斯里兰卡野生与栽培肉桂属植物生物活性化合物的种内多样性:对肉桂保护、利用及育种的关键意义

《BMC Agriculture》:Intraspecies diversity of the bioactive compounds of wild and cultivated Cinnamomum species in Sri Lanka

【字体: 时间:2025年04月10日 来源:BMC Agriculture

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  为探究野生肉桂种内和种间植物化学多样性、挥发油成分及环境影响,研究人员对六种野生肉桂进行研究。结果发现种内生化多样性显著,部分野生种性能与栽培种相当。该研究为肉桂保护、利用及育种提供重要依据。

  在香料的世界里,肉桂凭借其独特的香气和丰富的药用价值,一直备受人们的青睐。然而,肉桂属植物在全球范围内种类繁多,尤其是斯里兰卡,拥有多种野生和栽培的肉桂品种。但长期以来,人们对这些肉桂品种的了解还十分有限。一方面,虽然肉桂的经济价值高,可在药用、烹饪等多个领域发挥重要作用,但野生肉桂种内的植物化学多样性究竟如何,不同品种间挥发油成分有何差异,环境因素又对它们产生怎样的影响,这些问题都亟待解决。另一方面,野生肉桂物种面临着生存威胁,部分处于濒危或易危状态,而对它们的保护和可持续利用缺乏足够的科学依据。在此背景下,来自斯里兰卡多个研究机构的研究人员开展了这项关于斯里兰卡野生和栽培肉桂属植物生物活性化合物种内多样性的研究。
研究人员通过对六种野生肉桂进行研究,得出了一系列重要结论。研究发现,斯里兰卡的野生和栽培肉桂属植物均未检测出香豆素,这使得它们在市场上可能成为更安全的选择。在种内变异方面,不同品种的树皮肉桂醛和叶丁香酚含量存在显著差异,如辛哈拉贾肉桂(C. sinharajaense)和卡帕鲁 - 科隆德肉桂(C. capparu-coronde)的相关成分含量表现突出,与栽培品种相比具有竞争力。同时,叶油产量(LOY)也存在种内差异,部分品种在不同环境下的 LOY 不同。此外,通过气相色谱 - 质谱联用(GCMS)分析发现,不同品种的叶油挥发性成分有独特特征,部分品种间化学组成相似,但相对丰度不同。这些研究结果对于肉桂的保护、可持续利用以及育种工作意义重大,为后续相关工作提供了关键的理论基础。该研究成果发表在《BMC Agriculture》杂志上。

在研究方法上,研究人员从多个方面开展工作。样本采集方面,他们从至少两个不同的农业生态区采集样本,涵盖了驯化地块和自然栖息地。之后对树皮和叶样本分别进行处理,如干燥、研磨等。利用高效液相色谱(HPLC)分析树皮和叶甲醇提取物中的生物活性化合物;通过水蒸气蒸馏法结合特定装置提取叶挥发油,进而测定叶油产量和水分含量;采用气相色谱 - 质谱联用(GCMS)对叶挥发油进行分析;运用统计分析方法,确定环境因素与生化特性的相关性等。

研究结果主要包括以下几个方面:

  • HPLC 分析结果:所有物种的叶和树皮样本中均未检测出香豆素或香豆酸。树皮肉桂醛含量在 0.09mg/g 至 18.31mg/g 之间,叶丁香酚含量在 0.32mg/g 至 38.13mg/g 之间。不同品种间含量差异明显,如 C. verum 的栽培品种树皮肉桂醛和叶丁香酚含量较高,C. capparu-coronde 的树皮肉桂醛含量在不同地点相似,但叶丁香酚含量不同,C. sinharajaense 的相关成分含量在不同地点差异显著。此外,其他化学化合物在不同物种和地点也存在差异。
  • 叶油产量和感官特性:叶油产量在属水平上为 0.12% 至 3.21%,C. verum 的栽培品种 Sri gemunu 叶油产量最高,C. sinharajaense 的 Matara 样本次之。部分品种存在种内叶油产量差异,如 C. citriodorum 和 C. dubium。在感官特性方面,不同品种有独特的气味和味道,可用于区分。
  • GCMS 分析结果:研究从肉桂属植物中鉴定出 50 多种不同的生化化合物,其中 20 种具有经济重要性。不同物种的叶油挥发性成分存在种间和种内差异,如 C. capparu-coronde、C. citriodorum、C. dubium 等物种的化合物组成和相对丰度各不相同,且部分物种在不同地点的化合物数量和种类也有差异。
  • 相关性分析和聚类分析:叶丁香酚和树皮肉桂醛含量与平均年温度(MAT)和叶油产量呈正相关,叶油中生化化合物总数与平均年降雨量(MAR)和叶丁香酚含量呈负相关。聚类分析将物种分为两个主要组,C. verum 的栽培品种和野生种与 C. sinharajaense 聚在一起,其他物种聚为另一组。

研究结论和讨论部分强调,斯里兰卡的野生和栽培肉桂属植物不含可检测的香豆素,种内变异显著,尤其是叶丁香酚和树皮肉桂醛含量。不同物种的叶油成分独特,部分品种在驯化条件下表现出与栽培品种相当的性能。这表明野生物种在未来育种工作中具有潜力,同时也凸显了保护野生肉桂物种的重要性。研究还指出了当前研究的局限性,如样本量和地理代表性有限,未采用先进分子方法等,为后续研究指明了方向。总之,该研究为肉桂产业的可持续发展、野生资源保护以及新品种培育提供了重要的科学依据,对推动肉桂相关领域的发展具有重要意义。

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