全 文 ：第26卷第3期生态科学26(3)：281．287
1竺!兰!旦
里!!!堡!!型!!!!翌堡 竺：!竺!植物精气研究进展
陈欢，章家恩‘
华南农业大学热带亚热带生态研究所，广州510642【摘要】
植物精气作为一种重要的生态保健旅游资源，具有杀菌、消毒、治病等多种保健功能。本文对植物精气的发
现、生物合成途径、植物精气释放的环境影响因素以及植物精气对人体健康的影响进行了综述，并简要介绍了植物精气
的提取分离方法以及它的实际应用情况。从已有的研究可以看出，各国研究工作者对植物精气的组成成分及其含量、药
用机理：影响因素等方面进行了广泛的研究，并取得了一蚕耋纂蠼j影嚣螽攀中塞呈誉堪曩岁面主薹囊翼芝蚕螽霎，爵
酾囊冀蒌蠹掣垂鋈垂妻差蠹篓孽妻妻喜势!茼鬟攀奠羹墓耋薹至薹磊翼塞藿薹蘩誊薹季蘑菇罐嚣襄墓萋外界生态环境的
依赖程度很大p】；四是农业的比重普遍较低，就19
90年到2000年农业在GDP中的比重而言，全国 从27
．1％下降到15．9％、下降了41．3％，而经济较发达 的东部
地区从21．6％下降到II．2％、下降了48．2％，同 时东部
发达地区在整体上已经进入了农户以非农收入为主
的阶段，农业呈现总体上停滞不前的现象，表明经济
发展水平越高，农业比重下降速度越快14J。以上特征
具有高度的相关性，长江三角洲地区的发展经验证明
：城市化水平与环境综合指数的关联性展强，经济发
展水平提高最快的阶段也是资源的浪费和环境质量
的恶化晟严重的时期pJ。珠江三角洲作为我国快速城
市化的典型区域。土地利用变化大，城镇、交通 地
迅速增加，林地、草地、耕地、城市植被大幅减少和
区域生物多样性明显降低．因此产生的非污染
生态问题也非常显著州‘九由于城市条件下的资源环
境问题，经济发达地区可持续发展面临着极大的困难
和挑战。因此，研究发达地区农业的发展现状和功能
地位， 探讨其存在的必要性，以及在经济社会可持续
万方数据
万方数据
3期 陈欢，等：植物精气研究进展 283
甲羟
戊酸
M、rA
口
B一羟基一B一甲
基戊二酰辅酶A
HMGcoA
口
乙酰
辅酶A
AcetylCoA
圈l菇娄化台曹的生栩合成鼍径
F培lB．0syntheticP时hw8yofTerpe蛐olds
异戊烯
焦磷酸
IPP
香味会使心率减速，而玫瑰怛∞，卅弘m)香气会使
心率加快；所有香气刺激后都会引起瞳孔扩张，表
示激动。
5影响植物精气释放的环境因素(EnvironmentaI
fado陪onthePhytoncidererel ase)
植物精气的挥发受诸多环境因子的影响。这些
环境因子包括了非生物因子(如温度、光强、水分
胁迫、空气相对湿度、土壤营养、大气C02浓度等)
和生物因子(如树龄、叶龄、发育部位、树种差异、
人为干扰等)。
其中，温度是影响植物精气释放的一个重要因
子。Tingey等”％萜类释放速率与温度之间的关系
概括为；In(ER)=a+b(T)。式中，ER为萜类
释放速率，T为环境温度，a、b为特征常数。由此
可见，萜类释放速率是温度的指数函数。王志辉等
”1观察北京地区几种植物单萜烯的释放后发现其主
要受温度影响，温度越高单萜烯排放速率越大。
～般而言，植物精气的释放率与光强无关，如
湿地松俨胁wP胁D斫0在暗处和照光条件下的单萜
释放率相似。但是有些树种的精气释放率则对光有
依赖性，比如栎属(Q“ML．)中一些不挥发异戊二
牛儿
焦磷酸
GPP
o
法呢
焦磷酸
FPP
o
二甲丙烯
焦磷酸
DI帆PP
单萜
Monotefpene
倍半萜
Sesquiterpene
烯的树种释放的单萜类物质和一些针叶树幼叶挥发
的某些单萜类物质都与光强有关M。P．
Domingll％-T对lor等”1的研究也显示，墨西哥冷杉
(一6胁耐fgj∞d)释放的a．蒎烯和桑毛斑叶兰栎
(9ⅧMgam)释放的异戊二烯一样都受到光和
温度的控制。
研究表明水分胁迫对单萜浓度的影响与光合产
物的积累有关18】，轻度或中度的水分胁迫会导致植物
体内的光合产物浓度升高，植物利用过剩的碳源来合
成单萜【9】oGersh㈣等⋯研究火炬松c尸加m曲5妇)
发现，其发生水分亏缺时针叶中单萜浓度升高。clark
等【l“研究指出水分和氮素同时缺乏会限制薄荷
(胁n西dP枷砌)生长，同时单萜类物质明显增加。
但水分供应不足而N素过量时，单萜产量没有变化。
曹潘荣等11可通过水分胁迫处理分析茶树(＆MPffi口
smⅢ棚鲜叶芳香物质的变化，发现不同程度的水分
胁迫能诱导形成不同种类的芳香物质，且随着水分胁
迫程度的加深，其诱导的芳香物质种类也随之增加。
E．0nIle矗。等I”1研究也发现，受水分胁迫的迷迭香
(且q口zc咖口凰)、灌木栎(Qc0∞i^，r口)的单萜释放量与不受水分胁迫时的相似，地中海松(尸加咖括)、
白岩蔷薇(c口f6汹")的则比不受水分胁迫时高。
万方数据
而倍半萜的释放量在水分胁迫的第四天开始减少或
受到抑制，尤其是迷迭香。研究还表明尽管水分胁迫
对植物的单萜释放有积极的影响，但在长期的水分胁
迫下单萜释放量也会呈缓慢下降趋势。
湿度的变化对不同树种的精气释放影响效果也
有不同，有些树种的精气释放速率随湿度的增加而
增加，有的则随湿度增加而降低，还有部分树种精
气释放速率与湿度的变化关系不大。美国黄松
(P加mpon出，㈣)的单萜释放速率与空气湿度的变
化密切相关，当空气湿度小于40％时，单萜释放速
率急剧降低【14】。J∞son等【I”对欧洲赤松(，协w
砂№椭)和挪威云杉((舰d6z目)的研究还表明，
周围环境湿度的增加不仅可以加快气体的释放，而
且可以使树木释放的气体组分发生改变。薄荷的萜
释放速率会在洒水的20min内明显增加，并且这
种高释放速率会一直持续到洒水停止后的几个小
时”q。而桉树叶片周围湿度的变化对其单萜的释放
速率没有明显的影响【l”，湿地松的萜释放速率与环
境湿度的变化之间则存在负相关关系【I”。
土壤肥力可通过影响植物体内的碳源向单萜类
物质的分配模式来影响单萜的释放量。Bry柚t等”w
认为额外追加N肥可导致单萜类物质的减少。
Muzil【a等Ⅲ研究发现土壤中的氮从22．4mmoL·L_1
升到“．8mmoL．L“时巨冷杉“6洒毋WH如)幼苗中
总单萜含量下降。这是由于氮肥促进光合作用，使
非结构碳水化合物含量下降所致。单萜是以非结构
碳水化合物为底物进行合成的，低水平的非结构碳
水化合物将导致单萜合成下降。但并非所有情况都
如此，Loreto等口”实验证明，夏季的高温土壤中
可利用的氮含量与单萜类物质的释放率成正相关
关系。
大气中C02浓度的变化也是影响植物精气释放
的一个重要因素，C02倍增可提高某些植物体内单
萜的含量。Linc01n等【22’指出，c02浓度升高时薄荷
叶片中单萜总量升高。HeyworIll等““的研究结果也
显示，C02倍增可提高欧洲赤松体内a-蒎烯的浓度。
大多数研究表明幼树具有更高的精气释放速
率。s仃eet等124】发现，30℃时同样生境下的松树
(胁Ⅺ)幼树枝叶的萜释放速率要比成年松树高出
2～3倍。Kim㈣研究同样环境条件下不同生长年龄
湿地松的萜释放速率，认为4年生湿地松的萜释放速
率是7年生湿地松的8倍。徐福元等口”研究了不同龄
级的马尾松(Pf，Ⅲm∞∞"砌W)对松材线虫
值Ⅳ删P砌曲Ⅺ咖^f船)病的抗性差异发现，长
叶烯和去氢枞酸的含量随树龄的增加而增加，并与
其抗性呈负相关；B．蒎烯、单萜和枞酸型树脂酸的
含量随树龄的增加而减少，并与其抗性呈正相关。
但J∞son【】“却发现，40年生和140年生欧洲赤松的精
气释放速率没有明显的差异。这一方面可能是由于
树种的不同所造成的，另一方面也可能是由于这种
差异在幼树之间表现明显，而随着树木年龄的增加，
这种差异会逐渐减小。J．．C．Kim等川研究也表明，
老龄的山茶(C，q即n妇)和红松(户幻m把附括)
的单萜化合物总排放量高于低龄树，扁柏的(C
D6船口)则相反。
叶龄也可以造成单萜类物质释放的差异，
Guenmer等m’研究指出，幼叶(小于15d)相对老
叶(大于40d)释放出更多的桉树脑和蒎烯。樊卫
国等印1研究却发现银杏(G加^gD6如幻)叶中萜内酯
含量以萌芽期幼叶中含量最低，仅0．07％。 。
植物不同的部位释放的精气组分存在差异。陈
朋等口“测定挪威云杉幼树挥发性物质的化学成分
与含量，发现Ⅱ．蒎烯、B．蒎烯、月桂烯的含量在上
部韧皮与下部韧皮有明显差异。吴敏等唧’的研究结
果则表明，杉科植物的叶片中所含单萜烯和倍半萜
烯的总量与木材中的相比存在差异但差异不大。
植物精气的释放速率和成分组成在不同属及同
属不同种植物之间有较大差别。Benjamin等I刈研究
发现，槭树属翻∞r)、白蜡树属(胁xmw)和梨属
(帅)植物的精气释放速率很低，甚至有许多树木
种类没有单萜释放，而杨属俨印“『淞)、栎属和柳属㈨树木种类的精气释放速率较高，在被测树木
中，油棕(EfⅡP括倒ineem妞)是精气释放速率最高的
种类，其单萜释放速率可以比其它低释放种类的高
出成百上千倍。秦小薇等H”研究了马尾松、湿地松、
油松(尸如Ⅺ细6“h扫Ⅲ打)，发现其针叶挥发性化合
物中主要手性单萜的组成与相对含量在种问相差
较大，马尾松中的(．)．Ⅱ．蒎烯的含量(55．50％)
最高，而其对映异构体(+)-*蒎烯在油松中含
量(16．86％)最高，(．)一口一蒎烯在湿地松中含量
(43．38％)最高。自郁华、王志辉等l“431研究报道，
针叶林木主要排放萜类化台物，落叶乔木主要排放
异戊二烯化合物。但是，不是所有的阔叶和针叶树
种都符合上述规律。赵静等畔1研究发现在我国南方
如大叶相思似cw妇dr妇屯铆m)、南洋楹叫脑担面
如妇缸)、樟树(C伽朋mDm“m翻叩幻阳)等阔叶树，
万方数据
3期 陈欢，等：植物精气研究进展 285
主要排放物不是异戊二烯，而是单萜烯。原因可
能是在亚热带气候条件下，为了避免过度蒸发，
闶叶林也有和针叶林类似的厚角质层，因此具有
许多针叶林的性质。
外来干扰也会对植物精气的释放产生影响。外
来干扰主要是指人类活动和自然力破坏对树木所造
成的损害。人为扰动的形式多样，如整枝修剪、移
栽、晃动、碰撞等：自然力破坏也有多种类型，如
风摧、闪电袭击、虫害以及微生物侵袭等。Kim【IsJ
发现火炬松摘叶后的萜释放速率比正常条件下提高
了5～20倍，但经过同样处理的湿她松却没有表现
出类似的敏感性。李新岗等p”分析了健康果实和受
害果实萜类挥发物成分，发现球果受害后，单萜、
倍半萜种类没有变化，除B．蒎烯含量减少外．单萜
总量和各组分的含量明显增加，其中4．侧柏烯含量
增加最多，而倍半萜各组分相对含量变化很小。c
6植物精气的提取分离方法(Exl阳clionand
isolationofPh”oncide陀)
近年来，随着科学技术的发展，植物精气的收
集、分离和鉴定方法取得了突破性进展。目前，常
收集方法有固相微萃取法和动态顶空法两种，其测
定结果能够较为真实地反映出被测植物所释放的有
机挥发物的成分及其含量，这两种方法的采样原理
及其优缺点比较如下。
固相微萃取法的采样探头外形像注射器，内部
含有一个涂有特殊涂层的熔融石英纤维，上面涂着
固定液。采样时将熔融石英纤维推出针头，置于样
品或样品上层的顶空气体中，平衡一段时间，让植
物挥发性有机物富集于固定液上。摹取完毕后通过
不锈钢毛细导管将熔融石英纤维注到气相色谱进样
口，吸附在固定液中的挥发性有机物借助于气相色
谱进样口的高温快速进行解吸附，随后气化，进入
色谱柱分离。此法所采样品为活体植物有机挥发物，
所需样品量少，所需溶剂少，操作简化，集采样、
萃取、浓集、进样于一体：但是对于微量的植物有
机挥发物的成分分析和定量有难度。
动态顶空法采样时将活体植物放入采样室，并
将采样室密闭，用真空泵抽走内部的空气，从入口
处泵入经活性炭和GDx一10l过滤的干净空气，在采
样室出口处连接吸附管，吸附并富集植物释放的有
机挥发物，整个采样过程气路密闭，在气泵的带动
下采样室的气体进行循环。采样后的吸附管通过热
脱附～低温一捕集过程被热解吸附后进入到气相色
谱一质谱连用仪。此法能够采集活体植物释放的挥
发性有机物，并可对微量化合物进行定性和定量分
析，携带方便。适合野外操作；但是收集的挥发性
有机物量少，只能用于植物挥发性有机物的化学分
析。气相色谱．质谱联用仪(oc．Ms)是目前分析植
物有机挥发物的最有效的方法，可以对样品中全部
或指定成分作定性和定量分析。定性分析不仅能确
定化合物的元素组成，而且能鉴定其分子结构。质
谱法除了是一种有效确定化合物分子结构的方法之
外，还具有灵敏度高的特点，灵敏度可达到lo．10~
1o_“【joJ。近年来在oC．Ms技术的基础上又改良出
了其它几种分析鉴定技术，例如毛细管气相色谱．
质谱联用(CGC—MS)、热脱附．气相色谱．质谱联用
(TCT二Gc．MS)等，这些技术都极大地提高了植物
有机挥发物的分析鉴定效率。
7植物精气的应用现状与争议(Phytoncidere
App¨cationSblusand∞ntroversy)
随着城市化的发展，城市人口增多，各种各样
的工作和生活压力迎面而来，人们的精神经常处于
紧张状态，再加上城市环境的污染日益加重，越来
越多的人渴望回归大自然，到大自然中呼吸新鲜空
气，缓解紧张情绪。因此，许多国家大力提倡“森林
浴”，鼓励人们到森林中吸收“芬多精”。比如，中国
将植物精气作为一种生态旅游产品先后在广东，湖
南，江西，福建，重庆等省(市)的4个国家级自
然保护区，15个森林公园，4个生态旅游区，1个
野营地以及2个地级市，4个县(市)的旅游规划
建设中进行了应用。同时，在城市园林绿化工程中
植物精气也得到运用，修建了大量的植物保健绿地、
盲人绿地、夜花园等。此外，植物精气还被提炼并
广泛的用于房屋建筑，家具用材，室内装修，玩具
用材．包装用材等行业。
医学认为萜类化合物中单萜最具药用价值。中
南林学院吴章文和吴楚才研究认为现今最有益和晟
有利用价值的是松科、杉科树木，因为松科植物的
马尾松、湿地松、云南松的针叶精气相对含量中，
单萜烯含量在90％以上，杉科树木的木材单萜烯含
量达81．84％。中南林学院森林旅游研究中心课题组
对松、杉植物精气提炼出了“松林香”、“杉木香”
两个产品。
但也有些报道认为植物的挥发物质对人体有毒
万方数据
害作用。郑华等071认为珍珠梅(勋，6dr妇HrffDwlf)的
挥发物不利于人体产生安定、松弛、愉快、舒畅的
情绪。也有研究显示鄂春花(胁tⅣ胁曲cDH妇^bnc曲
在中国的野生种不危害人体健康，但是移植欧洲
后栽培环境发生改变。产生了引起人体过敏的物
质【3蝴1。
值得一提的是，植物的天然挥发物质和从植物
活体中提取的天然物质有着本质的区别，而且不能
把植物释放的微量有害气体等同于释放有害气体。
一些植物的挥发物中确实含有被列入有害气体的物
质，如夹竹桃(ⅣPriⅢ“啦∞m肋f，)释放丙烯醛，但
其释放量极小，远远低于危害环境和人体健康的浓
度‘删。郭阿君等⋯认为园林植物气体挥发物含有大
量的杀菌或抑菌物质。而这些物质常占气体挥发物
总量的30％～50％，且并未发现有害气体，包括未
达到污染环境含量的有害气体。
8结语(Conclusion)
植物精气在医疗保健方面的运用已有数千年的
历史，但对其机理的研究却是近年来才逐渐兴起。
研究手段的进步，使得各国学者对植物精气的形成、
组成成分及其含量、影响因素、药用机理等方面进
行了广泛的研究，并取得了～定的成果。但是，植
物精气是否对人体产生有害的影响、植物精气对人
体有益的最佳含量和最佳时间、树种配置的最佳效
果以及如何充分利用植物精气等问题仍有待深入
研究。
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万方数据
植物精气研究进展
作者： 陈欢， 章家恩， CHEN Huan， ZHANG Jia-en
作者单位： 华南农业大学热带亚热带生态研究所,广州,510642
刊名： 生态科学
英文刊名： ECOLOGICAL SCIENCE
年，卷(期)： 2007,26(3)
被引用次数： 4次

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