白木香(Aquilaria sinensis)又称土沉香、香树、女儿香、牙香树，是瑞香科(Thymelaeaceae)沉香属(Aquilaria)常绿乔木，为我国特有珍贵药用植物、国家二级重点保护野生植物(中国科学院中国植物志编辑委员会，1999)。白木香受到外界损伤(雷劈、风折、虫蛀以及人为因素等)后，产生的含有树脂的木材称为沉香(刘军民等，2012)。20世纪80年代开始，我国海南、广东、广西、云南及东南亚国家大规模栽培白木香。数十年来，人工栽培白木香所用种苗大都为种子苗，所用种子来自栽培或野生成龄植株，由于缺乏系统选育，基源各异，种质参差不齐，性状分离，导致白木香树产香的数量和质量不确定，严重影响其效益(晏小霞等，2010)。因此，建立和发展白木香优良无性系，筛选出优良的白木香种质或优树具有重要意义。研究表明，白木香遗传资源无论其植物形态还是结香性状等方面均表现出多样性(刘军民，2005；申彦晶等，2007；黄崇才，2009；邹枚伶，2009；贾文杰等，2010；杨云等，2014)，这为白木香优良种质筛选提供了可能；且由于人工种植白木香旨在获得高品质和高产量的沉香，因而必须重点从产香相关性状方面进行评价才能获得优良的白木香种质。

近年来，众多学者开展了沉香属植物木材组织构造及相关结香机制方面的研究(成俊卿等，1980；1992；陈树思等，2004；2005；张兴丽等，2012；张兴丽，2013；马华明，2013；刘培卫等，2016)，从宏观和微观角度对沉香的木材组织构造进行观测。沉香的特征性化学成分主要为倍半萜和2-(2-苯乙基)色酮类化合物，目前多采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析其相对含量(Mei et al. ，2013；梅文莉等，2013；杨锦玲等，2015；杨德兰等，2014)来评价沉香质量。因此，对于不同品系白木香在生长环境、树龄、结香部位和结香方法相同条件下产生的沉香，可通过木材组织构造和化学成分分析对其进行质量评价。

白木香新品种“热科沉香‘1号’”2016年通过海南省林木品种审定委员会良种认定，本研究采用木材解剖显微法和GC-MS分析方法对“热科沉香‘1号’”和普通白木香经打钉法结香2年后所产沉香的组织构造和化学成分进行分析，比较二者的差异和质量，以期为筛选出优良的白木香种质或优树提供参考。

GC-MS联用仪，型号为HP6890/5975C GC/MS，美国安捷伦公司制造，色谱柱为弹性石英毛细管柱HP-5MS 5% Phenyl Methyl Siloxane(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；北京赛多利斯天平有限公司BP221S万分之一电子天平；美国BRANSONIC-5510E-DTH超声波清洗仪；德国Leica RM 2235莱卡半自动切片机；Olympus体视解剖显微镜(7~90倍)；10倍放大镜；中性树胶；环保组织透明液；1%番红；气质中使用的试剂均为分析纯。

在广东省化州市一白木香群体中，选取树龄均为10年的“热科沉香‘1号’”(A型树)和普通白木香(B型树)，在相同部位打钉结香，结香2年后采香。打钉操作如下：在树干中央分别打多组铁钉，每组铁钉5~6根，铁钉直径0.8 cm，沿树干纵向和横向平面排列，同一横向平面排列3组，见图 1。

将样品制成小木块(约2 cm×2 cm×2 cm)置于沸水中煮沸，使其软化，沉入水底后取出，切成1 cm×1 cm×1.5 cm长方体。在切片机上切制横切面、弦切面和径切面切片，厚度为10~25 μm。切好的切片放入盛有去离子水的培养皿中，洗去碎末残渣后置于浓度1%的番红中染色至少2 h，染好色的切片按次序分别放入盛有50%、70%、85%、95%的酒精中进行梯度洗脱5~15 min，洗脱完成后将切片放入组织透明液中透明1~2 h直接压片并用中性树胶封片。压制好的切片晾干后置于Olympus体视解剖显微镜(7~90倍)下镜检，木材宏观构造放大倍数为16倍，木材微观构造放大倍数横切面为50倍，弦切面和径切面为90倍。

选取离地30 cm、直径15 cm的A型树和B型树结香树干各6个，剔除白木，干燥后混匀并粉粹，取粉末各100 g，用300 mL乙醚在冰水浴下超声萃取30 min，静置5 min后过滤得到乙醚提取液。分别重复提取3次，合并3次提取液，浓缩挥干乙醚，乙醚提取得率分别为25.52%和16.09%。GC-MS分析升温程序：柱温50 ℃，保持2 min，以5 ℃ ·min-1升温至150 ℃，保持20 min，以2 ℃ ·min-1升温至170 ℃，保持10 min，以5 ℃ ·min-1升温至310 ℃，保持5 min；汽化室温度250 ℃；载气为高纯He(99.999%)，载气流量1.0 mL ·min-1；不分流；溶剂延迟时间3.0 min。电子轰击(EI)离子源；电子能量70 eV；离子源温度230 ℃；四极杆温度150 ℃；接口温度280 ℃；倍增器电压1 434 V；质量扫描范围20~550 m/z。

A型树和B型树所产沉香的木材构造详见图 2、图 3和表 1。

表 1 “热科沉香‘1号’”与普通白木香木材结构主要区别

Tab.1 Mainly differences of between Aquilaria sinensis 'Reke 1' and Aquilaria sinensis

对总离子流图中各峰经质谱数据系统检索及核对Nist2005和Wiley275标准质谱图，并借鉴以往研究方法(Mei et al. ，2013)得出相应化合物，结果见图 4和表 2。A型树和B型树所产沉香分别检测到39和36个成分，总相对百分含量分别为87.98%和83.64%，其中倍半萜类成分总相对百分含量分别为16.66%和31.18%，色酮类成分总相对含量分别为59.22%和39.23%。A型树所产沉香以色酮类成分为主，含量最大的成分为2-(2-苯乙基)色酮(25.16%)，其次为6-甲氧基-2-(2-苯乙基)色酮(16.31%)，而B型树所产沉香上述2种色酮类化合物的相对含量较低，分别为5.97%和6.58%。B型树所产沉香倍半萜和色酮类成分含量相当，其中含量最大的成分为6, 7-二甲氧基-2-(2-苯乙基)色酮(16.11%)，倍半萜中含量最大的为(-)-7βH-艾里莫芬-4α, 11-二醇(5.35%)和白木香醛(5.35%)，而A型树所产沉香这2种成分的含量分别为2.62%和0.89%。

表 2 沉香样品GC-MS分析结果①

Tab.2 The GC-MS analysis results of agarwood samples

沉香的形成是对生物或物理或化学等伤害(胁迫)的反应(黄俊卿等，2013)，不同白木香品系对相同外部伤害或胁迫的反应存在差异(Saikia et al. ，2012)。从本研究2种白木香应对打钉受伤后的树干外部来比较，B型树2组铁钉之间的组织隆起明显，再生修复倾向强烈；A型树2组铁钉之间的组织隆起不明显，修复倾向不突出；从上下2组铁钉之间切开树干，可见A型树类似黄油格的结香组织已经连接上下2组伤害，而B型树在此位置未有明显的沉香产生。A型树以产香(次生代谢产物)的方式对打钉伤害做出反应较为突出，而B型以组织再生修复伤口的方式应对打钉伤害的倾向较为明显。因此，A型树对伤害的反应距离较远，纵深长，产香范围较大，结香产量高。

从微观特征分析，A型树所产沉香的沉香物质主要积累在导管和轴向薄壁组织中，木射线薄壁组织中很少，而B型树所产沉香的沉香物质主要积累在内涵韧皮部和木射线薄壁组织中，导管中主要为侵填体和树胶，与张兴丽(2013)研究结论一致。导管在木材中其主要功能是径向输送养分，A型树的导管输送功能较弱，受外界损伤后迅速沉积沉香物质，由于养分的输送受阻，造成光合作用有机物合成缓慢，难以提供更多的有机物用于伤口修复，从而也难以在内涵韧皮部内积累更多的沉香物质；此外，用于修复伤口的能力减弱，伤口自然会扩大，与本研究观察到的A型树产香面积更大一致。B型树的导管输送功能较为发达，受外界损伤后能够供应充足的水分和无机盐，叶片光合作用产生的有机物向伤口周围组织输送，使得伤口周围组织迅速增殖并隆起，有包裹伤口之势，修复能力强，沉香物质在韧皮部和木射线薄壁细胞中沉积。内涵韧皮部是白木香木材组织构造中重要的鉴定特征，其可将绝大部分树种区分开来，因而切片观察也被运用于鉴定沉香原植物是否为白木香。陈树思等(2005)观察到内涵韧皮部有黄色分泌物存在，说明该部位正是其结香部位。本研究中，B型树所产沉香内涵韧皮部积累的沉香物质较多，而A型树所产沉香相应部位的沉香物质却相对较少。刘培卫等(2016)推测内涵韧皮部在光合产物的运输和贮藏等方面具有重要作用，内涵韧皮部在外界损伤促进下具有重新分裂的能力。由此推测A型树对其伤口的修复能力弱，除了与用于修复的营养物质少外，可能也与其自身细胞的分裂增殖能力弱有关。

比较2种沉香的宏观构造，B型树所产沉香在横切面的管孔充斥白色的淀粉类物质，且导管颜色多为黑褐色，但在微观图中其管孔中的内涵物质较少，只存在少量树胶，可能是由于在切片、洗脱时去除了导管中具有水溶性的淀粉类物质，因而其树胶含量并不高。

从所产沉香特征性成分分析结果来看，A型树和B型树所产沉香倍半萜和色酮类成分的总相对百分含量分别为75.88%和70.41%，A型树所产沉香以色酮类成分为主，含量最大的成分为2-(2-苯乙基)色酮(25.16%)，B型树所产沉香倍半萜和色酮类成分含量相当，其中含量最大的成分为6, 7-二甲氧基-2-(2-苯乙基)色酮(16.11%)。据报道，普通沉香中6, 7-二甲氧基-2-(2-苯乙基)色酮的相对含量较高，奇楠等优质沉香中，化合物2-(2-苯乙基)色酮与2-[2- (4-甲氧基)苯乙基]色酮的总相对含量较高(66.47%~84.71%)(梅文莉等，2013；杨德兰等，2014；杨锦玲等，2015)，“热科沉香‘1号’”所结沉香中2-(2-苯乙基)色酮与2-[2-(4-甲氧基)苯乙基]色酮总相对含量之和为25.19%，而普通白木香所结沉香中二者之和为5.97%，“热科沉香‘1号’”所结沉香约是普通白木香的4.22倍，由此判断A型树所产沉香质量优于B型树。再者，“热科沉香‘1号’”所结沉香因其结香面积大，可被广泛应用于制作沉香手串、饰品、工艺品等较大器型的物件，增加沉香的文化和收藏价值。

“热科沉香‘1号’”所产沉香的结香品质、结香面积均优于普通白木香，沉香物质主要积累在导管和轴向薄壁组织中，而普通白木香沉香物质主要积累在内涵韧皮部和木射线薄壁组织中。综合分析，“热科沉香‘1号’”是一种易产香、产量高、质量优的种质，可用来制作嫁接无性系，值得进一步培育和评价。