《Ornamental Plant Research》：Establishment of a determination method and screening of aromatic germplasm in Clematis L. using electronic nose technology
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香气是毛茛科铁线莲属（Clematis L.）重要的观赏性状，但目前仍缺乏快速、标准化的评价方法。本研究建立了一种基于电子鼻（E-nose）的高效铁线莲花香检测方案，并表征了不同种质间的挥发性响应谱。研究人员采用正交试验设计，通过方差分析（ANOVA）及多重比
香气是毛茛科铁线莲属（Clematis L.）重要的观赏性状，但目前仍缺乏快速、标准化的评价方法。本研究建立了一种基于电子鼻（E-nose）的高效铁线莲花香检测方案，并表征了不同种质间的挥发性响应谱。研究人员采用正交试验设计，通过方差分析（ANOVA）及多重比较优化了E-nose工作条件。结果表明，开花阶段、顶空平衡时间及样品温度三个因素对传感器响应影响显著，最优检测组合为A3B1C3，即盛花末期采样，20 ℃条件下平衡6 h。各传感器中W2W、W1W和W1S响应值显著高于其余传感器（p < 0.05），表明铁线莲花香可能以芳香硫化物、烷烃及其他含硫化合物为主。研究人员将优化后的系统应用于来自11个园艺组的97份铁线莲种质资源，将其划分为三类E-nose香气类型：（1）高响应/复杂型；（2）中等响应/均衡型；（3）低响应/简单型。最终筛选出15份香气表现优异的种质。本研究建立了快速、可重现的铁线莲花香E-nose检测体系，可为育种中芳香亲本的早期选择提供实用工具；所构建的香气指纹图谱结合传感器特性提示硫化物和烷烃是铁线莲关键的特征差异挥发物，可支撑品种分类及香味导向育种。
论文解读：基于电子鼻技术建立铁线莲（Clematis L.）花香测定方法及芳香种质筛选
研究背景与意义
铁线莲属（Clematis L.，Ranunculaceae）素有"攀缘植物皇后"之美誉，其花型丰富、色彩艳丽，是重要的观赏园艺植物。花香作为关键观赏性状，兼具吸引传粉者及提升切花与园林景观价值的功用。然而，目前铁线莲属的芳香性状研究相对匮乏，缺乏快速、标准化、可重复的定量评价手段——传统气相色谱-质谱联联用（Gas Chromatography-Mass Spectrometry, GC–MS）虽精确但前处理繁琐、耗时长、需有机溶剂，人工感官评价则主观性强且难以批量筛查，这严重制约了香味导向的品种选育。电子鼻（Electronic Nose, E-nose）是一种由金属氧化物半导体（Metal Oxide Semiconductor, MOS）多传感器阵列构成的人工嗅觉系统，可直接测定顶空挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds, VOCs），具高通量、无损、操作简便及重现性好等优势，已在食品及部分观赏植物香气评价中获应用。为此，研究人员开展本研究，旨在建立适用于铁线莲花香快速检测的E-nose标准化流程，解析不同园艺组种质的香气响应特征并完成芳香种质初筛，为铁线莲香味育种提供技术与材料支撑。该论文发表于《Ornamental Plant Research》。
主要关键技术方法
研究人员以铁线莲×cartmanii 'Joe'为材料，设计三因素三水平L9(33)正交试验考察开花阶段（大蕾期/盛花期第2天/盛花末期第4天）、样品温度（20/40/60 ℃）及顶空平衡时间（0.5/2/6 h）对PEN3便携式E-nose（AIRSENSE，德国；10个MOS传感器：W1C、W5S、W3C、W6S、W5C、W1S、W1W、W2S、W2W、W3S）响应的影响，经方差分析（ANOVA）与Duncan多重比较确定最优检测参数。随后以此优化条件对采自江苏农林职业技术学院铁线莲种质圃的97份种质（3个野生种+94个栽培品种，涵盖11个园艺组）进行E-nose检测，每份3次生物学重复。数据采集取响应曲线稳态段均值，采用WinMuster v1.6.2进行主成分分析（Principal Component Analysis, PCA）与载荷分析，Origin 2024绘制雷达图，SPSS v19.0进行统计学处理（p < 0.05为显著差异），依E-nose响应值划分香气类型并筛选高香种质。
研究结果
Optimization of E-nose conditions for Clematis floral scent（铁线莲花香E-nose检测条件的优化）
经10个MOS传感器对C. × cartmanii 'Joe'花朵挥发物的响应测试，W2W（芳香组分、有机硫化物敏感）信号最强且显著高于其他传感器（p < 0.05），W1W（硫化物敏感）与W1S（甲烷/短链烷烃敏感）次之，W1C、W3C、W5C响应最低。PCA累积贡献率达97.62%（PC1=93.12%，PC2=4.50%），载荷图中W5S（烷烃、芳香组分）、W2W及W1W远离原点具高载荷，提示铁线莲花香主体为含硫有机化合物及脂肪族挥发物。正交试验极差分析显示因素影响顺序为开花阶段(A) > 顶空平衡时间(C) > 样品温度(B)；盛花末期（A3）W1S、W1W、W2W响应均极显著高于大蕾期与盛花期（p < 0.01）。综合统计表现与操作便利性，选定A3B1C3（盛花末期采摘，20 ℃恒温暗处顶空平衡6 h）为最优检测参数组合。
Floral-scent fingerprinting of 97 Clematis germplasm resources（97份铁线莲种质资源的花香指纹图谱构建）
于优化条件下测得97份种质总传感器响应值范围为1.01～16.33，W1W、W2W及W5S普遍呈较高信号，W1C、W2S、W6S偏低，再次印证硫化物及烷烃类化合物是铁线莲品种间香味差异的关键挥发类别。PCA（PC1=78.4%，PC2=13.4%，累计91.8%）显示多数园艺组可区分或成簇分布，依据响应区间与分布将11个园艺组划分为三型：(1)高响应/复杂型——Viorna组、野生种组（Wild group）、Armandii组、Integrifolia组及Late Large-Flowered组，响应跨度大（1.01–16.33）且PC1方向分散；(2)中等响应/均衡型——Montana组、Viticella组及Early Large-Flowered组，响应适中较集中（约1.02–5.35）；(3)低响应/简单型——Forsteri组、Florida组及Texensis组，响应值均匀偏低（1.02–1.53），对应淡香或无香特征。
Screening of highly fragrant of Clematis germplasm resources（铁线莲高香种质筛选）
在各主要园艺组内比较E-nose总响应，Viorna组中'Clematis' 'Taigetsu'最强（达16.33）；野生组中Clematis cadmia与C. terniflora高于C. finetiana；Integrifolia组中'Clematis' 'Rōguchi'、'Sizaia Ptitsa'、'Hanajima'突出；Late Large-Flowered组中'Clematis' 'Comtesse de Bouchaud'、'Ernest Markham'、'Lucky Charm'居前；Viticella组中'Clematis' 'Buckland Pixie'、C. viticella 'Betty Corning'、'Dark Eyes'较强；Early Large-Flowered组中仅少数如'Clematis' 'Moonglow'、'Rosemoor'相对较高；Florida组与Texensis组整体信号微弱。整合全部97份样本10传感器信号，最终鉴定出15份香气性能突出的种质（按总响应值降序）：'Taigetsu'、C. cadmia、C. terniflora、C. finetiana、'Apple Blossom'、'Rōguchi'、'Comtesse de Bouchaud'、'Buckland Pixie'、'Ernest Markham'、'Sizaia Ptitsa'、'Hanajima'、'Moonglow'、'Rubens Superba'、'Hakurē'、'East River'，上述优株均在W1W、W2W及W5S通道具强信号。
讨论与结论总结
讨论指出开花阶段是E-nose响应主导因子，盛花末期挥发物释放量最高，可能与植物从视觉信号向嗅觉信号转换以持续吸引传粉者有关。W1W、W2W（硫化物/有机硫化物敏感）与W5S、W1S（烷烃敏感）为高信息量传感器，后续大规模筛查可围绕此四通道简化阵列。PCA能清晰分辨铁线莲不同园艺组香气类型，筛选出的15份高香种质（多为小花型）可作为香味育种的优良亲本。E-nose技术在此应用中可快速区分品种群组，今后拟对优株进一步用GC–MS解析关键香气活性成分。
结论（ translated ）：本研究建立了实用、标准化的铁线莲（Clematis L.）花香评价电子鼻（E-nose）检测规程，基于传感器特性确定了传感器阵列感知的铁线莲关键挥发物类别（硫化物与烷烃），提供了11个园艺组的香气分类体系。通过快速锁定15份浓香型种质资源，为改良铁线莲香味的育种工作提供了直接材料支撑与技术指导，并证明基于E-nose的指纹图谱技术可拓展应用于其他观赏植物的香气区分。
