湖南德夯野生精油植物资源调查及化学成分分析

2021-12-21谭璐向亮向晓媚刘冰陈功锡

山地农业生物学报 2021年6期

谭璐向亮向晓媚刘冰陈功锡

摘要：为进一步了解湖南省德夯风景名胜区精油植物资源现状，采用野外调查、标本整理及查阅文献等方法，对其精油植物资源进行统计分析。结果表明：该区精油植物共88科230属319种，生活习性以草本为主。该区精油植物区系地理成分在科层面上以泛热带分布和世界分布为主，属层面上以北温带分布为主，种层面上以东亚分布为主。储油部位以叶和全株为主，含油量在10%以上的有10种，分别为樟、山鸡椒、枫香树、香椿、蛇床、小蜡、木犀、忍冬、菖蒲和鸢尾。精油化学成分较为复杂，含萜类化合物的植物种数最多，用途类型以日用化工为主。这些精油植物资源特点反映了德夯风景名胜区精油植物的多样性和复杂性，但利用程度较低，应注重这类植物资源的有效保护和合理开发。

关键词：植物资源;精油植物;资源调查;风景名胜区;德夯

中图分类号：Q949.9

文献标识码：A

文章编号：1008-0457（2021）06-0059-07

国际DOI编码：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2021.06.008

Abstract：In order to find out the present situation of wild essential oil plant resources in Dehang scenic spot of Hunan province，the essential oil plant resources were statistically analyzed by field investigation，specimen arrangement and literature review.The results indicated that there were 319 species of essential oil belonging to 230 genera and 88 families in Dehang scenic spot.The life habits of wild essential oil plant in this area were mainly herbaceous.The geographical distribution of wild essential oil plant was mainly pantropical and cosmopolitan elements at family level，north temperate elements at the genus level，and east Asia at the species level.The essential oil storage parts were mainly leaves and whole plant.There were 10 kinds of essential oil plants with the essential oil contents of over 10%，and they were Cinnamomum camphora，Litsea cubeba，Liquidambar formosana，Toona sinensis，Cnidium monnieri，Ligustrum sinense，Osmanthus fragrans，Lonicera japonica，Acorus calamus and Iris tectorum.The chemical composition of essential oil plants was relatively complex，and the number of plants containing terpenoids was the most.Despite the complexity and variety of uses caused by the chemical composition of essential oil plants，the type of use of daily chemical industry as the material was the most.These characteristics reflect the diversity and complexity of essential oil plants in Dehang scenic spot，but the utilization degree is low.So it is necessary to pay more attention to the effective protection and rational development of these plant resources.

Keywords：plant resources;essential oil plant;resources investigation;scenic spot;Dehang

植物精油（essential oil）是指從植物中提取得到的具有挥发性的油状液体的总称[1]，可从植物的根、茎、叶、花、果实和种子等部位或者全株提取。植物精油成分较为复杂，主要由芳香类化合物、醇类及醛类等成分组成。植物精油在现实生活中扮演着重要的角色，一方面能给人们带来嗅觉上的多重感受，另一方面还具有重要的经济价值，可作为香料、香精、药物或者其他工业用品进行开发利用。近年来，关于植物精油的研究主要集中在其抑菌活性、成分分析等方面[2-5]，对区域性的精油植物资源研究太少，亟待加强和深入开展。加之，目前日用化工、医疗卫生、食品加工、生物农药等领域对精油的市场需求强劲，因此需加强各个区域野生精油植物资源调查，了解其物种组成、含油特点等基本信息，以期为优良精油植物资源的筛选与高效利用提供理论指导。

德夯风景名胜区（以下简称德夯）地处武陵山脉腹地的湖南省吉首市，是湘西世界地质公园的重要组成部分，同时亦为罕见的国家地质公园、森林公园、湿地公园“三园”合一题材。境内溪流纵横，水热条件较为优越，孕育了较为丰富多样的植物资源[6]，其中油脂植物资源、有毒植物资源[7-8]已有报道，但关于德夯精油植物资源的研究还尚未系统开展。本文通过野外调查、标本整理和查阅相关文献等方法，对该区精油植物资源的物种组成、精油特点、用途等进行分析，旨在为精油植物的有效保护和合理开发利用提供参考依据。

1 研究地概况及方法

1.1 调查区域概况

德夯位于湖南省湘西自治州吉首市境内，地处我国第二阶梯至第三阶梯过渡地带，地理坐标为28°15′～28°43′N和109°30′～109°45′E。海拔189.4～966 m，气候为典型的中亚热带季风湿润气候，年均气温16～17 ℃，无霜期215～286 d，全年日照1400 h左右，年降雨量1200～1600 mm。土壤以石灰岩发育的黄壤和青砂页岩发育的青砂土占优势。境内生境异质性较高，有河漫滩、峭壁、岩溶等多种生境，地形较为复杂，为喀斯特岩溶峡谷景观。植被类型主要为亚热带常绿阔叶林、暖性针叶林和竹林。由于其独特的地理位置和复杂多样的自然环境，使得境内孕育了较为丰富的植物多样性[6]。

1.2 研究材料与方法

1.2.1 基础数据来源

以本研究团队在2008—2013年间承担国家科技基础性专项课题的机会对湘西非粮柴油植物资源进行调查整理出的《湘西非粮柴油植物资源名录》以及在2018—2020年间对该区高等植物本底调查整理出的《德夯风景名胜区维管束植物多样性编目》为基础，再查阅相关文献等资料[7，9-13]，确定德夯精油植物名录，其中植物种名以《中国植物志》为准。

1.2.2 精油植物多样性

根据文献[1，9，10]和植物精油部位分布的特点，将德夯精油植物的含油部位划分为7类，即根、茎、叶、花、果实、种子和全株类，其中全株指植物的树皮、根、茎、叶、花和果实等部位以及汁液中都含有精油成分。但大多数植物的含油部位并不局限于某一个器官，因此对于此类有多个含油部位的同株植物采取重复统计。在此基础之上，再对含油器官的含油率进行统计分析。

1.2.3 植物精油化学成分及用途

查阅《中国芳香植物精油成分手册》[9]将德夯精油植物所含化学成分主要划分为3大类，即萜类化合物、芳香族类化合物和脂肪酸类化合物，由于大多数植物所含的精油化学成分较为多样，此处以主要含有的精油化学成分类别进行统计分析。基于精油植物化学成分引起的用途主要划分为5类，即日用化工用、药用、食用、农药用和园林用。由于许多化学成分并非单一用途，为便于统计分析现将具有多种用途的同一化学成分亦采取重复统计。

2 结果与分析

2.1 精油植物多样性构成

2.1.1 科属组成多样性

调查结果表明，德夯野生精油植物资源较为丰富，共319种，隶属于88科230属，分别占德夯种子植物科属种的57.14%、32.39%、19.62%，分别占全国非粮柴油植物科属种的58.27%、26.23%、13.26%（表1）。其中裸子植物共有6科7属7种，占德夯精油植物科属种总数的6.82%、3.04%、2.19%，被子植物共有82科223属312种，占德夯精油植物科属种总数的93.18%、96.96%、97.81%。可见，被子植物占有明显优势。

分析植物资源的科属组成情况，对于該类植物资源的有效保护和合理开发利用具有一定的指导意义。德夯精油植物在科层面上，单种科共31科31种，占总科数的35.23%，占总种数的9.78%，如川续断科（Dipsacaceae）、车前科（Plantaginaceae）等;含2～4种的科共39科98种，占总科数的44.32%，占总种数的30.82%，如胡椒科（Piperaceae）、三白草科（Saururaceae）、荨麻科（Urticaceae）等。含5～7种的科共有8科47种，占总科数的9.09%，占总种数的14.73%，如蓼科（Polygonaceae）、毛茛科（Ranunculaceae）、锦葵科（Malvaceae）、藤黄科（Clusiaceae）、报春花科（Primulaceae）等;含种数大于7种的优势科共10科143种，占总科数的11.36%，占总种数的44.97%，分别为樟科（Lauraceae）、蔷薇科（Rosaceae）、豆科（Fabaceae）、唇形科（Lamiaceae）、菊科（Asteraceae）、禾本科（Poaceae）、百合科（Liliaceae）、芸香科（Rutaceae）、大戟科（Euphorbiaceae）、伞形科（Apiaceae）。在属层面上，单种属共180属180种，占总属数的78.26%，占总种数的56.43%，如红豆杉属（Taxus）、蜡梅属（Chimonanthus）、檵木属（Loropetalum）等;含2～4种的属共45属107种，占总属数的19.65%，占总种数的33.54%，如香茶菜属（Isodon）、香薷属（Elsholtzia）、百合属（Lilium）等;含种数大于4种的属共5属32种，占总属数的2.18%，占总种数的10.03%，分别为蓼属（Persicaria）、金丝桃属（Hypericum）、珍珠菜属（Lysimachia）、女贞属（Ligustrum）和蒿属（Artemisia）。总体来看，在科层面上，以单种科和含2～4种的科为主，在属层面上，以单种属为主，表明德夯精油植物在科属组成上的丰富性和复杂性。

2.1.2 生活习性构成

生活习性一般指植物为适应其外部环境所表现出的形态特征。根据德夯精油植物的外部形态特征，将其划分为8类，即一年生草本、二年生草本、多年生草本、木质藤本、草质藤本、灌木、乔木和竹类。

由表2可知，德夯精油植物资源中，一年生、二年生和多年生草本植物共157种，占总种数的49.21%，其中多年生草本植物数量最多，如野生紫苏（Perilla frutescens）、鸭儿芹（Cryptotaenia japonica）、薄荷（Mentha canadensis）等;灌木共60种，占总种数的18.81%，如缫丝花（Rosa roxburghii）、野花椒（Zanthoxylum simulans）、马桑（Coriaria nepalensis）、金丝桃（Hypericum monogynum）等;乔木共58种，占总种数的18.18%，如香椿（Toona sinensis）、楝（Melia azedarach）、山胡椒（Lindera glauca）等;藤本共37种，占总种数的11.61%，其中草质藤本共8种，占总种数的2.51%，如牵牛（Ipomoea nil）、白英（Solanum lyratum）等;木质藤本共29种，占总种数的9.10%，如络石（Trachelospermum jasminoides）、忍冬（Lonicera japonica）、美味猕猴桃（Actinidia deliciasa）等;竹类共7种，占总种数2.19%，如慈竹（Bambus aemeiensis）、箬竹（Indocalamus tessellatus）、孝顺竹（Bambusa multiplex）等。总体来看，草本植物共有165种，占总种数的51.72%，木本植物共有154种，占总种数的48.28%，可见德夯草本精油植物略微多于木本精油植物，草本植物生长周期较木本植物短，生产具有灵活性，更易于开发利用。

2.2精油植物区系地理成分组成

参照吴征镒[14-15]对种子植物区系地理成分分布区类型的划分方案，从科、属、种三个层次上对德夯精油植物的地理成分进行分析。由表3可知，德夯精油植物的地理成分较为复杂。在科层面上，德夯精油植物划分为11个分布区类型，主要以泛热带分布科和世界分布科为主，其中世界分布共28科，占总科数的31.82%，如蔷薇科、木犀科（Oleaceae）、唇形科等;泛热带分布共22科，占总科数的25.00%，如樟科、胡椒科、芸香科（Rutaceae）等。在属层面上，德夯精油植物划分为14个分布区类型，主要以北温带分布属为主，共52属，占总属数的22.61%，如水芹属（Oenanthe）、越橘属（Vaccinium）、香科科属（Teucrium）等;其次是泛热带分布，共39属，占总属数的16.96%，如花椒属、醉鱼草属（Buddleja）等。在种层面上，东亚分布远高于其他的分布区类型，共128种，占總种数的40.13%，如蝴蝶花（Iris japonica）、金钱蒲（Acorus gramineus）、枫香树（Liquidambar formosana）等;其次是中国特有分布，共70种，占总种数的21.94%，如粉团蔷薇（Rosa multiflora）、野花椒、女贞（Ligustrumlucidum）等。

2.3 精油植物特点

2.3.1 含油部位

植物精油的含油部位是由分泌精油物质的腺体位置所决定的，主要集中在根、茎、叶、花、果实和种子等器官中。由表4可知，德夯精油植物的含油部位以叶为主，共113种，占总种数的26.90%，如宜昌橙（Citrus cavaleriei）、元宝草（Hypericum sampsonii）、地桃花（Urenalobata）等;其次是全株共108种，占总种数的25.72%，多数草本均属此类，如蕺菜（Houttuynia cordata）、香薷（Elsholtzia ciliata）、活血丹（Glechoma longituba）等;花共55种，占总种数的13.10%，如木犀（Osmanthus fragrans）、栀子（Gardenia jasminoides）、百合（Lilium brownii）等;茎共50种，占总种数的11.90%，如龙须藤（Bauhinia championii）、短梗南蛇藤（Celastrus rosthornianus）等;根和果均为42种，各占总种数的10.00%，前者如川续断（Dipsacus asper）、羊耳菊（Duhaldea cappa）等，后者木本植物居多，如火棘（Pyracantha fortuneana）、枸杞（Lycium chinense）等;种子最少，仅10种，占总种数的2.38%，多数为乔木和灌木，如南方红豆杉（Taxus wallichiana）、假奓包叶（Discocleidion rufescens）等。总体来看，德夯精油植物的含油部位以叶和全草为主，这类精油植物的采集期如果正值植物的花、果期，会直接或间接影响到植物的繁育。因此，须按照精油植物含油部位的不同，制定不同的采集时间，遵循“采大保小，采高保矮”的原则，以此来实现野生精油植物资源的有效保护和可持续利用。

2.3.2 含油量

分析精油植物的含油量，不仅能全面了解该区精油植物的基本特征，而且也可为精油植物的筛选与高效利用提供指导。根据德夯精油植物的含油量将其划分为6个等级（表5）。含油率在2%以下的精油植物共215种，占总种数的67.40%，如蒲公英（Taraxacum mongolicum）、木槿（Hibiscus syriacus）、牵牛（Ipomoea nil）等;含油率在2%～4%的精油植物共70种，占总种数的21.95%，如鸡矢藤（Paederia foetida）、灵香草（Lysimachia foenum-graecum）、扬子毛茛（Ranunculus sieboldii）等;含油率在4%～6%的精油植物共11种，占总种数的3.45%，如黄蜀葵（Abelmoschus manihot）、野胡萝卜（Daucus carota）、百合（Lilium brownii）等;含油率在6%～8%的精油植物最少，仅3种，分别为红花八角（Illicium dunnianum）、毛叶木姜子（Litsea mollis）和艾（Artemisia argyi）;含油率在8%～10%和10%以上的精油植物均有10种，各占总种数的3.13%，前者有叶下珠（Phyllanthus urinaria）、刺柏（Juniperus formosana）等，后者木本植物居多，如木犀、山鸡椒（Litsea cubeba）、香椿（Toona sinensis）等。

2.4 精油植物化学成分及用途

植物的不同功能取决于其主要成分，现将德夯精油植物的精油化学成分与用途归并进行统计分析，结果见表6。

2.4.1 萜类化合物

植物精油是植物的次生代谢产物，种类较为丰富，其中萜类化合物是数量最多的一类次生代谢物质[1，16]。因大多数的萜类化合物是工业的原材料和药品的前体物质，所以被广泛应用于日用化工、医疗保健等各个行业中。德夯以萜类化合物为精油成分的植物共251种（占37.80%）。用途类型以日用化工用为主，共87种（占13.10%），如柏木（Cupres susfunebris）的树干、枝叶主要含有的精油成分为雪松稀，该物质不仅是名贵香料柏木醚的主要合成原料，而且又是良好的定香剂;此外，雪松稀还是杀虫剂和室内喷雾剂的原料之一。药用和农药用均为59种（各占8.89%），前者如蜘蛛香（Valeriana jatamansi）根提取的浅黄色精油，具有特殊气味，其成分主要为环烯醚萜类，该类化合物具有消炎止泻、祛风除湿等功效;后者如红花八角（Illicium dunnianum），其叶和果实提取的精油富含柠檬烯，该类物质对枸杞棉蚜有较好的防治效果[17]。食用共26种（占3.92%），如枫香树（Liquidambar formosana），其深黄色的树脂精油具清香味，主要用于糖果、饮料、焙烤食品的加香和调味。园林用共20种（占3.01%），如在德夯分布数量较多的野生蜡梅（Chimonanthus praecox），其花不仅花期较长而且还具有特殊芳香气味，可进行育种栽培。

2.4.2 芳香族类化合物

芳香族类化合物是一类从植物中提取得到的具有芳香气味的物质，包括芳香醇类、芳香烃类和芳香酮类等。德夯以芳香族类化合物为精油成分的植物共191种（占28.77%）。用途类型以日用化工用为主，共63种（占9.49%），如川桂（Cinnamomum wilsonii）的茎、叶和果实等部位可提取淡黄色精油，其成分主要为芳樟醇，该类化合物用于调配化妆品、皂用香精等;酸橙（Citrus aurantium）的叶、花和果实精油可供化妆品原料用，此外，其果皮精油可用作空气清新剂和喷雾消毒剂。其次是药用，共45种（占6.78%），如女贞（Ligustrum lucidum）叶经过浸泡后，可提取冬青油，主要用于治疗肌肉疼痛等症。农药用共43种（占6.48%），如野菊（Chrysanthemum indicum）全株含菊醇、菊酮等多种物质，具有杀虫和防植病等功能，该类植物生于山坡草地、灌丛等生境，分布较为广泛，可进行开发利用。食用共22种（占3.31%），如栗（Castanea mollissima），其果提取的精油主要用于制作糕点、月饼等食品。园林用种类最少，仅18种，如粉团蔷薇（Rosa multiflora）不仅易存活而且花大且鲜艳，常用来做绿篱树种;不仅如此，其释放出来的芳香气味还具有提神醒脑的功效。

2.4.3 脂肪酸类

脂肪酸类化合物主要包括了酮、醛、脂肪烃类等物质，其含量相较于萜类化合物和芳香族化合物较少，广泛应用于各个行业中。德夯以脂肪酸类为精油成分的植物共142种（占21.39%）。用途类型以日用化工用为主，共56种（占8.43%），如鸢尾（Iris tectorum），其根可提取具有甜香的精油，是名贵的天然香料，用于調配薰衣草型、花露水型等香精;小蜡（Ligustrum sinense）花可提取精油，主要用作皂用香精原料。其次是药用，共30种（占4.52%），如白背叶（Mallotus apelta）的根、叶和果实提取的精油成分主要为有机脂肪酸，这类化合物具有健脾化湿、柔肝活血等功效。食用共21种（占3.16%），如栀子（Gardenia jasminoides）的花浸膏可用于酒类、饮料等调香，此外，花精油不仅使茶味更为芳香，而且也用于其他饮料的调香，特别适于橙汁饮料的增香。农药用共19种（占2.86%），如扬子毛茛全草可提取精油，通过加工并按照一定的方法使用之后，使得农作物免遭或减轻病、虫等有害生物的危害。园林用共16种（占2.41%），如檵木（Loropetalum chinense）姿形优美，其花和叶可释放出芳香气味。

2.4.4 其他

除上述几大类精油化学成分外，还含有其他类型的精油化学成分，如含氮和含硫的化合物等。德夯这类植物共80种（占12.05%），用途类型以日用化工用为主，共29种（占4.37%），如茵陈蒿（Artemisia capillaris）和黄花蒿（Artemisia caruifolia）的全草可提取橙黄色精油，主要用于调配各种喷雾香水、清凉剂和化妆品等。药用共21种（占3.16%），如多花黄精（Polygonatum cyrtonema）的根状茎精油有抑菌效果，此外，在临床上用于治疗癌症等。园林用共16种（占2.41%），如忍冬（Lonicera japonica）花蕾可提取淡黄色精油，且具有清香味，其成分主要有芳樟醇、烷烃和脂肪酸类等。食用共10种（占1.51%），如野胡萝卜（Daucus carota）的果实精油是我国的食用香料，主要用于调味品、酒类等加香，也用于其他食品的香料配方中，如酱油、醋等。农药用种类最少，仅4种（占0.60%），如石荠苎（Mosla scabra）全草可提取精油，常用于杀害虫。

3 结论与讨论

3.1 德夯野生精油植物资源基本特点

精油植物资源较为丰富，生活习性多样。德夯野生精油植物共319种，隶属于88科230属，在科层面上，以单种科和含2～4种的科为主，在属层面上，以单种属为主;优势数量科有10科，如唇形科、百合科、蔷薇科和樟科等。生活习性以草本为主，同时，乔木、灌木和藤本也占据一定比例。这些精油植物资源的特点反映了德夯精油植物的多样性和复杂性。

区系地理成分复杂多样，过渡性明显。德夯精油植物在科、属和种的分布区类型分别有11个、14个和15个，在科层面上，主要以泛热带分布科和世界分布科为主;在属层面上，以北温带分布属为主;在种层面上，东亚分布远高于其他的分布区类型。从科、属、种的地理分布区类型可以看出德夯精油植物的分布具有南北过渡的特征。

储油部位多样。德夯精油植物的储油部位以叶和全草为主，同时，花、果、茎和根占据的比例也较高。此外，同一植物不同部位所含精油量有所不同，如三白草（Saururus chinensis）茎叶精油的含油率为0.5%，全草精油的含油率为0.32%;甚至有些精油植物采集时间不同，同一部位的精油含油量也不尽相同，如木姜子（Litsea pungens）干果中精油含油量为2%～6%，鲜果含油量为3%～4%。德夯精油植物含油量超过10%以上共10种，分别为樟、山鸡椒（Litsea cubeba）、枫香树（Liquidambar formosana）、香椿（Toona sinensis）、蛇床（Cnidium monnieri）、小蜡、木犀、忍冬、菖蒲和鸢尾。

精油植物化学成分组成复杂，用途多样。德夯精油植物的精油化學成分组成较为复杂，其中以萜类化合物的种类最多。此外，精油植物所含精油化学成分在科属分布比较复杂，有些同科不同属，甚至同属不同种的精油植物，其植物体内所含的精油成分也不尽相同，如头花蓼（Polygonum capitatum）和赤胫散（Polygonum runcinatum）所含精油化学成分类别为萜类化合物和脂肪酸类。同时，还具有一定的规律性，即各类精油成分用途中日用化工种类最多，基于精油化学成分的用途多样，因此精油植物具有较高的发展前景。

3.2 德夯野生精油植物资源科学管理建议

德夯野生精油植物资源较为丰富，为使人们能更好地保护和利用此类资源，现提出以下建议：一是加强野生精油植物资源研究。要加强野生精油植物的生物学和生态学特性研究，尤其是对精油含量较高的野生植物资源不仅要分析其群落中的地位和种类组成情况等，还需进行精油成分的分离测定、次生代谢物质和代谢机制等方面研究。二是充分挖掘野生精油植物资源的利用价值，提高经济效益。根据德夯旅游业发展和精油植物特点，可选择主要用于园林建设的精油植物进行培育和开发，它们不仅能形成良好的景观效果而且释放出的挥发性物质对其他的动植物和微生物会产生直接或间接的影响，以此来维持生态平衡。三是协调好资源利用与环境保护之间的关系。野生精油植物资源为可再生资源，但更新能力有限且需要较长时间。加之，德夯精油植物资源中有不少的濒危物种。因此在对精油植物资源开发利用的同时，还需加强对野生精油植物的保护。对于开发利用价值较高的精油植物，应杜绝掠夺式的采挖，使该区精油植物的种质资源能得到有效保护。

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