王露露，劉欣怡，王雅麗，唐 文，洪少友，王 軍*

1. 海南省黎藥資源天然產(chǎn)物研究與利用重點實驗室/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部熱帶作物生物學(xué)與遺傳資源利用重點實驗室/中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶生物技術(shù)研究所，海南?？?571101；2. 海南熱帶農(nóng)業(yè)資源研究院，海南?？?571101；3. 海南省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所，海南海口 570003

馬達(dá)加斯加是非洲大陸以東、印度洋西部，非洲第一和世界第四大島，屬于熱帶雨林氣候，終年濕熱，年降水量達(dá)2000~3800 mm，年平均氣溫約24 ℃，這里擁有眾多奇特生物，80%左右的野生動植物都是該島獨有，特有植物有1萬多種，生物多樣性極其豐富，成為許多瀕危物種最后的家園，所以馬達(dá)加斯加又被稱為“最后的諾亞方舟”[1-5]。茶鵑木（HumbertiamadagascariensisLam.）也是該島特有的單種屬物種，生長在東海岸古老的玄武巖流或沿海沙灘上，其木材不易腐爛，呈黃色，堅硬，密度大于水，有“柑橘檀香”味，又被稱為“藥香黃檀”和“馬達(dá)加斯加黃檀”，是整個東海岸地層中出現(xiàn)的典型物種，由于大量開采木材，使珍貴物種匱乏[6-7]。

茶鵑木為喬木，可高達(dá)30 m；樹皮淺褐色，具凹槽，皮孔不明顯。頂生花序，花冠鐘形，邊緣乳白色，雄蕊和花柱外露。蒴果橢球形或卵形，頂部具臍，被緊貼的萼片包圍果皮不開裂，肉質(zhì)，棕色，光滑，干燥后具網(wǎng)狀紋飾。種子1~2（4）粒，卵球形[8]。有學(xué)者[9]對茶鵑木的樹皮解剖發(fā)現(xiàn)其粗糙且很硬，橫切面無石細(xì)胞帶，形成層規(guī)則，高度硬化且面積大。微觀構(gòu)造特征表明：橫切面形成層寬約4層，連續(xù)13層均勻交替的薄壁篩管層；晶體纖維2行，薄壁組織1~2行，成排的篩管1~2行，晶體纖維2行等；橫截面分隔的隔間里均有一層草酸鈣晶體；在樹皮的硬化部分，大多數(shù)薄壁細(xì)胞轉(zhuǎn)化成巨大的石細(xì)胞，是旋花科樹皮結(jié)構(gòu)中的稀有情況。研究還發(fā)現(xiàn)，茄科（Solanaceae）植物和旋花屬（Convolvulus）植物親緣關(guān)系緊密，均含有大量草酸鈣晶體，從樹皮的解剖學(xué)角度無法闡明茶鵑木的親緣關(guān)系。

有關(guān)茶鵑木的相關(guān)研究報道甚少，其中包括化學(xué)成分、分子生物學(xué)及上述的樹皮解剖學(xué)方面研究。在化學(xué)方面，有學(xué)者通過高效液相色譜法（HPLC）在茶鵑木木材中檢測到木質(zhì)素成分松脂素二甲醚[pinoresinol dimethyl ether或(+)-eudesmin)][10-11]，該成分具有拮抗血小板活性因子（PAF）活性的藥理作用[12]，另外還鑒定到化學(xué)成分環(huán)已二酸（cyclohexanderivate）[13]。分子生物學(xué)方面研究證明，茶鵑木因其具有輻射對稱的花，保留了旋花科的一些疑似祖先的特征，有別于其他主要草本類。通過rbcL、atpB、psbE-Joperon和trnL-trnF四個葉綠體片段證明了茶鵑木屬于旋花科[14]。利用核糖體和質(zhì)體rps2、matK、ITS序列構(gòu)建了旋花科菟絲子屬（CuscutaL.）系統(tǒng)發(fā)育模型，茶鵑木屬（HumbertiaLam.）分別與菟絲子屬rbcL、rps2、ITS單個基因樹在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是基本一致的[15]。在旋花科內(nèi)，目前最新的分子系統(tǒng)學(xué)研究主要基于細(xì)胞器和核基因片段，其結(jié)果支持廣義旋花科為一個單系，并進(jìn)一步將其劃分成2亞科12族，其中茶鵑木被歸入單獨的茶鵑木亞科，包含茶鵑木族（Humbertieae）、茶鵑木屬[14,16]。目前，尚無茶鵑木木材生理指標(biāo)、解剖結(jié)構(gòu)和揮發(fā)性成分的研究報道，本研究將從茶鵑木木材生理指標(biāo)、宏觀與微觀結(jié)構(gòu)等方面對其木材解剖學(xué)進(jìn)行研究，并對其揮發(fā)性成分進(jìn)行GC-MS分析，旨在為茶鵑木木材的識別、生理指標(biāo)、化學(xué)成分等方面的深入研究提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗樣品 茶鵑木木材樣品于2021年5月收集于海南省海口市木材市場，標(biāo)本號為CJM202105，由洪少友鑒定為茶鵑木（Humbertia madagascariensisLam.），憑證標(biāo)本藏于中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶生物技術(shù)研究所。

1.1.2 儀器與試劑 半自動切片機(jī)（德國Leica RM 2235）；體式解剖顯微鏡（日本Olympus）；手持式數(shù)碼顯微鏡（深圳東儀精工AM413T）；萬分之一電子天平（北京賽多利斯BP221S）；中性樹膠（國藥集團(tuán)）；環(huán)保組織透明液（哈爾濱格林標(biāo)本）；GC-MS聯(lián)用儀（美國安捷倫HP6890/5975C）；超聲波清洗儀（美國Bransonic-B5510EMT）；烘箱（上海精密儀器設(shè)備有限公司）；雷磁pH酸度計S-3C（上海儀電科學(xué)儀器）；電熱恒溫水浴鍋DK-98-11（天津市泰斯特儀器有限公司）；全波長多功能酶標(biāo)儀Synergy H1（美國Bio-Tek）；微量法/蒽酮比色法試劑盒（蘇州科銘生物技術(shù)有限公司）；微量法/考馬斯亮藍(lán)法試劑盒（蘇州科銘生物技術(shù)有限公司）；使用的試劑均為分析純。

1.2 方法

1.2.1 木材基本密度測定 木材基本密度測定方法參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1933—2009[17]。具體操作步驟如下：（1）試樣加工成尺寸為50 mm×50 mm×50 mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體，相鄰面互相垂直，立方體六面用砂紙打磨使其表面盡量平整光滑。（2）將樣品放入烘箱內(nèi)，初始溫度60 ℃保持約6 h，然后將溫度升至(103±2)℃再烘10 h，然后從中選定3個樣品進(jìn)行第1次試稱，以后每隔2 h稱量1次，至最后2次質(zhì)量差不超過試樣質(zhì)量的0.5%時將樣品從烘箱內(nèi)取出，放入干燥器內(nèi)冷卻。（3）樣品冷卻至室溫后，從稱量瓶中取出稱量（m0）精確至0.001 g。（4）將樣品浸泡在水中，使樣品處于飽和水狀態(tài)，5 d后在樣品各面的中心位置用卡尺分別測出弦向、徑向和順紋方向的尺寸，準(zhǔn)確至0.01 mm，計算出飽和水樣品體積V0，樣品測量過程中始終保持表面濕潤?；久芏龋é眩?，按下列公式計算，精確到0.001 g/cm3：式中，m0為烘干后試樣質(zhì)量，g；V0為飽和水樣品體積，cm3。

1.2.2 木材生理指標(biāo)測定 參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6043—2009測定木材的酸堿性，具體步驟如下：（1）試樣制備。將試樣破碎后置于通風(fēng)良好，無酸、堿性氣體的室內(nèi)氣干，均勻混合后取約200 g，用植物原料粉碎機(jī)粉碎后取粒徑為40~60目的木粉，備用；（2）在使用前按使用說明書校正酸度計。稱取木粉3 g（以絕干計，精確至0.001 g)，置于50 mL燒杯內(nèi)，準(zhǔn)確加入30.0 mL去除CO2的蒸餾水，攪拌5 min，放置15 min后再攪拌5 min，靜置20 min，測定pH，重復(fù)3次。每種木粉平行測定3次，3次測定結(jié)果差值不得大于0.04，取其平均值為測定結(jié)果。

采用蒽酮比色法測定淀粉含量，具體步驟如下：（1）稱取0.1 g新鮮樣本，3次重復(fù)，加入1 mL 80%乙醇充分勻漿后轉(zhuǎn)移到離心管中，80 ℃水浴提取30 min，3000×g，25 ℃離心5 min，棄上清；（2）沉淀中加入0.5 mL蒸餾水，放入95 ℃水浴糊化15 min，冷卻后加入0.35 mL高氯酸溶液，常溫提取15 min；（3）加入0.85 mL蒸餾水混勻，3000×g，25 ℃離心10 min，取50 μL上清液和250 μL蒽酮-濃硫酸溶液混勻，95 ℃水浴10 min，自然冷卻后取200 μL在酶標(biāo)儀波長620 nm下記錄吸光值。

采用考馬斯亮藍(lán)法測定可溶性蛋白含量，具體步驟如下：（1）取0.1 g新鮮樣本，3次重復(fù)，加入2 mL蒸餾水充分冰浴勻漿后轉(zhuǎn)移到離心管中，8000×g，4 ℃離心10 min，取上清即待測液；（2）在96孔板中，取100 μL待測液（空白用100 μL蒸餾水）加入100 μL考馬斯亮藍(lán)G-250試劑，混勻后在酶標(biāo)儀波長620 nm下記錄吸光值。

1.2.3 木材解剖學(xué) 用木鋸將莖段沿垂直于軸向鋸斷且斷口處保持平整，選取木材三切面（橫切面、弦切面和徑切面），置于手持式數(shù)碼顯微鏡下（倍數(shù)為35倍）觀測拍照，并記錄木材宏觀構(gòu)造特征。按王軍等[18]的木材制片方法制成三切面切片，將壓制好的切片置于體式解剖顯微鏡下觀測，其中木材橫切面放大倍數(shù)為40倍，弦切面和徑切面均為100倍，觀測拍照，并記錄木材微觀構(gòu)造特征。

1.2.4 GC-MS分析 樣品切碎后，過40目篩，精確稱取樣品，分別用3 mL乙醚超聲提取3次，每次超聲15 min，靜置5 min后過濾得到乙醚提取液，合并3次提取液，待乙醚揮發(fā)后，得到油狀乙醚提取物樣品，準(zhǔn)確稱重，加入2mL乙醚溶劑溶解，用0.45 μm有機(jī)微孔濾膜過濾，即為樣品溶液。色譜條件：色譜柱HP-5MS 5% phenyl methyl siloxane（30 m×0.25 mm×0.25 μm）彈性石英毛細(xì)管柱；升溫程序：柱溫50 ℃，以5 ℃/min升溫至310 ℃，保持10 min，汽化室溫度為250 ℃，載氣為高純He（99.999%），載氣流量為1.0 mL/min，不分流，溶劑延遲時間為4.0 min。質(zhì)譜條件：電子轟擊（EI）離子源，電子能量為70 eV，離子源溫度為230 ℃，四極桿溫度為150 ℃，接口溫度為280 ℃，倍增器電壓為1612 V，質(zhì)量掃描范圍為29~500m/z。

2 結(jié)果與分析

2.1 茶鵑木木材基本密度

通過測定木材基本密度，測得茶鵑木木材的基本密度為1.684 g/cm3；通過水試發(fā)現(xiàn)該木材沉水。

2.2 茶鵑木木材pH、淀粉含量及可溶性蛋白含量

通過測定，茶鵑木木材的pH為6.78，略呈堿性木材（按照文獻(xiàn)[19]劃分）；茶鵑木木材淀粉含量為10.953 mg/g，可溶性蛋白含量為0.271 mg/g。

2.3 茶鵑木木材的解剖學(xué)研究

茶鵑木木材的宏觀構(gòu)造見圖1，微觀構(gòu)造見圖2，對木材構(gòu)造特征描述參照《中國木材志》[20]。觀測結(jié)果如下：

圖1 茶鵑木木材的宏觀切面Fig. 1 Macro sections of the wood of H. madagascariensis Lam.

圖2 茶鵑木木材的微觀切面Fig. 2 Micro sections of wood of H. madagascariensis Lam.

木材粗視構(gòu)造：黃褐色，心邊材區(qū)別不明顯，有光澤，有“柑橘檀香”味。生長輪不明顯，木材類型為散孔材；管孔較大，肉眼下可見，在放大鏡下清晰可見，管孔大小略一致，分布均勻，管孔內(nèi)及邊緣含有白色至金黃色侵填體，弦切面上較明顯。軸向薄壁組織無或不明顯。橫切面上木射線清晰，均勻細(xì)密；徑切面上木射線斑紋明顯，分布密集；弦切面上呈細(xì)線狀，波痕略可見。

木材顯微構(gòu)造：散孔材，管孔為橢圓形、圓形，數(shù)目為3~5個/mm2，單管孔，分散分布，管孔弦徑80~210 μm，管孔內(nèi)及邊緣含有金黃色樹膠，樹膠通常有不規(guī)則分隔，穿孔板斜列。軸向薄壁組織無或不明顯。木射線非疊生，同形，單列，7~9根/mm；射線細(xì)胞較大，清晰可見，大小均等，長30~47 μm，寬55~70 μm，多數(shù)為橢圓形、長圓形，邊緣規(guī)則；射線高度為1~10個細(xì)胞，多數(shù)為4~8個細(xì)胞，9~10個細(xì)胞甚少，射線長32~280 μm，多數(shù)為100~170 μm；射線寬度為6~20 μm；射線間距35~300 μm，多數(shù)為150~200 μm；橫臥射線含方形細(xì)胞3~7層，長20~100 μm，高20~50 μm；射線細(xì)胞通常不含樹膠。三切面上導(dǎo)管外側(cè)及纖維組織中橢圓狀晶體明顯，數(shù)量眾多，縱向排列規(guī)則，大小平均為1.3 μm×6.5 μm。

2.4 茶鵑木揮發(fā)性成分GC-MS分析

圖3為茶鵑木樣品乙醚提取物的總離子流圖，對總離子流圖中的各峰經(jīng)質(zhì)譜數(shù)據(jù)系統(tǒng)檢索及核對Nist 2005和Wiley 275標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖，借鑒前人[21-22]的鑒定方法，結(jié)合質(zhì)譜圖與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對照，并用峰面積歸一化法得出色譜峰在樣品中的總相對含量占出峰總面積的98.44%，總檢出率較高，各揮發(fā)性化學(xué)成分的類型和相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表1。由圖3和表1可知，茶鵑木木材揮發(fā)性成分共鑒定出13個化合物，其中，主要成分為脂肪酸類（88.81%），還有脂類（8.12%）和萜烯類（0.94%）等，鑒定出的化合物中含量較高的為棕櫚酸（47.32%），其次為硬脂酸（38.79%），二者的相對百分含量合計為86.11%，其他成分相對百分含量較高的還有己二酸二辛酯（2.81%）、十二烯酸十二烯酯（2.81%）、異丙烯酸十二酯（1.70%）和十二烷酸（1.53%）等。

表1 茶鵑木木材揮發(fā)性成分Tab. 1 Volatile constituents in wood of H. madagascariensis Lam.

圖3 茶鵑木木材的GC-MS總離子流圖Fig. 3 GC-MS total iron chart of wood of H. madagascariensis Lam.

3 討論

植物晶體主要存在于植物器官的莖中，其次是葉，最后是根，其含量與環(huán)境的鹽濃度、脅迫時間和生長時間均呈正比[23]，具有特殊的結(jié)構(gòu)和生理功能，在植物保護(hù)和防御、結(jié)石病防治、離子平衡、植物病蟲防治、植物適應(yīng)逆境等方面具有重要作用[24-27]。馬達(dá)加斯加?xùn)|海岸由于氣候炎熱、臺風(fēng)眾多、土壤鹽堿化嚴(yán)重等因素，造就了其獨特的氣候環(huán)境[6]，對于植物而言需要有特殊的適應(yīng)機(jī)制。本研究通過木材特性和解剖學(xué)發(fā)現(xiàn)：茶鵑木木材沉水，基本密度為1.684 g/cm3；管孔較大、分布較稀，射線單列、細(xì)密，內(nèi)含眾多縱向規(guī)則排列的橢圓狀晶體。且前人從茶鵑木的樹皮中也發(fā)現(xiàn)了大量草酸鈣晶體，從而造就了上述木材構(gòu)造細(xì)密、重硬和抗逆性強(qiáng)等特點。

木材的酸堿性質(zhì)主要來自抽提物、半纖維素的糖醛酸和乙酰基，以及木質(zhì)素具有的弱酸性基和纖維素含有的羥基，并且木材在貯藏過程中，會不斷產(chǎn)生酸性物質(zhì)，因此世界上絕大部分木材呈弱酸性，把pH<6.5的木材歸屬于酸性木材，把pH>6.5的木材歸屬于堿性木材，極少數(shù)木材或者心材屬于堿性木材[19]。半纖維素是決定木材pH的一個因子，當(dāng)樹體受脅迫時，形成愈傷組織，因而加速生長，并降低了半纖維素的含量，木材pH提高，因此受脅迫的樹體有偏堿性的趨勢[28]。本研究中，茶鵑木的pH為6.78，略呈堿性。

當(dāng)植物遭受非生物脅迫（高溫、鹽堿地等）時，植物體內(nèi)淀粉水解，會增加植物體內(nèi)可溶性糖含量，保護(hù)酶活性增多，細(xì)胞液的濃度增高，冰點降低，可減輕細(xì)胞的脫水，保護(hù)原生質(zhì)膠體，從而提高對非生物脅迫的抵抗力[29]；且可溶性蛋白也是一種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，其含量也是植物代謝過程中蛋白質(zhì)損傷的一項重要指標(biāo)[30]，植物中可溶性蛋白含量高，抗逆性就越強(qiáng)[31]。本研究中茶鵑木的淀粉含量為10.953 mg/g，蛋白含量為0.271 mg/g，均有利于抵抗生長過程中遭受非生物脅迫。

植物脂肪酸既是細(xì)胞膜脂的主要成分，又是重要的能源物質(zhì)，隨著深入研究表明，很多脂肪酸及其衍生物可誘導(dǎo)各種植物產(chǎn)生防御反應(yīng)[32]。例如大豆中硬脂酸可抑制種子種傳病毒莖潰瘍病菌的侵染[33]；擬南芥油酸參與了水楊酸和茉莉酸介導(dǎo)植物防御信號傳導(dǎo)[34]；在鱷梨發(fā)生炭疽病時，亞油酸可增強(qiáng)抗性等[35]。本研究發(fā)現(xiàn)，茶鵑木木材中的脂肪酸類成分共有6種，占樣品總相對百分質(zhì)量的88.81%，尤其是飽和脂肪酸棕櫚酸（47.32%）和硬脂酸（38.79%）含量較高。其中棕櫚酸可誘導(dǎo)胰島素瘤細(xì)胞MIN6細(xì)胞凋亡并對胰島素成熟有影響，也可誘導(dǎo)大鼠主動脈內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，此外棕櫚酸還可用于多種化工原料，其特殊香氣和滋味，亦可用于配制食用香料或作為食品添加劑的原料，據(jù)報道木質(zhì)部棕櫚酸具有促使腫瘤細(xì)胞或其他細(xì)胞凋亡的作用[36-37]。硬脂酸是長鏈飽和脂肪酸的主要成分，可作為信號分子參與機(jī)體炎癥、代謝、免疫的調(diào)節(jié)，其具有致炎和抗炎、致氧化和抗氧化等多重作用，可通過多種途徑參與風(fēng)濕性疾病的發(fā)生、發(fā)展，代謝組學(xué)研究還揭示其可作為風(fēng)濕性疾病的潛在生物學(xué)標(biāo)志物[38]。

不飽和脂肪酸含有碳碳雙鍵，具有極強(qiáng)還原性，可氧化形成小分子揮發(fā)性物質(zhì)，如醛、酸等，而不同的不飽和脂肪酸所氧化產(chǎn)生的揮發(fā)性成分不同，使得其氣味也不同[39]。本研究發(fā)現(xiàn)，茶鵑木木材揮發(fā)性成分中含有少量的不飽和脂肪酸，即亞油酸（0.23%）和油酸（0.61%），亞油酸可被氧化生成亞油酸過氧化物，進(jìn)而裂解生成己醛。在濃度較低時，己醛能賦予食品一定的青香、果香香味；油酸可被氧化生成8-油酸氫過氧化物、9-油酸氫過氧化物、10-油酸氫過氧化物和11-油酸氫過氧化物等混合物，再裂解生成壬酸，而壬酸具有蠟香和柑橘香味[40]，據(jù)此推測茶鵑木具有的特殊“柑橘香味”可能與此有關(guān)。

由于茶鵑木為馬達(dá)加斯加特有物種，其分布區(qū)狹窄，數(shù)量稀少，因此，人們對其了解和研究甚少。本研究對茶鵑木木材性質(zhì)、生理生化指標(biāo)、木材解剖學(xué)及其揮發(fā)性成分進(jìn)行了初步分析，拓寬了馬達(dá)加斯加特有植物的研究，為該植物的木材識別、資源的保護(hù)、開發(fā)利用及進(jìn)一步深入研究等方面提供科學(xué)依據(jù)。