压呈正相关。苯丙素类/苯环型化合物及若干萜烯类与颜色参数（如L*、a*、b*和C*）表现出显著相关性。PLS-DA鉴定出29种特征释放态VOCs和14种特征内源态VOCs。基于ROAV结果，供试品种被划分为五种香气类型：“花香型”“花香-化学型”“青香/叶香型”“青香/叶香-果香型”和“辛香型”。基于整合性状的层次聚类分析进一步验证了品种分组模式。该研究系统阐明了风信子VOC组成、释放动态和香气分类，为定向香型育种和精油生产提供了理论基础。
风信子花香挥发物与香气特征的综合研究解读
**1. 研究背景与意义**
风信子是全球重要的球根观赏植物，在花卉市场中占有重要地位。然而，花香作为影响消费者偏好的关键品质性状，其化学基础长期未得到系统解析。现有关于风信子花香的研究大多局限于单一或少数品种，仅聚焦于释放态挥发性有机化合物（VOCs），忽略了花组织中储存的内源态VOCs，也缺乏基于感官贡献评估和系统分类框架的整合研究。此外，花色与花香之间的代谢关联在多种观赏植物中已有报道，但在风信子中尚未得到充分验证。因此，开展跨品种的释放态与内源态VOCs联合分析、感官贡献评估及多性状分类研究，对于阐明风信子花香形成机制、指导定向芳香育种及精油生产具有重要理论和应用价值。
**2. 研究内容与主要技术方法**
研究人员以23个风信子品种为材料，构建了系统的花香分析体系。主要技术方法包括：（1）采用顶空固相微萃取（HS-SPME）结合气相色谱-质谱联用（GC-MS）采集并分析释放态VOCs；（2）采用有机溶剂萃取（OSE）结合GC-MS提取并鉴定内源态VOCs；（3）计算11个共有VOCs的释放比率（释放态含量/内源态含量的自然对数），并与沸点、分子量、蒸气压进行线性回归分析，揭示物理性质对释放动态的影响；（4）利用便携式分光光度计测定花瓣CIE L*a*b*C*h颜色参数，并开展与VOC含量的相关性分析和Mantel检验；（5）运用主成分分析（PCA）、偏最小二乘判别分析（PLS-DA）和变量投影重要性（VIP）值筛选特征VOCs；（6）计算相对气味活度值（ROAVs）评估各化合物对整体香气的贡献；（7）基于多性状（释放态/内源态VOCs、颜色参数、ROAVs）进行层次聚类分析（HCA）。所有种球均购自荷兰，统一种植于北京林业大学植物科学中心温室。
**3. 主要研究结果**
**3.1 花香VOCs的统计分析**
通过样本相关性分析和PCA验证了数据的可靠性。释放态VOCs的PCA前三主成分累计解释46.3%的方差，内源态VOCs累计解释50.5%。PCA得分图显示不同品种间存在明显分离趋势，表明供试品种间花香组成具有显著差异。
**3.2 释放态与内源态VOCs组成分析**
共鉴定出74种释放态VOCs和42种内源态VOCs，其中29种为共有化合物。苯丙素类/苯环型化合物在两类VOCs中均为数量最多的类别，分别占释放态的54.05%和内源态的80.95%。萜烯类为释放态第二大类别（32.43%），脂肪酸衍生物为内源态第二大类别（9.52%）。含量方面，释放态VOCs以苯丙素类/苯环型化合物和萜烯类为主，其中‘Blue Jacket’总含量最高，'White Rosy'最低。内源态VOCs中苯丙素类/苯环型化合物占绝对主导（>90%），‘Gipsy Queen’含量最高。
**3.3 释放态与内源态VOCs的联合分析**
对11个共有VOCs的释放比率与物理性质的线性回归分析表明，释放比率与沸点和分子量呈负相关（R2分别为0.4975–0.6997和0.2257–0.4452），与蒸气压呈正相关（R2为0.4880–0.8471）。值得注意的是，苯甲酸甲酯和α-法呢烯的释放比率高于基于物理性质的预测值，暗示这两种化合物在植物体内可能存在主动释放机制。相关性热图显示，部分释放态与内源态VOCs之间存在显著正相关或负相关关系，且不同品种间相关性模式差异明显。
**3.4 花色参数与VOCs的相关性分析**
23个品种的花色参数（L*、a*、b*、C*、h'）表现出显著的品种间差异。相关性分析显示，部分苯丙素类/苯环型化合物（如苯甲酸甲酯、乙酸苄酯、苯甲酸苄酯等）与C*、a*、cos h'呈正相关，表明花色越深，这些化合物的释放量越高。Mantel检验进一步表明，释放态苯丙素类/苯环型化合物与C*显著正相关，内源态苯丙素类/苯环型化合物与a*及cos h'显著正相关。
**3.5 PLS-DA分析与特征化合物筛选**
PLS-DA模型经排列检验验证可靠。基于VIP>1且P<0.05的标准，从释放态VOCs中筛选出29种特征化合物（12种苯丙素类/苯环型化合物、10种萜烯类、6种脂肪酸衍生物、1种杂环化合物）；从内源态VOCs中筛选出14种特征化合物（12种苯丙素类/苯环型化合物、1种萜烯类、1种脂肪酸衍生物）。
**3.6 ROAV分析与香气类型分类**
基于28种VOCs的ROAV计算结果，β-罗勒烯在9个品种中ROAV最高，赋予“青香、热带”气息；肉桂醇在另外9个品种中贡献最突出，呈现典型的“花香、风信子”气味；丁香酚在3个品种中为主导香气化合物，赋予“丁香、辛香”特征。根据香气特征聚类，23个品种被划分为五种香气类型：“花香型”（9个品种）、“花香-化学型”（1个品种）、“青香/叶香型”（7个品种）、“青香/叶香-果香型”（3个品种）和“辛香型”（3个品种）。各类别均有明确的关键香气化合物。
**3.7 基于多性状的层次聚类分析**
基于释放态/内源态VOCs、颜色参数和ROAVs的层次聚类分析将23个品种划分为5个主要类群。聚类结果与品种间的芽变（sport）亲缘关系高度一致，如'Woodstock'（'Jan Bos'的芽变）与'Jan Bos'同属Cluster 1，多个'Pink Pearl'芽变品种共同聚入Cluster 2。这表明遗传亲缘关系是决定风信子VOC谱的首要因素，其影响力超过花色和花型等表型性状。
**4. 讨论与结论**
该研究通过释放态与内源态VOCs的双重分析框架，系统揭示了风信子花香化学组成、释放动态规律和香气分类体系。研究发现，大多数品种的内源态VOC含量高于释放态，表明内源储存是花色持久的缓冲机制。物理性质对VOC释放具有显著约束作用，但部分化合物的主动释放暗示转运蛋白参与的生物学调控。花青素与苯丙素类/苯环型VOC共享苯丙氨酸代谢前体，为花色与花香的代谢关联提供了理论解释。基于ROAV的香气分类有效区分了不同品种的感官特征，而多性状聚类则凸显了遗传背景对花香谱的主导作用。该研究为风信子花香相关功能基因挖掘、芳香型品种定向选育及精油产业化开发奠定了重要的理论基础，也为其他观赏植物花香研究提供了可借鉴的方法框架。
