全 文 ：植物生理学通讯 第 43卷 第 3期，2007年 6月 551
光照强度对茴香植株生长以及精油的含量和成分的影响
肖艳辉，何金明，王羽梅＊
韶关学院英东生物工程学院，广东韶关 512005
Effect of Light Intensity on Plant Growth, Contents and Components of Essen-
tial Oil in Fennel (Foeniculum vulgare Mill.)
XIAO Yan-Hui, HE Jin-Ming, WANG Yu-Mei*
College of Yingdong Bioengineering, Shaoguan College, Shaoguan, Guangdong 512005, China
提要：测定100%、60%和 30%自然光下，茴香生长及其精油含量和组分的结果表明，随着光照强度的提高，茴香株高、
最大叶长、最大叶宽、最大叶面积和最大叶鲜重均呈下降趋势；比叶重、真叶数、茴香单株的鲜重和干重、地上部鲜重、
地下部鲜重、干物率均呈升高趋势。茴香植株的可溶性糖和全碳含量也均呈升高趋势，全氮含量以60%自然光下的为最
高，不同光照强度下的蛋白氮含量差异不显著。茴香的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量随光照强度的升高均呈下降
趋势，而叶绿素 a/b比呈升高趋势。茴香精油含量和单株精油产量均随之升高；精油共鉴定出 23种成分，不同光照强度
下精油成分种类没有差别，但部分种类的相对含量则有一定的差异。随着光照强度的提高，茴香精油的主要成分反式-茴
香脑和柠檬烯的含量变化不大，在不同光照强度下二者的差异不显著。
关键词：茴香；精油；光照强度
收稿 2006-12-06 修定 2007-04-13
资助 国家自然科学基金(3 03 7 0 15 1 )。
* 通讯作者(E-mail：wym990 @sina.com；Tel：0751-
8 1 2 0 0 6 9 )。
茴香在我国有悠久的栽培历史，其鲜嫩枝叶
可作香辛蔬菜，果实小的茴香是传统中药和食品
工业中用途广泛的食用香料。茴香的香辛味和药
用价值与其精油含量和质量密切相关(何金明等
2005)。近几年来，生态条件对茴香生长及精油
影响的研究不断增多(王羽梅等 2002；Ahmed等
1988)，但光照强度对茴香植株生长以及精油含量
和成分组成比例的影响至今未见报道。为此，我
们以内蒙古小茴香为试验材料，采用遮光的方法
探讨不同光照强度对茴香植株生长以及精油含量和
成分组成比例的影响，以期能为提高茴香精油含
量和质量提供参考。
材料与方法
以内蒙古小茴香(Foeniculum vulgare Mill.)为
试材，2005年 8月 7日，在我院生态科技园播种
出苗后，于 8月 18日选整齐一致的幼苗(2片子叶
展开，第一心叶微露)移植至 21 cm×24 cm的陶
制花盆中，每盆 4株。8月 30日恢复生长后，选
相对整齐一致的幼苗(1片真叶展开)用黑色遮阴网
进行遮光处理，用照度计测定光照强度，光照强
度有自然光照(100%)、60%自然光和 30%自然
光。每个处理 40盆。处理 80 d，于 2005年 11
月 7日取样分析。每处理随机取样 15株，测定
株高、最大叶长、最大叶宽、最大叶鲜重、地
上部和地下部鲜重、单株鲜重和干重、真叶数、
节数，并计算最大叶面积(叶长 ×叶宽)、比叶重
(最大叶鲜重 /最大叶面积)、地上部鲜重 /地下部
鲜重、干物率。
可溶性糖含量取全草用蒽酮比色法测定(李合
生 2000) ；全氮与蛋白氮含量取全草用微量凯氏
定氮法测定(中国科学院上海植物生理研究所和上
海市植物生理学会 1999) ；全碳取全草用K2Cr2O7
容量法测定(中国土壤学会农业专业委员会 1983) ；
叶中叶绿素含量用比色法测定(郝再彬等 2004)。
精油提取按文献(中国药典委员会 2000)方
法，并进行适当改进。采用同时蒸馏萃取法提取
精油。具体方法为：取全草用水洗净，吹干表
面水迹，切成 0.5 cm左右的小段，准确称重 150
g，置于 1 000 mL硬质烧瓶中，加入 700 mL水，
信息与资料 Imformation and Data
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微沸蒸馏 3 h。蒸馏时用装有 10 mL正己烷(色谱
纯)的接受管(最小刻度为 0.02 mL)萃取，用正己
烷溶液体积增加的量计算精油的提取量。蒸馏结
束后，回收有机正己烷溶液，用无水硫酸钠干
燥，过滤，定容至11 mL。每一处理蒸馏3次，取平
均值。精油的正己烷溶液用棕色精油瓶封装，
于 -20 ℃下保存。
样品烘干至恒重，计算样品的干物率，精油
含量用mL·(100 g)-1 (DW)表示。将烘干样品收集
密封保存在干燥器中，用于上述生理指标(除叶绿
素外)的分析。
按吴玫涵等(2001)的方法，并适当改进。取
50 µL茴香精油的正己烷溶液稀释至 3 mL，进行
气相色谱 -质谱联用仪(GC-MS)分析[Trace GC-
2000/DSQ，美国热电公司(Thermo Finnigan)]。
GC条件：色谱柱为 DB5石英毛细管柱，30 m×
0.25 mm×0.25 µm；载气为高纯氦(99.999%) ；
柱流量为 1 mL·min- 1，不分流；柱前压为 100
kPa；进样口温度 220 ℃，进样量 1 µL；程序
升温为柱温 40 ℃保持 1 min，以 10 ℃·min-1升高
到 200 ℃，保持 3 min。MS条件：电离方式为
EI；电子能量为 70 eV；接口温度 210 ℃，离子
源温度 200 ℃；流量扫描范围为 50~350 m/z；
溶剂延迟 5.0 min；发射电流为 100 µA。
精油成分定性是在参考前人工作(赵淑平等
1989，1991；Mimica-Dukic等 2003)的基础上，
计算成分的保留系数(Mimica-Dukic等 2003)，同
时结合(美国)国家标准技术研究所(National Institute
of Standard Technology，NIST) (2002)标准谱库
进行鉴定。精油成分的相对含量用面积归一法计
算。每一处理重复 3次。
实验结果
1 不同光照强度对茴香生长的影响
从表 1可见：(1)遮光的茴香株高增加，最大
叶的长、宽和面积增大，最大叶鲜重增加，除
最大叶鲜重外，其差异均达到显著水平；但比叶
重和真叶数呈下降趋势，其中真叶数差异不显
著，比叶重差异显著。60%自然光下植株的各种
指标均略高于 30%自然光下的，但二者之间差异
不显著。(2)随着光照强度的下降，茴香单株的鲜
重和干重、地上部鲜重、地下部鲜重、干物率
均下降，除地上部鲜重差异不显著以及地下部鲜
重 100%和 60%显著高于 30%外，其余均为差异
显著。
2 不同光照强度对茴香碳、氮和色素含量的影响
表 2显示：(1)茴香植株的可溶性糖和全碳含
量均随着光照强度的降低而下降，可溶性糖含量
在 3种光照强度之间差异显著，而全碳含量差异
不显著。全氮含量以 60%自然光下的为最高，显
著高于自然光和 30%自然光下的；蛋白氮含量在
不同光照强度之间差异不显著。(2)光照强度对茴
香色素含量也有影响，光照强度下降时，茴香叶
绿素 a、叶绿素 b和类胡萝卜素含量均增加。但
60%和 30%自然光之间的色素含量差异不显著。
叶绿素 a/b比随着光照强度的减弱而下降，不同光
照强度之间差异达到显著水平。
表 1 不同光照强度下茴香生长指标的变化
光照强度 / 株高 /cm 真叶数 /
最大叶长 /cm 最大叶宽 /cm 最大叶面积 / 最大叶鲜重 / 比叶重 /为自然光的% 片 ·株 -1 cm2·片 -1 g·片 -1 mg·cm-2
100 52.62±3.75b 7.00±2.92a 21.51±4.97b 7.82±3.67b 173.20±16.18b 1.63±0.95a 9.61±2.02a
60 61.22±3.42a 6.60±0.89a 26.77±4.75a 12.00±4.38a 339.92±35.09a 1.82±0.64a 6.20±2.56b
30 59.88±4.24a 6.40±1.67a 25.85±9.03a 11.65±5.71a 334.19±48.87a 1.72±0.95a 5.51±1.00b
光照强度 / 地上部鲜重 / 地下部鲜重 / 地上部鲜重 /
单株鲜重 /g 单株干重 /g 干物率 /%为自然光的% g·株 -1 g·株 -1 地下部鲜重
100 18.70±10.52a 4.81±1.71a 3.56±1.44b 23.51±4.11a 4.54±0.83a 0.19±0.0a
60 18.99±5.07a 4.04±1.28a 4.57±2.53b 21.03±5.16b 3.49±0.91b 0.17±0.0b
30 16.47±8.18a 2.37±1.32b 7.12±0.48a 18.84±3.50c 2.83±0.63c 0.15±0.0c
同栏数字后不同小写字母表示 Duncan’s检测中差异达 0.05 显著水平。
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3 不同光照强度对茴香精油含量和成分的影响
由表 3可见，随着光照强度的降低，茴香精
油含量和单株精油产量都呈递减趋势，除自然光
和 60%自然光下的精油含量之间差异不显著外，
60%和 30%自然光之间的茴香精油含量和单株精
油产量均达显著水平(表 3)。表明较高的光照强度
有利于精油的形成与积累。
GC-MS分析结果表明，不同光照强度下生长
表 2 不同光照强度下茴香的碳氮化合物和色素含量的变化
光照强度 /为自然光的%
全碳含量 /% 可溶性糖含量 /% 全氮含量 /% 蛋白氮含量 /%
100 17.47±1.79a 4.11±0.08a 0.22±0.0b 0.14±0.0a
60 17.30±1.39a 3.35±0.08b 0.26±0.0a 0.14±0.0a
30 15.87±1.10a 3.09±0.15c 0.23±0.0b 0.15±0.0a
光照强度 /为自然光的% 叶绿素 a含量 / 叶绿素 b含量 / 叶绿素 a+b含量 / 叶绿素 a/b 类胡萝卜素含量 /
mg·g-1 (FW) mg·g-1 (FW) mg·g-1 (FW) mg·g-1 (FW)
100 0.75±0.10b 0.28±0.05b 1.03±0.15b 2.75±0.19a 0.17±0.02b
60 1.17±0.13a 0.46±0.08a 1.63±0.11a 2.57±0.05b 0.23±0.07a
30 1.26±0.17a 0.52±0.08a 1.78±0.15a 2.43±0.10c 0.24±0.03a
同栏数字后不同小写字母表示 Duncan’s检测中差异达 0.05 显著水平。
表 3 不同光照强度下茴香精油含量和单株精油产量的变化
光照强度 / 精油含量 / 精油产量 /
为自然光的% mL·(100 g)-1 (DW) mL·株 -1
100 1.81±0.05a 0.082±0.005a
60 1.73±0.12a 0.060±0.002b
30 1.46±0.11b 0.041±0.007c
同栏数字后不同小写字母表示 Duncan’s检测中差异达 0.05
显著水平。
图 1 不同光照强度下茴香精油成分色谱图
植物生理学通讯 第 43卷 第 3期，2007年 6月554
的茴香精油成分种类没有差异，各光照强度下均
鉴定出 23种成分，可鉴定成分的峰面积总和占总
峰面积的 99% 左右，其中 1% 以上的主要成分依
次为反式 - 茴香脑、柠檬烯、莳萝芹菜脑、爱草
脑、水芹烯、γ - 萜品烯。在不同光照强度下，
茴香精油的个别成分含量表现出一定的差异。含
量差异达到显著水平的成分有：水芹烯、γ-萜品
烯、3,4-二甲基 -2,4,6-三烯、反式 -葑醇乙酸酯
和顺式 -茴香脑。然而作为第一主成分和第二主
成分的反式 -茴香脑和柠檬烯(两者占总量的 89%
左右)的相对含量差异不显著(图 1、表 4)。
按照分子结构，茴香精油成分可分为三大
类，即单萜类化合物、含氧化合物和倍半萜类化
合物，其中单萜类化合物包括 α-蒎烯、香桧烯、
β - 蒎烯、月桂烯、水芹烯、对 - 聚伞花素、柠
檬烯、罗勒烯、γ- 萜品烯、萜品油烯和 3 ,4- 二
甲基 -2,4,6-三烯，含氧化合物包括爱草脑、葑醇
乙酸酯、反式 - 葑酮乙酸酯、顺式 - 茴香脑、反
式 -茴香脑、肉豆蔻醚、莳萝芹菜脑，倍半萜类
化合物包括古巴烯、合金欢烯和吉玛烯D。不同
光照强度下，茴香精油单萜类化合物相对含量在
25.34%~26.93%之间，含氧化合物相对含量在
71 .80%~73.69% 之间，倍半萜类相对含量在
0.19%~0.22%之间，差异均不显著(表 4)。
表 4 不同光照强度下茴香精油成分的相对含量变化
%
序号 化合物名称
光照强度 /为自然光的%
100 60 30
1 α-蒎烯 0.20±0.01Aa 0.24±0.06Aa 0.24±0.06Aa
2 香桧烯 0.10±0.01Aa 0.09±0.01Aa 0.10±0.01Aa
3 β-蒎烯 0.07±0.01Aa 0.08±0.02Aa 0.09±0.02Aa
4 月桂烯 0.23±0.01Aa 0.25±0.02Aa 0.25±0.02Aa
5 水芹烯 1.20±0.12Ab 1.47±0.21Aab 1.76±0.16Aa
6 对 - 聚伞花素 0.09±0.00Aa 0.10±0.01Aa 0.14±0.02Aa
7 柠檬烯 21.02±1.85Aa 22.36±0.05Aa 20.82±0.92Aa
8 罗勒烯 0.07±0.01Aa 0.08±0.00Aa 0.08±0.01Aa
9 γ-萜品烯 1.67±0.10Aa 1.43±0.03Ab 1.31±0.03Ab
1 0 萜品油烯 0.60±0.02Ab 0.76±0.06Aa 0.61±0.04Ab
1 1 小茴香酮 — — —
1 2 3,4-二甲基 -2,4,6-三烯 0.11±0Aa 0.10±0.01Ab 0.09±0Ab
1 3 爱草脑 1.78±0.01Aa 1.83±0.01Aa 1.92±0.10Aa
1 4 葑醇乙酸酯 0.08±0Aa 0.09±0.01Aa 0.08±0.01Bc
1 5 反式 - 葑醇乙酸酯 0.41±0.01Bb 0.57±0.04Aa 0.49±0.01ABab
1 6 顺式 -茴香脑 0.12±0.01Ab 0.18±0.02Aa 0.20±0.01Aa
1 7 反式 -茴香脑 68.42±0.78Aa 66.23±1.09Aa 68.24±0.23Aa
1 8 古巴烯 0.06±0Aa 0.06±0Aa 0.07±0.01Aa
1 9 合金欢烯 0.12±0.02Aa 0.14±0.01Aa 0.13±0.01Aa
2 0 吉玛烯 -D 0.14±0.01Aa 0.13±0.01Aa 0.13±0.02Aa
2 1 未知 0.02±0Aa 0.02±0.01Aa 0.02±0Aa
2 2 肉豆蔻醚 0.06±0.01Aa 0.15±0.05Aa 0.06±0Aa
2 3 莳萝芹菜脑 2.81±0.01Aa 2.75±0.71Aa 2.52±0.57Aa
单萜类 25.34±0.88Aa 26.93±0.05Aa 25.45±1.03Aa
含氧化合物 73.69±0.81Aa 71.80±0.23Ab 72.83±0.96Aab
倍半萜类 0.19±0.01Aa 0.22±0.01Aa 0.22±0.02Aa
合计 99.21±0.06Aa 98.95±0.19Aa 99.67±0.58Aa
同行数字后不同小写和大写字母分别表示 Duncan’s检测中差异达 0.05 和 0.01 显著水平。
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讨 论
从本文结果来看，降低光照强度引起茴香的
冠根比增大，比叶重减小，植株的干物率降低(表
1)，表明弱光下茴香的叶面积虽然有增加，但由
于光合作用受到影响，以致合成的光合产物减
少，运转到根系的光合产物可能更少，而引起根
系生长量的下降。茴香叶绿素a/b随着光照强度的
减弱呈下降趋势，显示弱光下作为光系统中吸收
光能的主要天线色素的叶绿素 b功能增强。
作为次生代谢产物的精油，是茴香适应环境
的产物。次生代谢产物与光照强度相关，对此已
报道的有生物碱、黄酮、萜类内酯、挥发性成
分等(冷平生等 2002；阎秀峰等 2003；吴能表等
2005)。光照强度对植物次生代谢产物的影响是通
过影响初生代谢产物的合成和积累进行的。已有
的研究表明，光合速率的增加可以提供较多的次
生代谢产物的合成前体，抑制次生代谢产物的分
解(Croteau等 1972)，因此是有利于包括次生代谢
产物在内的光合产物合成和积累的。本文中，随
着光照强度的减弱，茴香的生长量(单株干重)、
全碳含量、可溶性糖含量以及精油含量和单株精
油产量均下降的结果也佐证了这一种看法。
在较强光照下生长的茴香，无论是生物产
量，还是精油含量和单株精油产量均为最高。据
此认为，在茴香生产中应尽可能满足其对较大光
照强度的需要。
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