檀香(Santalum album)是世界公认的高级香料植物，也是重要的药用、宗教用品以及高级工艺雕刻用材树种，广泛应用于植物化学、药理学、医学等方面(Kim et al.，2006; Sindhu et al.，2010;Nicolas et al.，2011;Hire et al.，2012)。它的主要经济价值在于其具芳香气味的心材和从心材中提取的檀香精油(Shri et al.，1972;李应兰，2003)。近年来，檀香作为重要的珍贵经济树种已在我国南方地区大面积推广种植，早期生长和“结香”均表现良好(Liu et al.，2011;刘小金等，2012)。

檀香早期的生长速度较快，中期和后期主要是心材形成时期(俗称“结香”)，生长速度非常缓慢(李应兰等，1994)，而心材的比例和质量在很大程度上决定着檀香的经济价值，这使得檀香的轮伐期很长，达30年甚至更久(李应兰，2003)。檀香心材形成的原因或机制目前还不是很明确，为了缩短种植周期，加速心材的形成，国内外学者开展了不少的试验研究或尝试，如剪枝、修根、环割等机械损伤处理(Kadambi，1954)，注射硫酸盐、生长激素、生长抑制剂以及百草枯(Kadambi，1954;李应兰等，1994;Radomiljac，1998;林奇艺等，2000)等化学药剂处理，但促成心材的效果各异，并且以上研究只对是否诱导心材的形成进行观测，缺乏对心材比例、心材精油成分及质量等的比较分析。

Bamber(1976)认为，边材转化为心材是由边材薄壁细胞受到某种具有激素调控功能的心材诱导物质触发的，而心材调控物质因植物的种类而异，如百草枯可诱导印楝(Azadirachta indica)形成心材(Nair et al.，1983)，乙烯利可诱导松类形成心材(Wolter et al.，1984; Stubbs et al.，1987)，乙烯利能诱导檀香幼树结香等(李应兰等，1994)。本试验在前期促进檀香结香试验的基础上，增加几种生长调节剂用于试验，再结合檀香苗期激素试验的结果，选用4种生长调节剂注射到未形成心材的幼龄檀香，通过分析不同种类的生长调节剂对幼龄檀香生长、心材形成和心材精油成分等的影响，拟筛选出一种或几种适宜的生长调节剂，一方面可以为后续开展更深入的试验研究奠定基础，另一方面还可以为其他珍贵树种开展心材形成试验提供借鉴。

试验地位于中国林业科学研究院热带林业研究所檀香试验示范基地之一的广东省雷州市珍稀树木实业有限公司内(109°59' E，21°6' N)。该地区为热带北缘海洋性季风气候，年平均气温23.1 ℃，年降雨量1 567 mm，年平均相对湿度80.4%。试验地的主要土壤类型为红壤土，平均全氮含量0.612 g·kg^-1，全磷含量0.176 g·kg^-1，全钾含量3.083 mg·kg^-1，土壤有机质含量10.291 mg·kg^-1，pH值4.87。

试验所用的幼龄檀香种植于2004年，株行距为3 m × 3 m，主要的寄主植物有大叶相思(Acacia auriculaeformis)、降香黄檀(Dalbergia odorifera)、山毛豆(Tephrosia c and ida)、飞机草(Eupatorium odoratum)等。6龄时平均树高6.05 m，平均地径12.72 cm，平均胸径10.27 cm。

2010年10月26—30日，在试验地内随机选择20株树干直立、大小较为一致、没有病虫害并且没有形成心材的檀香用于试验，试验开始前测定各植株的树高、胸径。

檀香的心材是从树干基部开始形成，然后逐渐向上延伸和由中心向外扩大(广东省湛江南药试验场，1983)。因此，正常情况下如果基部没有形成心材，那么整株树就没有心材。基于这点，用手电钻在树干基部钻一个通过中心的小孔(孔径为1 mm)，然后根据钻取出来的碎木屑的颜色、气味等对是否形成心材进行判断(Radomiljac，1998)。

本试验共选用4种生长调节剂，分别是6-苄氨基腺嘌呤(benzyladenine，BA)、乙烯利(ethrel，ETH)、茉莉酸(jasmonic acid，JA)和甲基紫精(methyl viologen，MV)，除甲基紫精的质量浓度为3 g·L^-1外，其他3种生长调节剂的质量浓度均为6 g·L^-1。各种生长调节剂的用量均为3 mL，对照处理用等体积的蒸馏水代替。

先用手电钻在距树干30 cm高度处钻一个斜向下的小孔，方向约与树干呈45°夹角，孔径为3 mm，然后根据试验设计，用带针头的注射器将生长调节剂缓缓注入到树干内，待生长调节剂全部吸收后，用特殊塑料胶将小孔密封，以防细菌等微生物侵入或感染。

试验开展1年后(2011年11月1—4日)，再次测定各处理植株的树高和胸径，同时用内径为5.15 mm 的生长锥依次在钻孔位置上下每间隔5 cm处钻取木材样品，记录心材形成情况并测定心材宽度和总宽度。如心材的扩展范围较小，则适当减少取样间隔，直到确定心材扩展的最远位置为止。每个取样高度均钻取2个相互垂直的木材样品，将心材部分用于提取精油并计算含量及分析成分。

檀香精油的提取采用溶剂浸提法，用乙醚作为溶剂(陈志霞等，2001)，精油的提取方法、精油含量计算以及成分分析方法参见刘小金等(2012)。

采用完全随机区组的试验设计，每个处理设4个重复。采用SPSS(Version 13.0)通用分析软件包对各处理植株树高、胸径和促成的心材数量、精油含量及精油中各成分的相对含量进行方差分析，多重比较采用Duncan 新复极差法(α=0.05)，用Sigma Plot(Version 11.0)对心材的数量(扩展范围)进行模拟并作图。

生长调节剂处理1年前后各处理植株树高和胸径的变化情况如图 1所示。方差分析结果显示，各处理之间树高和胸径生长差异均不显著，一方面可能与观测时间较短有关，有待后续更长时间的观测;另一方面还可能表明檀香已进入缓慢生长期，株高和胸径的增长非常慢，生长调节剂对其生长的影响非常有限。早期的研究发现，檀香在10龄后生长基本定型(李应兰等，1994)，本试验结果显示，后期集约种植的檀香，很可能在6～7龄生长就开始陆续定型，株高和胸径的增长变缓。

	图 1 不同生长调节剂处理对幼龄檀香树高和胸径生长的影响 Fig. 1 Effects of different plant growth regulators on height and DBH growth of young sandals

试验开展1年后，各处理植株均形成了具芳香气味的心材，心材的颜色为深黄色至浅黄色，边材的颜色为淡白色，边材和心材的分界线可以直接用肉眼进行区分;心材质地较为坚硬，纹理细致均匀，手感明显比边材硬，与已有文献报道的自然状态下形成的心材相近或一致(李应兰，2003;刘小金等，2012)。初步结果表明各种生长调节剂均可诱导幼龄檀香形成心材。

各种生长调节剂处理促成的檀香心材数量(树干的纵截面扩展范围)模拟如图 2所示。方差分析结果显示，各处理心材数量的差异达极显著水平(P＜0.01)。甲基紫精处理促成的心材数量最多，自钻孔处向上扩展的平均最远距离达58 cm，向下扩展的平均最远距离为11 cm，横向扩展的最大比例达45%;其次是乙烯利处理，向上扩展的平均最远距离为54 cm，向下扩展的平均最远距离为7 cm，横向扩展的最大比例为40%;再次是6-苄氨基腺嘌呤处理，向上扩展的平均最远距离为38 cm，向下扩展的平均最远距离为9 cm，横向扩展的最大比例为30%; 对照处理的心材数量再次之，向上扩展的平均最远距离为35 cm，向下扩展的平均最远距离为13.5 cm，横向扩展的最大比例为35%;茉莉酸处理促成的心材数量最小，尽管向上扩展的平均最远距离达45 cm，向下扩展的平均最远距离为6 cm，但横向扩展的比例非常小，最大比例仅为17.2%。各处理心材数量的统计学大小顺序为甲基紫精处理= 乙烯利处理＞ 6-苄氨基腺嘌吟处理=对照处理＞茉莉酸处理(图 2)。注入甲基紫精和乙烯利能显著促进幼龄檀香心材的形成或扩展，注入6-苄氨基腺嘌呤对幼龄檀香心材的形成或扩展没有显著影响，而茉莉酸则不利于心材的形成或扩展。

图 2 不同生长调节剂处理促成的檀香心材扩展模拟 Fig. 2 Schema of heartwood extension in sandals induced by stem injection of different plant growth regulators 横坐标表示心材横向扩展的宽度占树干总宽度的比例，0 点表示髓心位置; 纵坐标表示心材在树干纵向扩展的距离，0 点表示钻孔位置。 Horizontal axis showed the proportion of heartwood extension based on stem width, 0 standed for the pith point, longitudinal axis showed the heartwood extension distance above / below drill hole, 0 standed for the drill point.

各种生长调节剂促成的檀香心材精油含量如图 3所示。方差分析结果显示，不同处理之间檀香心材的相对含油量和绝对含油量差异达显著(P＜0.05)和极显著水平(P＜0.01)。6-苄氨基腺嘌呤处理的心材精油含量最高，平均相对含量为5.55%，平均绝对含量为8.77%，比对照处理分别高98.39%和124.71%，并且均达显著水平，这意味着注入6-苄氨基腺嘌呤有利于檀香心材中精油含量的增加或积累; 其他4个处理之间的精油含量差异均不显著(图 3)，甲基紫精处理的精油含量最低，平均相对含量为2.37%，平均绝对含量为3.10%，分别比6-苄氨基腺嘌呤处理低57.30%和64.65%。从精油含量上比较，自然条件下形成的檀香心材，其精油含量一般为3%～9%(Iyengar，1968; Rai，1990)，而本试验各处理促成的幼龄檀香心材，其精油含量为3.1%～8.77%，说明使用生长调节剂促成的幼龄檀香心材，其精油含量符合标准。

	图 3 不同的生长调节剂处理对幼龄檀香心材精油含量的影响 Fig. 3 Effects of different plant growth regulators on oil content of induced heartwood in young sandals

各种生长调节剂处理促成的檀香心材精油成分组成类似，若忽略相对含量低于0.1% 的组分或杂质，则各处理的精油成分组成基本一致。檀香精油的8种主要成分如α-檀香烯、α-香柠檬烯、表- β-檀香烯、β-檀香烯、α-檀香醇、反式-α-香柠檬醇、表-β-檀香醇和β-檀香醇(Jones et al.，2007; Crovadore et al.，2012)组分相对含量的方差分析及均值的多重比较结果见表 1。

表 1 不同生长调节剂对檀香心材精油主要成分含量影响的方差分析结果^① Tab.1 ANOVA results of content for major components in sandal essential oil induced by different plant growth regulators

表 1 不同生长调节剂对檀香心材精油主要成分含量影响的方差分析结果① Tab.1 ANOVA results of content for major components in sandal essential oil induced by different plant growth regulators     组分 Ingredients 相对含量 Relative content (%) 6-苄氨基腺嘌呤 Benzyladenine 乙烯利 Ethrel 茉莉酸 Jasmonic acid 甲基紫精 Methyl viologen 对照 CK ①数据以平均值±标准差表示, 相同字母表示差异不显著, 不同字母表示差异显著( P＜0. 05 ). Data were shown as means ± SD, data followed by the same letter were not significantly different from each other ( P<0. 05) . α-檀香烯 α-santalene 0.62 ±0.25bc 0.83 ±0.17b 0.34 ±0.19c 0.26 ±0.06c 1.63 ±0.69a α-香柠樣烯 α-bergamotene — — 0.25 ±0.12ab 0.15 ±0.01b 0.37 ±0.19a 表-β-檀香烯 Epi-S-santalene 0.65 ±0.28bc 0.80 ±0.16b 0.36 ±0.16c 0.34 ±0.11c 1.45 ±0.52a β-檀香烯 β-santalene 0.93 ±0.37bc 1.25 ±0.23b 0.54 ±0.20c 0.44 ±0.13c 2.16 ±0.71a α-檀香醇 α-santalol 43.17 ±3.48b 46.05 ±3.04a 41.42 ±0.93b 40.28 ±0.88b 42.38 ±0.81b 反式-α-香柠樣醇 α-trans-bergamo 9.40 ±2.15 10.98 ±2.52 11.14 ±3.16 8.13 ±1.61 10.94 ±0.70 表-β-檀香醇 Epi-β-santalol 4.29 ±0.55ab 3.99 ±0.15b 3.88 ±0.52b 3.77 ±0.30b 4.55 ±0.40a β-檀香醇 β-santalol 23.25 ±0.62a 22.21 ±2.85ab 20.79 ±0.06bc 18.99 ±1.03c 20.19 ±1.37bc 总醇香醇 Total santalol 80.11 ±3.93ab 83.23 ±2.28a 77.22 ±1.98b 71.16 ±1.03c 78.05 ±1.17b

由表 1可知，除6-苄氨基腺嘌呤处理和乙烯利处理促成的心材精油中没有检测到α-香柠檬烯外，其他各处理均检测到，但含量非常低，对照处理的相对含量要显著高于甲基紫精处理。各处理之间除反式-α-香柠檬醇的含量差异不显著外，其他成分的含量差异均达显著水平(P＜0.05)。此外，对照处理的α-檀香烯、表-β-檀香烯、β-檀香烯、表-β-檀香醇含量均显著大于其他各处理。

檀香精油的主要有效成分为檀香醇，包括α-檀香醇和β-檀香醇。乙烯利处理促成的心材精油中α-檀香醇的含量最高，平均值为46.05%，分别比6-苄氨基腺嘌呤处理、茉莉酸处理、甲基紫精处理和对照处理高6.67%，11.18%，14.32%和8.66%，并且均达显著水平;6-苄氨基腺嘌呤处理促成的心材精油中β-檀香醇的含量最高，平均值为23.25%，分别比茉莉酸处理、甲基紫精处理和对照处理高11.83%，22.43%和15.16%，并且达显著水平;乙烯利处理促成的心材精油中总檀香醇含量最高，平均值为83.23%，分别比茉莉酸处理、甲基紫精处理和对照处理高7.78%，16.96%和6.64%，并且差异显著(表 1)。

根据檀香木油的国际质量标准(ISO3518: 2002)，即同时满足α-檀香醇的含量在41%～55%、β-檀香醇的含量在16%～24%的范围内的檀香精油才符合质量标准(ISO，2002)。根据这个标准，结合表 1的数值可知，仅茉莉酸处理促成的檀香心材精油没有达到该质量标准，其他各处理均已达到该标准。这表明尽管树干注入茉莉酸也能促成幼龄檀香形成心材，但其心材的精油质量没有达到国际质量标准，而其他生长调节剂处理不仅可以促成幼龄檀香形成一定数量或比例的心材，而且从心材中提取的精油满足质量标准。另一方面，β-檀香醇是檀香油具特殊芳香气味的主要来源，其含量的高低将直接影响檀香油的香味(Crovadore et al.，2012)。由表 1可知，6-苄氨基腺嘌呤处理和乙烯利处理的心材精油中β-檀香醇含量较高，表明这2种处理促成的檀香心材精油质量较好。

檀香在其盛产地———印度一般需10～13年才陆续开始形成心材(Rai，1990)，然而种植在我国广东的湛江地区，个别植株6年就开始自然结香(广东省湛江南药试验场，1983); 种植在云南的西双版纳地区，7年就陆续开始形成心材(周庆年等，1982)。但上述数据缺乏对心材精油的质量进行评价，尚不知精油质量是否满足国际标准。随着栽培技术的提高，在我国大规模种植的檀香人工林中，有15%～20%的檀香个体在6年时就结香，但心材的精油含量较低，仅为0.66%～1.76%，并且质量尚没有达到国际标准(Liu et al.，2011; 刘小金等，2012)。

树干注射特定种类的生长调节剂，不仅可促使没有心材的幼龄檀香形成心材，而且心材的精油含量和质量均达到相关要求或标准，这不仅表明檀香可提前“结香”，并且还意味着檀香心材的形成受生长调节剂的调控或诱导，但生长调节剂对檀香精油的影响能维持多长时间，可否通过一次性注射或连续注射来达到增加精油的含量等还有待进一步研究; 此外，生长调节剂的注入浓度、注入剂量、注入时间(季节)以及注入方法等均有待通过下一步的试验来逐步优化和改进。

心材形成机制的理论或假说有很多种，如内稳态理论(Taylor et al.，2002)、管道模型理论(Shinozaki et al.，1964)、心材诱导物质假说(Bamber，1976)和微生物感染假说(Shigo et al.，1973)等，不同的植物种类，其心材形成的原理不尽相同。本试验结果表明: 檀香心材的形成可以被外源生长调节剂诱导，并且不同种类的生长调节剂，其促成的心材大小、心材的精油含量等各不相同，这意味着檀香心材的形成与激素有关。6-苄氨基腺嘌呤、乙烯利、茉莉酸和甲基紫精等很可能是通过改变植物内部的激素平衡，从而达到诱导或促成心材形成的目的。此外，对照处理虽然只是注入了蒸馏水，但由于钻孔时对檀香树干造成了一定程度的机械损伤，在后续的生长中，损伤处会释放部分胁迫激素如乙烯等(Nilsson et al.，2002)，释放的胁迫激素很可能会改变激素平衡从而促进心材的形成。早期的试验结果表明: 树干注入植物生长抑制剂可促成2年生的檀香结香(李应兰等，1994)。结合本次试验结果，再次证实了檀香心材的形成和激素有关，并且受激素的调控。

不同种类的生长调节剂对檀香心材扩展的影响各不相同，这很可能与木质部的茎流速度以及生长调节剂在木质部的运输速率相关，有待更进一步的试验来证实。然而6-苄氨基腺嘌呤处理的心材精油含量显著高于其他各处理，精油质量也符合国际标准，并且精油中β-檀香醇的含量最高，这表明6-苄氨基腺嘌呤在调控檀香心材精油的生物合成具有重要作用。

檀香醇属倍半萜类物质，其生物合成的前体(底物)是法尼基焦磷酸(FPP)(Parker et al.，1967)，但合成途径受多种酶(如倍半萜烯合成酶)活性、碳中间体以及官能团结构共生(cooccurrence)模式等因素共同影响(Jones et al.，2006)，并且随植物的生长发育阶段和组织形态而发生变化(Misra et al.，2013)，因此，合成途径非常复杂。6-苄氨基腺嘌呤作为一种植物生长调节剂，在调控植物的生长发育、器官形成及精油积累等具有重要作用(Fletcher et al.，1971; Silva et al.，1992; Barclay et al.，1998)，但其作用机制各不相同，如通过增加完整的腺体数量来使薰衣草(Lavandula dentata)的精油含量增加(Sudria et al.，2001)，通过调控花的发育及性别决定来增加种子产量等(Pan et al.，2011)等。有研究发现，没有形成心材的幼龄檀香，其与倍半萜类物质合成的酶如1-脱氧-D-核酮糖-5-磷酸合成酶(DXPS)活性非常高，HMG 辅酶A还原酶活性则基本没有，而形成了心材的成年檀香，相应的酶活性则完全相反(Misra et al.，2013); 6-苄氨基腺嘌呤的注入很可能是通过改变檀香内部与倍半萜类物质合成相关的部分酶活性来增加檀香醇的合成或积累，这点有待更深入的试验研究。

早期的研究发现，6-苄氨基腺嘌呤在诱导檀香组培生根具有重要的作用(Mujib，2005)，并被认为是最有效的生长调节剂。而本研究的预备试验中也发现6-苄氨基腺嘌呤在调控檀香幼苗的生长中具有重要作用，结合这些试验结果，进一步证实了6-苄氨基腺嘌呤在调控檀香心材的形成中发挥着重要作用。

由于檀香具有较高的经济价值，并且种植周期很长，种植成本较高，所以国内早期的檀香资源较少，这使得符合试验条件的材料较少; 另一方面，檀香种植者或所有者对檀香大树特别珍惜，不愿意提供材料用于试验研究，即使愿意也怕试验会造成较大损失从而要求得到较高的经济赔偿，这大大增加了研究费用，从而限制了本试验的重复数量。此外，整个试验都是在野外环境条件下开展的，外界环境的变化不可预测，而檀香属根系半寄生植物，其生长受寄主的影响较大(徐永荣等，2011; 梅其文等，2011)，这点在栽培中比较难控制，再加上整个试验历时较长，在处理方法、取样、分析等方面很可能会出现人为误差。最后，受试验材料所限，心材扩展的测定并没有将植株伐倒后进行树干解析，而只是采用了抽样模拟的方法，必然会有一定的误差，但这有利于后续试验如心材生物量等指标的继续长期观测，也为下一步的心材试验指明了方向。