贵州石阡县楠木资源单株形态特征及挥发性成分分析

赵 丹， 谢 娜， 赵德刚，2*, 夏玉芳

(1．贵州大学 农业生物工程研究院/生命科学学院， 山地植物资源保护与保护种质创新教育部重点实验室， 贵州 贵阳 550025； 2.贵州省农业科学院，贵州省植物保育技术应用工程研究中心， 贵州 贵阳 550006； 3.贵州大学 新农村发展研究院， 贵州 贵阳 550025)

0 引言

【研究意义】楠木为樟科(Lauraceae)楠属(Phoebe)高大乔木，是我国特有的珍贵木材树种，主要分布于四川、重庆、湖北和贵州等地[1]。楠木作为“楠、樟、梓、椆”四大名木之首，素有“木中金子”之称，其木质细腻，材质耐腐，纹理淡雅，被广泛用作建筑、装饰、雕刻等[2]。楠属植物主要包括闽楠[Phoebebournei(Hemsl.) Yang]、桢楠(PhoebezhennanS.Lee et F.N.Wei)、浙江楠(PhoebechekiangensisC.B.Shang)等，有的楠属植物其成熟木材在太阳光下能看到波纹状金丝，称为“金丝楠”，木材价值高。贵州是我国楠木资源主产区之一，主产桢楠和闽楠，均为产生金丝的主要楠属植物，是国家二级保护植物。由于其生长缓慢和人类的乱砍滥伐使得资源日益枯竭。鉴于楠木资源的巨大经济价值，如何对楠木资源进行保护和开发利用，使其成为乡村振兴主战场的“金山银山”，是目前楠木产业发展急需解决的问题。【前人研究进展】贵州的楠木主产区在北部和西北部，其中铜仁市石阡县是楠木资源密集分布区，现存楠木资源年代久远[3-4]。石阡县闽楠和桢楠资源丰富，且有较强的林木种质资源保护意识，建立了自然保护区并对楠木实施古树名木(树龄100年以上并依法认定的稀有、珍贵树木和具有历史、文化价值以及具有重要纪念意义的树木)挂牌保护。【研究切入点】目前石阡县对资源利用和开发缺乏有效的办法，对境内楠木资源也未作详细调查和记录[5-6]。【拟解决的关键问题】为更好地保护石阡县楠木资源以及开发利用，从石阡县境内挂牌的楠木古树名木入手，调查记录石阡县境内楠木的生境情况、形态特征和挥发性成分测定，初步筛选楠木资源的优良单株，为优良家系培育提供母树信息，并为楠木深加工利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 调查对象及方法

2018年10-11月以贵州省石阡县境内楠木古树名木作为调查对象，通过查阅文献资料[4-6]和调查走访相结合方式，调查石阡县境内挂牌保护的楠木古树资源。利用GPS确定楠木古树自然分布区的经、纬度及海拔等地理分布信息。

1.2 楠木古树指标测定

1.2.1 单株形态及果实和种子特征 参照黄承石等[7]的方法，采取每木记账调查法，记录楠木的胸径、株高、冠幅等形态指标，采用树木测高测距仪(Haglof，Vertex5)测定株高。采集单株带果实枝条制作标本，记录果实横径和纵径、表观特征和剥去果皮后种子百粒重等指标，计算果形指数(纵径/横径)。果实纵径和横径采用游标卡尺测定，分别测果实果基到果顶的长度和果实最粗处的直径，各测定3次取平均值。另外，分别称量19株楠木30粒鲜果质量，随机测定种子沙藏前后质量，重复3次取平均值。

1.2.2 挥发性成分 选取石阡县龙凤村龙洞组的楠木(树高33 m，茎围5.16 m，胸径1.64 m)，分别取其主干树皮、枝条、叶、果皮、种子进行挥发性成分测定。称取1 g样品鲜样置于顶空瓶中，加入氯化钠3 g后密封，置于80℃水浴中平衡30 min，用固相微萃取针萃取30 min，萃取结束后用萃取针在进样口解吸5 min，利用GC-MS对楠木各部位挥发性成分进行分析。色谱和质谱条件：进样口温度240℃，离子源温度230℃，载气流速1.0 mL/min；升温程序：起始温度40℃，以5℃/min的速率升至140℃，保持10 min，再以5℃/min的速率升至210℃，保持12 min。色谱柱为HP-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)。

1.3 数据处理

利用Ecxel 2016 进行数据整理。形态指标采用SPSS 22.0进行数据显著性分析，利用Shimadzu GC-MS Postrun Analysis 和NIST2008 /NIST2008S /wiley 2008 质谱数据库自动检索进行样品挥发性成分的定性分析，按照面积归一化法计算总离子流图各成分的相对含量。

2 结果与分析

2.1 石阡县楠木古树类型与地理分布

从表1看出，在石阡县境内共调查19株楠木古树，经形态学鉴定，14棵为闽楠、5棵为桢楠。主要分布在国荣乡、中坝镇、汤山镇、五德镇、平山乡、石固乡和泉都街道办等乡镇，分布地海拔450～850 m，多为散生单株大树，以村前寨后分布居多。

表1 石阡县楠木采种单株的地理位置

2.2 楠木古树生长特征

从表2看出，楠木古树树形表现为椭圆形、倒卵形、圆形、半圆形、锥形和圆伞形，其中椭圆形为主要树形。19株楠木古树的树高在18～35 m，其中，20 m以下的有3株，20～30 m的有13株，30 m以上的有3株。茎围在132～516 cm，其中，200 cm以下有3株，200～300 cm有13株，300 cm以上3株。胸径在38～126 cm，其中，50 cm以下有2株，50～100 cm的有14株，100 cm以上的有3株。冠幅最小的为8 m×6 m，最大的达35 m×32 m，其中，以龙凤村(SQ18-07)的楠木茎围、胸径以及冠幅最大，推测其年代久远，树龄较长。

表2 石阡县楠木采种单株的生长特征

2.3 果实的形状特征及沙藏前后种子百粒重

从表3看出，楠木古树的果实形状为椭圆形，表面光滑，颜色为褐黑色和棕色混杂。经统计分析，楠木果实特征和沙藏前后种子百粒重在不同株系间均存在差异。30粒果实鲜重最大为28.35 g，最小为15.76 g；果实纵径为12.75～16.46 mm，横径为7.07～9.40 mm；果形指数最小为1.43，最大为2.33。SQ18-01和SQ18-162沙藏后的种子百粒重比沙藏前更轻，推测是种子表面部分水分被沙子吸收导致；其余17个单株沙藏后的种子百粒重比沙藏前重，推测沙藏过程中种子的内部结构发生变化，存在种子萌发现象。

表3 不同单株楠木果实的特性与种子百粒重

19个楠木单株果实的形状特征和种子百粒重均存在较大差异，以中坝街道双溪村2组的楠木单株(SQ18-09)果实及种子表观发育情况较好。

2.4 楠木古树的挥发性成分

2.4.1 挥发性成分组成 SQ18-07单株叶片、果皮、种子、树皮和枝条的挥发性成分总离子流色谱见图1，经计算机质谱库自动检索、解析，从楠木叶片、果皮、种子、树皮和枝条中分离鉴定的化合物分别为48种、47种、49种、47种和44种。

图1 楠木叶片、果皮、种子、树皮、枝条挥发性成分的离子流色谱

2.4.2 挥发性成分的相对含量 从表4看出，楠木叶、枝条、果皮、种子、树皮中挥发性成分及相对含量存在较大差异。楠木古树的果皮和种子中主要挥发性成分为α-Cubebene，相对含量分别为31.14%和25.60%；其次是Naphthalene,1,2,3,5,6,8a-hexahydro-4,7-dimethyl-1-(1-methylethyl)-, (1S-cis)-，相对含量分别为14.33%和13.00%；第三是β-律草烯，相对含量分别为5.27%和4.54%。楠木古树叶片的主要挥发性成分为Naphthalene,1,2,3,5,6,8a-hexahydro- 4,7-dimethyl-1-(1-methylethyl)-,(1S-cis)-，相对含量为11.06%；其次是3,7,11-三甲基-1,3,6,10-十二碳-四烯，相对含量为7.80%；第三是罗汉柏烯，相对含量为6.06%。楠木古树树皮的主要挥发性成分为Naphthalene,1,2,3,4-tetrahydro-1,5,7-trimethyl-，相对含量为12.80%；其次是1H-Cyclopropa[a]naph thalene,1a,2,3,5,6,7,7a,7b-octahydro-1,1,7,7a-tetramethyl-,[1aR-(1a.α.,7.α.,7a.α.,7b.α.)]-，相对含量为10.71%；第三是Naphthalene,decahydro-4a-methyl-1-methylene-7-(1-methy lethylidene)-,(4aR-trans)-，相对含量为10.15%。楠木枝条的主要挥发性成分为α-蒎烯，相对含量为25.73%；其次是α-Cubebene，相对含量为25.73%；第三是α-Cubebene和1-石竹烯，相对含量分别为10.91%和10.48%。

表4 楠木叶、茎、果皮、种子的挥发性成分及其含量

续表4

续表4

3 讨论

石阡县境内分布的楠木古树资源有闽楠、桢楠以及紫楠[6-7]，其中桢楠是在1979年从闽楠分离出来，命名人为广西植物研究所李树刚与韦发南[8]，桢楠与闽楠的主要区别在叶背细脉是否清晰及花序长短，而李娟等[9]认为叶背细脉清晰程度与植株生长环境有关，光照充足或环境较为干燥时细脉清晰。吴大荣[10]指出，用以区别桢楠与闽楠两者的特征极为相近，分布区也相互交错。李娟等[11]通过DNA检测发现，闽楠与桢楠遗传距离较小，遗传相似系数较高，结合外观形态，建议应合并。本次研究中也发现桢楠和闽楠相似度极高，用形态特征准确区分比较困难，在19株楠木古树中，经形态分类学初步鉴定为闽楠14株、桢楠5株，但需进一步通过ISSR或SSR分析，评价闽楠和桢楠在分子水平是否一致。

为开发楠木除材用以外的商业价值，研究人员从精油提取和挥发性成分入手进行研究。程伟等[12]在润楠中分离出21种化合物，其中包括8种丁内酯类、8种木脂素类和5种萜类化合物。龙夏颖[13]在桢楠树梢、树干、树根精油中分别鉴定出50种、45种和41种化合物，所含化合物有安定、镇咳、消炎的作用，提取的精油有抗肿瘤活性。毛运芝等[14]对缙云山5 种野生乡土楠木植物资源叶片精油进行提取和成分鉴定，分析5 种楠木植物精油挥发性成分组成差异和亲缘关系，为野生乡土楠木类资源的开发应用与分类提供了基础数据。研究对19株楠木古树中最大单株的挥发性成分进行测定分析，在其叶片、树皮、枝条、果皮和种子中分别分离出48种、47种、49种、47种和44种化合物，如α-萜品烯、榄香烯、橙花醇、α-水芹烯、氧化石竹烯、月桂烯等化合物有药理性机制，α-萜品烯可用于配制人造柠檬和薄荷精油，存在于叶片和种子中；在叶片和树皮中含有β-桉叶醇影响交感神经的活动[15]，可用于镇痛凝神类药物的开发[16]；叶片、果皮、枝条中均具有榄香烯，可用于抗癌药物的开发[17]；在果皮中含有橙花醇，有灭菌、杀菌作用[18]；α-水芹烯在桢楠果皮和种子中的相对含量分别为3.66%、3.69%，在免疫方面起重要的作用[19]；在叶片中含有氧化石竹烯，有祛风除湿、消炎抗菌等功效[20]；果皮和种子中的月桂烯影响脂质膜的性质[21]。

4 结论

2018年10-11月在石阡县境内调查并采集到19株楠木古树，经形态学初步鉴定为闽楠14株、桢楠5株。经分析发现，石阡县气候、土壤等环境条件非常适宜楠木的栽培和生长，可开展楠木资源的良种选育和人工栽培。但在形态学鉴定中发现，闽楠和桢楠极为相似，受环境影响较大，需进一步开展遗传多样性分析，从分子水平区分闽楠和桢楠，为贵州省楠木资源发掘、开发及利用提供基础数据。

在楠木古树的叶、树皮、枝条、果皮和种子中分别鉴定到48种、47种、49种、47种和44种挥发性成分，各部位中成分和相对含量存在较大差异，但以萜类居多，其中α-萜品烯、β-桉叶醇、榄香烯、橙花醇、α-水芹烯、氧化石竹烯、月桂烯等化合物具有重要的药用价值，可用于药物开发。同时挥发性成分中的香味物质可用于精油开发。

致谢：抽样调查得到石阡县长荣联合投资有限公司的大力支持；贵州大学植物学博士曹威进行标本采样和鉴定协助；贵州大学硕士研究生张松、梁德盟、王超、梅德洪，本科生程伟等提供采样帮助，在此一并表示感谢！