夏蜡梅属植物花香成分测试与聚类分析

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2026.03.012

摘要/Abstract

摘要：

为探讨夏蜡梅属（Calycanthus）植物花香成分及其多样性，本研究采用顶空固相微萃取法（headspace solid-phase microextraction，HS-SPME）与静态顶空法（headspace sampling，HS）联合气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）分析技术，对蜡梅科（Calycanthaceae）夏蜡梅属9种植物花香成分进行检测，并通过主成分分析（principal component analysis，PCA）和聚类分析对夏蜡梅属植物花香成分的多样性进行对比分析。结果显示：夏蜡梅（C. chinensis）、美国蜡梅（C. floridus）和美国蜡梅‘雅典’（C. floridus ‘Athens’）的花香成分种类分别为16种、21种、23种（HS-SPME）及5种、21种、23种（HS）。其中，夏蜡梅以烷烃类化合物（HS-SPME）或萜烯类（HS）物质含量最高，美国蜡梅以酯类中的乙酸乙酯为主，而美国蜡梅‘雅典’的酯类物质种类更为丰富，包括乙酸乙酯、乙酸异丁酯、丁酸乙酯、异丁酸乙酯等成分。在杂交夏蜡梅品种中，除‘美夏’（‘Meixia’）以萜烯类物质含量为主外，其他品种均含有较多酯类物质，其相对含量由高到低依次为‘红运’（‘Hongyun’）、‘维纳斯’（‘Venus’）、‘红笑’（‘Hongxiao’）、‘粉灿’（‘Fencan’）、‘小蝶’（‘Xiaodie’）、‘美夏’。此外，PCA结果表明，夏蜡梅与同属其他植物的香气成分差异最大，而杂交品种与其母本美国蜡梅、美国蜡梅‘雅典’之间的相似度更高。通过这2种方法对夏蜡梅属植物花香成分进行聚类分析发现，HS检测结果更接近于所测夏蜡梅属植物的亲缘关系。同一杂交组合品种‘粉灿’‘小蝶’‘美夏’‘红运’，可与父母本夏蜡梅、美国蜡梅聚为一类，而与美国蜡梅‘雅典’及其杂交后代‘红笑’‘维纳斯’相分离。综合花香成分测试结果，夏蜡梅属中的美国蜡梅及美国蜡梅‘雅典’含有较高比例的酯类挥发物质，具有香料化工开发及芳香花园应用的潜力。

关键词: 夏蜡梅属, 花香成分, 顶空固相微萃取, 静态顶空, 气质联用, 杂交品种

Abstract:

To investigate the chemical composition and diversity of floral scent volatiles in plants of the genus Calycanthus，the floral scent compounds of nine Calycanthus species or varieties were analyzed using a combination of headspace solid-phase microextraction（HS-SPME） and static headspace（HS） coupled with gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS）. Principal component analysis（PCA） and cluster analysis were employed to compare and evaluate the diversity of volatile compounds in the flowers of Calycanthus plants. The results showed that the numbers of volatile compounds detected in the flowers of C. chinensis， C. floridus and C. floridus ‘Athens’ were 16， 21，and 23（by SPME） and 5， 21，and 23（HS）， respectively. The volatile profile of C. chinensis was dominated by alkanes（HS-SPME） or terpenes（HS）， while that of C. floridus consisted mainly of esters， especially ethyl acetate. The volatile compositions of C. floridus ‘Athens’ were more diverse， including ethyl acetate， ethyl isobutyrate， ethyl butyrate and ethyl isobutyrate. Among the hybrid varieties， except for ‘Meixia’ which was rich in terpenes， the others contained relatively high levels of esters. The order of ester content from high to low was ‘Hongyun’， ‘Venus’， ‘Hongxiao’， ‘Fencan’， ‘Xiaodie’ and ‘Meixia’.PCA revealed that the volatile compounds of C. chinensis were the most distinct from those of the other Calycanthus plants， whereas the hybrid varieties showed greater similarity to the female parents（C. floridus and C. floridus ‘Athens’）. Cluster analysis of the volatile compounds obtained by the two methods indicated that the static headspace approach corresponded more closely to the genetic relationship among the tested Calycanthus plants.Specifically，hybrids from the same cross combination（‘Fencan’， ‘Xiaodie’， ‘Meixia’ and ‘Hongyun’ ） clustered together with their parents C. chinensis and C. floridus， while they were separated from C. floridus ‘Athens’ and its hybrid offspring（‘Hongxiao’ and ‘Venus’）. Based on the floral volatile composition results， C. floridus and C. floridus ‘Athens’ were rich in ester volatile compounds， suggesting their potential for development of fragrance chemicals and applications in aromatic gardens.

Key words: Calycanthus, floral scent compounds, HS-SPME, HS, GC-MS, hybrid variety

中图分类号:

S685

陈香波, 刘方舟, 冯宜冰. 夏蜡梅属植物花香成分测试与聚类分析[J]. 植物研究, 2026, 46(3): 517-530.

Xiangbo CHEN, Fangzhou LIU, Yibing FENG. Testing and Clustering Analysis of Floral Scent Compounds of Calycanthus[J]. Bulletin of Botanical Research, 2026, 46(3): 517-530.

图/表 6

表1

图1

表2

夏蜡梅属植物花香成分分析（固相微萃取法）

类别 Class	化合物 Compounds	保留时间 Retention time/ min	相对含量 Relative content/%
类别 Class	化合物 Compounds	保留时间 Retention time/ min	夏蜡梅 C. chinensis	美国蜡梅 C. floridus	美国蜡梅‘雅典’ C. floridus ‘Athens’	‘红运’ C. ‘Hongyun’	‘美夏’ C. ‘Meixia’	‘粉灿’ C. ‘Fencan’	‘小蝶’ C. ‘Xiaodie’	‘红笑’ C. ‘Hongxiao’	‘维纳斯’ C. ‘Venus’
萜烯类及其衍生物 Terpenes and the derivatives	α-蒎烯	4.24	7.64	0.93	—	9.56	14.87	19.84	7.10	2.25	2.15
	β-蒎烯	6.08	3.01	0.57	—	6.13	6.47	12.36	3.13	1.06	1.09
	β-月桂烯	7.63	1.51	—	—	9.27	27.23	14.31	0.18	14.04	—
	反式-石竹烯	20.87	—	—	—	0.12	0.87	0.12	—	0.44	—
	莰烯	5.13	1.49	0.45	—	3.98	15.12	7.66	2.58	0.47	0.15
	桧烯	6.42	—	—	—	1.70	2.02	0.35	—	—	—
	柠檬烯	8.59	0.89	—	—	2.08	2.94	4.19	0.56	0.48	0.44
	萜品油烯	11.18	—	—	—	0.24	0.57	0.37	—	—	—
	α-松油烯	8.06	—	—	—	0.17	1.79	—	—	—	0.88
	γ-松油烯	10.03	—	—	—	0.29	1.83	0.07	—	—	0.22
	α-水芹烯	7.64	—	—	—	—	—	—	—	—	22.69
	β-水芹烯	8.87	—	—	—	0.11	0.39	0.11	—	—	0.32
	β-罗勒烯	10.26	—	—	—	—	14.56	8.19	0.18	14.49	1.30
	反式-β-罗勒烯	9.76	—	—	—	0.10	0.48	0.24	—	0.79	0.44
	新别罗勒烯	14.08	—	—	—	—	—	—	—	0.69	—
	δ-榄香烯	17.14	—	—	—	—	—	—	—	0.13	—
	β-榄香烯	20.72	—	—	—	—	—	—	—	0.14	—
	（+）-香橙烯	21.19	—	—	—	—	—	—	—	0.19	—
	γ-榄香烯	22.13	—	—	—	—	—	—	—	0.31	—
	大根香叶烯 B	27.26	—	—	—	—	—	—	—	0.16	—
	大根香叶烯 D	24.05	—	—	—	0.19	—	0.17	—	0.38	—
	双环大根香叶烯	24.72	—	—	—	—	—	0.16	—	0.51	—
	（+）-δ-荜澄茄烯	25.45	—	—	—	—	—	—	—	0.56	—
	3-侧柏烯	4.33	—	—	—	0.47	2.48	—	—	—	1.32
小计Subtotal			14.54	1.95	0.00	34.39	91.61	68.15	13.72	37.09	31.00
醇类Alcohol	乙醇	2.99	—	9.06	0.11	2.83	3.87	2.38	17.54	1.47	0.73
醇类Alcohol	芳樟醇	19.56	—	—	—	—	—	1.07	—	—	—
小计Subtotal			—	9.06	0.11	2.83	3.87	3.45	17.54	1.47	0.73
醛类Aldehydes	乙醛	1.75	—	0.33	0.08	0.6	0.77	1.77	0.39	1.06	1.02
醛类Aldehydes	己醛	5.48	—	—	—	—	—	—	—	0.13	—
小计Subtotal			—	0.33	0.08	0.60	0.77	1.77	0.40	1.18	1.02
酮类Ketone	3-羟基-2-丁酮	11.15	—	5.23	—	—	—	—	4.79	—	—
酮类Ketone	2-乙酰氧基-3-丁酮	14.32	—	0.27	—	—	—	—	0.81	—	—
小计Subtotal			—	5.49	—	—	—	—	5.60	—	—
酸类Acids	乙酸	16.83	—	0.04	0.15	—	—	—	—	—	—
小计Subtotal			—	0.04	0.15	—	—	—	—	—	—
酯类Esters	乙酸甲酯	2.17	—	0.10	0.58	0.39	—	0.16	—	1.37	0.40
	乙酸乙酯	2.53	—	63.22	25.46	59.06	—	23.87	49.98	38.76	20.34
	乙酸丙酯	3.49	—	0.55	—	0.20	—	0.09	—	—	0.71
	乙酸戊酯	7.91	—	—	—	—	—	—	—	—	0.33
	乙酸异丁酯	4.09	—	2.55	27.89	0.22	—	—	—	—	22.61
	乙酸异戊酯	6.51	—	2.33	4.05	0.53	—	0.42	—	—	15.22
	乙酸叶醇酯	12.31	—	—	—	0.25	—	0.12	—	—	—
	乙酸冰片酯	20.41	—	—	—	0.65	—	1.11	—	—	3.02
	丙酸乙酯	3.29	—	—	—	—	—	—	0.96	—	0.28
	丁酸甲酯	3.65	—	—	0.37	—	—	—	—	—	—
	丁酸异丁酯	7.53	—	—	0.42	—	—	—	—	—	—
	丁酸乙酯	4.53	—	—	22.99	—	—	—	—	—	0.61
	己酸甲酯	8.29	—	—	0.09	—	—	—	—	—	—
	己酸乙酯	9.34	—	—	2.36	—	—	—	—	—	—
	异丁酸乙酯	3.38	—	0.37	7.21	0.12	—	—	—	1.27	1.67
	异丁酸异丁酯	5.75	—	—	0.49	—	—	—	—	—	—
	2-甲基丙酸乙酯	3.29	—	—	—	—	—	—	0.98	—	—
	2-甲基丁酸乙酯	4.84	—	—	1.53	—	—	—	—	1.57	1.66
	3-甲基丁酸乙酯	5.14	—	—	0.43	—	—	—	1.65	1.16	1.06
	丁烷-2，3-二乙酸二酯	18.77	—	—	—	—	—	0.36	—	—	—
小计Subtotal			—	69.16	94.03	61.42	—	26.11	53.56	44.13	67.90
烷烃类化合物 Alkane compounds	正辛烷	2.04	2.72	0.17	0.05	—	—	—	0.45	0.21	—
	正癸烷	3.88	7.80	1.93	0.99	—	—	—	—	2.22	—
	正壬烷	2.43	0.35	—	—	—	—	—	—	—	—
	正十二烷	8.79	1.66	0.75	0.43	—	—	—	—	0.96	—
	4-甲基庚烷	1.91	—	0.43	0.10	—	—	—	—	0.59	—
	4-甲基辛烷	2.34	6.72	0.68	0.19	—	—	—	—	0.63	—
	4-甲基癸烷	4.56	—	0.37	0.52	—	—	—	—	—	—
	2，5-二甲基己烷	1.65	1.01	—	—	—	—	—	—	—	—
	2，5-二甲基壬烷	3.7	2.75	—	—	—	—	—	—	—	—
	4-甲基癸烷	4.56	2.05	—	—	—	—	—	—	—	—
	5-甲基癸烷	4.49	1.30	—	—	—	—	—	—	—	—
	2-甲基庚烷	1.75	4.02	—	—	—	—	—	—	—	—
	2，4-二甲基庚烷	2.08	18.92	1.41	0.37	—	—	—	0.44	1.61	—
小计Subtotal			49.29	5.73	2.65	—	—	—	0.89	6.23	—
总计Total			63.83	91.76	97.02	99.24	96.26	99.48	91.71	90.10	100.00

表2

表3

夏蜡梅属植物花香成分分析（静态顶空法）

类别 Class	化合物 Compounds	保留时间 Retention time/ min	相对含量 Relative content/%
类别 Class	化合物 Compounds	保留时间 Retention time/ min	夏蜡梅 C. chinensis	美国蜡梅 C. floridus	美国蜡梅‘雅典’ C. floridus ‘Athens’	‘红运’ C. ‘Hongyun’	‘美夏’ C. ‘Meixia’	‘粉灿’ C. ‘Fencan’	‘小蝶’ C. ‘Xiaodie’	‘红笑’ C. ‘Hongxiao’	‘维纳斯’ C. ‘Venus’
萜烯类及其衍生物 Terpenes and their derivatives	α-蒎烯	10.42	45.72	4.16	—	2.59	11.54	8.14	11.31	1.15	0.89
	β-蒎烯	11.96	—	3.06	—	2.45	6.24	6.69	7.19	0.66	0.40
	β-月桂烯	12.45	10.83	0.35	0.14	5.10	13.90	7.31	1.54	17.75	2.22
	莰烯	10.93	12.08	3.54	—	1.81	16.16	4.64	13.50	0.39	—
	桧烯	11.85	—	—	—	0.81	3.16	—	1.54	—	—
	柠檬烯	13.85	5.21	0.81	—	0.80	1.59	2.14	1.70	—	0.54
	萜品油烯	16.05	—	—	—	—	—	0.22	—	—	—
	α-松油烯	13.42	—	—	—	—	—	—	—	—	0.73
	γ-松油烯	14.96	—	—	—	—	—	—	—	—	0.36
	α-水芹烯	12.95	—	0.10	—	—	—	—	—	—	43.01
	β-罗勒烯	14.53	—	1.30	14.04	—	11.37	7.14	10.21	37.55	3.85
	反式-β-罗勒烯	14.13	—	—	0.64	—	—	—	—	0.68	0.73
	大根香叶烯D	29.12	—	—	—	—	—	—	—	0.60	—
	双环大根香叶烯	29.58	—	—	—	—	—	—	—	0.70	—
	（+）-δ-荜澄茄烯	30.11	—	—	0.12	—	—	—	—	—	—
	3-侧柏烯	10.18	—	—	—	—	—	—	—	—	1.71
小计Subtotal			73.84	13.31	14.95	13.55	63.95	36.29	46.98	59.48	54.43
醇类Alcohol	乙醇	2.39	—	18.19	0.71	15.20	22.76	13.07	32.53	6.29	6.00
	桉叶油醇	13.93	—	—	0.11	—	—	—	0.43	—	—
	1-丙醇	2.73	—	0.09	—	—	—	—	—	—	—
	2-甲基-1-丙醇	3.18	—	0.68	0.87	—	—	—	—	—	—
小计Subtotal			—	18.96	1.69	15.20	22.76	13.07	32.96	6.29	6.00
醛类 Aldehydes	乙醛	2.29	—	0.58	0.10	2.62	1.18	0.96	2.89	0.75	0.46
	丁醛	2.95	—	—	—	—	—	—	—	—	0.26
	戊醛	4.04	—	—	—	—	—	0.51	—	—	2.88
	己醛	6.14	—	0.31	—	0.30	1.14	1.72	2.00	—	2.43
	庚醛	9.22	—	0.52	0.18	0.69	—	—	—	0.62	—
	壬醛	16.57	—	0.10	—	—	1.84	0.26	0.81	—	1.32
	2-甲基丙醛	2.76	—	—	—	0.16	—	—	—	—	—
小计Subtotal			—	1.52	0.28	3.76	4.16	3.46	5.69	1.37	7.35
酮类Ketone	3-羟基-2-丁酮	4.20	—	8.11	—	—	—	—	—	—	—
小计Subtotal		4.20	—	8.11	—	—	—	—	—	—	—
酸类Acids	乙酸	16.82	—	—	—	—	—	—	—	0.15	—
小计Subtotal			—	—	—	—	—	—	—	0.15	—
酯类 Esters	乙酸甲酯	2.61	—	0.09	0.71	0.22	—	—	—	0.83	0.26
	乙酸乙酯	3.09	—	54.81	46.66	65.74	—	37.02	4.42	29.63	22.69
	乙酸异丁酯	5.49	—	0.15	18.81	—	—	—	—	—	5.81
	乙酸异戊酯	8.41	—	0.08	0.42	—	—	—	—	—	1.04
	乙酸冰片酯	22.94	5.28	2.05	—	1.08	8.64	4.69	9.66	—	—
	乙酸芳樟酯	16.43	—	—	—	—	—	4.81	—	—	—
	乙酸-2-甲基丁酯	8.51	—	—	0.37	—	—	—	—	—	0.93
	丙酸乙酯	4.23	—	—	0.17	—	—	—	—	—	—
	丁酸甲酯	4.42	—	—	0.22	—	—	—	—	—	—
	丁酸异丁酯		—	—	—	—	—	—	—	—	—
	丁酸乙酯	6.42	—	—	8.02	—	—	—	—	—	—
	己酸乙酯	12.72	—	—	0.40	—	—	—	—	—	—
	异丁酸甲酯	3.85	—	—	0.10	—	—	—	—	—	—
	异丁酸乙酯	5.17	—	0.09	5.78	—	—	—	—	—	0.43
	异丁酸异丁酯	9.68	—	—	0.11	—	—	—	—	—	—
	2-甲基丁酸乙酯	7.56	—	—	0.42	—	—	—	—	—	—
	3-甲基丁酸乙酯	7.66	—	—	0.11	—	—	—	—	—	—
小计Subtotal			5.28	57.28	82.28	67.04	8.64	46.53	14.08	30.45	31.16
其他Others	异丁腈	3.19	—	—	—	—	—	—	—	0.37	—
其他Others	对伞花烃	13.70	—	—	—	—	—	—	—	—	0.60
小计Subtotal			—	—	—	—	—	—	—	0.37	0.60
总计Total			79.12	99.19	99.71	99.53	98.11	99.21	99.56	99.51	99.34

表3

图2

图3

参考文献 22

[1]	蒋英，李秉滔.中国植物志：第30卷：第2分册［M］.北京：科学出版社，1979：1-5.
	JIANG Y， Li B T.Flora of China：Vol.30：Part 2［M］.Beijing：Science Press，1979：1-5.
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品种 Variety	种质起源 Origin of resources	花色 Flower color	花径 Bloom diameter/cm	花型 Floral form	花期 Flowering period
夏蜡梅 C. chinensis	原种	白色、外被片边缘淡粉紫，内被片边缘黄色	5.6~6.5	碗形	4月中旬—6月上旬
美国蜡梅 C. floridus	原种	红褐色	4.5~5.4	荷花形	4月下旬—6月上旬
美国蜡梅‘雅典’ C. floridus ‘Athens’	芽变品种	黄~黄绿色	4.5~5.0	荷花形	5月上旬—7月上旬
‘美夏’ C. ‘Meixia’	美国蜡梅×夏蜡梅	红紫色、内被片边缘乳黄色	6.5~7.7	碗形	4月下旬—6月上旬
‘粉灿’ C. ‘Fencan’	美国蜡梅×夏蜡梅	粉紫色、内被片边缘乳白色	7.8~8.4	碟形	4月下旬—5月中旬
‘小蝶’ C. ‘Xiaodie’	美国蜡梅×夏蜡梅	灰紫色、内被片边缘乳黄色	5.8~6.8	荷花形	4月下旬—5月上旬
‘红运’ C. ‘Hongyun’	夏蜡梅×美国蜡梅	灰紫色、内被片边缘黄色	6.5~7.0	碗形	4月下旬—6月中旬
‘红笑’ C. ‘Hongxiao’	美国蜡梅‘雅典’×夏蜡梅	深红色、内被片边缘乳黄色	6.8~7.5	碗形	4月中旬—5月上旬
‘维纳斯’ C. ‘Venus’	（夏蜡梅×西美蜡梅）× （夏蜡梅×美国蜡梅‘雅典’）	白色、内被片基部紫红色	7.2~7.8	碗形	4月下旬—5月上旬