《Frontiers in Plant Science》：Effects of flowering period and cultivation practices on volatile organic compounds in Sanqi flowers
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本研究采用顶空-固相微萃取(HS-SPME)结合气相色谱-质谱(GC-MS)技术，系统解析了云南松(SPY)与华山松(SPA)两种林下栽培系统中三七花挥发性有机化合物(VOCs)的动态变化。研究发现萜烯类化合物为主要成分，其中Germacrene D、β-奥西烯(β-Ocimene)和β-榄香烯(β-Elemene)含量最丰富。通过主成分分析(PCA)和冗余分析(RDA)表明，栽培系统是影响VOCs组成的关键因素，而湿度是主要环境驱动因子。该研究为优化三七花采收时机和提升药用食用品质提供了理论依据。
引言
三七花作为药用材料、茶饮和食品添加剂，因其独特的非挥发性和挥发性有机化合物(VOCs)而具有广泛应用价值。研究表明其具有调节心血管系统、抗炎、抗氧化、神经保护和改善代谢疾病等多重功效。有机栽培能够提升农产品的营养价值、感官品质和安全性，对药用植物而言更能提高关键化学成分含量、降低农药残留、稳定香气和药效。然而，关于花期和栽培系统如何影响三七花VOCs的研究尚不充分。
材料与方法
研究选取云南松(SPY)和华山松(SPA)两种林下栽培系统的三七花为对象，在未开放、半开放和全开放三个花期阶段采样。采用HS-SPME结合GC-MS技术分析VOCs组成，利用NIST质谱数据库进行定性鉴定，并通过主成分分析(PCA)、层次聚类分析(HCA)和冗余分析(RDA)等统计方法解析数据。
结果
VOCs组成与含量分析
在SPY和SPA系统中分别鉴定出60和55种VOCs，以萜烯类为主。其中Germacrene D(SPY:21.35–26.24%，SPA:15.46–24.41%)、β-奥西烯(SPY:21.28–6.60%，SPA:1.21–22.48%)和β-榄香烯(SPY:11.72–13.52%，SPA:9.15–18.77%)含量最为丰富。未开放期以β-奥西烯为主(20.95-22.48%)，半开放和全开放期则以Germacrene D为主导(24.41-26.24%)。
层次聚类分析
HCA将VOCs分为三类：SPY系统的VOCs因富含Germacrene D、β-奥西烯和β-榄香烯而自成一组；SPA系统中半开放和全开放期花朵的VOCs聚为一类，未开放期则单独成组。
主成分分析
PCA显示PC1和PC2的方差贡献率分别为49.80%和20.00%，表明栽培系统是影响VOCs的主要因素。特征性VOCs包括SPY系统的反式-橙花叔醇(trans-Nerolidol)、(E)-4,8-二甲基-1,3,7-壬三烯和γ-杜松烯(γ-Muurolene)，以及SPA系统的古巴烯(Cubenene)、斯巴醇(Espatulenol)和双环吉玛烯(Bicyclogermacrene)。
冗余分析
RDA揭示湿度是影响VOCs的首要环境因子，其次为温度和海拔。其中(E)-4,8-二甲基-1,3,7-壬三烯与湿度呈正相关，与温度负相关；α-古巴烯(α-Cubebene)、异石竹烯(Isocaryophyllene)等化合物则呈现相反趋势。
讨论
三七花VOCs以萜烯类为主导，这与前人研究结果一致。有机管理模式下Germacrene D、β-奥西烯和β-榄香烯含量的提升，可能与无农药施肥的土壤环境改善有关。花期进展显著影响VOCs种类和浓度，全开放期达到峰值，这与植物生理状态、基因表达和环境适应密切相关。地理差异导致的VOCs变异主要受温湿度等 abiotic 因子调控，同时土壤微生物群落和内生菌等生物因子也通过代谢途径调控参与VOCs合成。
结论
本研究明确SPY和SPA栽培系统下三七花VOCs以萜烯类为主，其中Germacrene D和β-奥西烯在SPY系统更丰富，β-榄香烯在SPA系统更具优势。栽培系统是塑造VOCs组成的关键，而湿度是主要环境驱动因子。该研究为优化三七花采收策略和提升功能食品开发价值提供了科学依据。
