Testing and Clustering Analysis of Floral Scent Compounds of Calycanthus

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2026.03.012

Abstract

Abstract:

To investigate the chemical composition and diversity of floral scent volatiles in plants of the genus Calycanthus，the floral scent compounds of nine Calycanthus species or varieties were analyzed using a combination of headspace solid-phase microextraction（HS-SPME） and static headspace（HS） coupled with gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS）. Principal component analysis（PCA） and cluster analysis were employed to compare and evaluate the diversity of volatile compounds in the flowers of Calycanthus plants. The results showed that the numbers of volatile compounds detected in the flowers of C. chinensis， C. floridus and C. floridus ‘Athens’ were 16， 21，and 23（by SPME） and 5， 21，and 23（HS）， respectively. The volatile profile of C. chinensis was dominated by alkanes（HS-SPME） or terpenes（HS）， while that of C. floridus consisted mainly of esters， especially ethyl acetate. The volatile compositions of C. floridus ‘Athens’ were more diverse， including ethyl acetate， ethyl isobutyrate， ethyl butyrate and ethyl isobutyrate. Among the hybrid varieties， except for ‘Meixia’ which was rich in terpenes， the others contained relatively high levels of esters. The order of ester content from high to low was ‘Hongyun’， ‘Venus’， ‘Hongxiao’， ‘Fencan’， ‘Xiaodie’ and ‘Meixia’.PCA revealed that the volatile compounds of C. chinensis were the most distinct from those of the other Calycanthus plants， whereas the hybrid varieties showed greater similarity to the female parents（C. floridus and C. floridus ‘Athens’）. Cluster analysis of the volatile compounds obtained by the two methods indicated that the static headspace approach corresponded more closely to the genetic relationship among the tested Calycanthus plants.Specifically，hybrids from the same cross combination（‘Fencan’， ‘Xiaodie’， ‘Meixia’ and ‘Hongyun’ ） clustered together with their parents C. chinensis and C. floridus， while they were separated from C. floridus ‘Athens’ and its hybrid offspring（‘Hongxiao’ and ‘Venus’）. Based on the floral volatile composition results， C. floridus and C. floridus ‘Athens’ were rich in ester volatile compounds， suggesting their potential for development of fragrance chemicals and applications in aromatic gardens.

Key words: Calycanthus, floral scent compounds, HS-SPME, HS, GC-MS, hybrid variety

CLC Number:

S685

Xiangbo CHEN, Fangzhou LIU, Yibing FENG. Testing and Clustering Analysis of Floral Scent Compounds of Calycanthus[J]. Bulletin of Botanical Research, 2026, 46(3): 517-530.

Figures/Tables 6

Table 1

Fig.1

Table 2

The floral scent compounds from Calycanthus plants（HS-SPME）

类别 Class	化合物 Compounds	保留时间 Retention time/ min	相对含量 Relative content/%
类别 Class	化合物 Compounds	保留时间 Retention time/ min	夏蜡梅 C. chinensis	美国蜡梅 C. floridus	美国蜡梅‘雅典’ C. floridus ‘Athens’	‘红运’ C. ‘Hongyun’	‘美夏’ C. ‘Meixia’	‘粉灿’ C. ‘Fencan’	‘小蝶’ C. ‘Xiaodie’	‘红笑’ C. ‘Hongxiao’	‘维纳斯’ C. ‘Venus’
萜烯类及其衍生物 Terpenes and the derivatives	α-蒎烯	4.24	7.64	0.93	—	9.56	14.87	19.84	7.10	2.25	2.15
	β-蒎烯	6.08	3.01	0.57	—	6.13	6.47	12.36	3.13	1.06	1.09
	β-月桂烯	7.63	1.51	—	—	9.27	27.23	14.31	0.18	14.04	—
	反式-石竹烯	20.87	—	—	—	0.12	0.87	0.12	—	0.44	—
	莰烯	5.13	1.49	0.45	—	3.98	15.12	7.66	2.58	0.47	0.15
	桧烯	6.42	—	—	—	1.70	2.02	0.35	—	—	—
	柠檬烯	8.59	0.89	—	—	2.08	2.94	4.19	0.56	0.48	0.44
	萜品油烯	11.18	—	—	—	0.24	0.57	0.37	—	—	—
	α-松油烯	8.06	—	—	—	0.17	1.79	—	—	—	0.88
	γ-松油烯	10.03	—	—	—	0.29	1.83	0.07	—	—	0.22
	α-水芹烯	7.64	—	—	—	—	—	—	—	—	22.69
	β-水芹烯	8.87	—	—	—	0.11	0.39	0.11	—	—	0.32
	β-罗勒烯	10.26	—	—	—	—	14.56	8.19	0.18	14.49	1.30
	反式-β-罗勒烯	9.76	—	—	—	0.10	0.48	0.24	—	0.79	0.44
	新别罗勒烯	14.08	—	—	—	—	—	—	—	0.69	—
	δ-榄香烯	17.14	—	—	—	—	—	—	—	0.13	—
	β-榄香烯	20.72	—	—	—	—	—	—	—	0.14	—
	（+）-香橙烯	21.19	—	—	—	—	—	—	—	0.19	—
	γ-榄香烯	22.13	—	—	—	—	—	—	—	0.31	—
	大根香叶烯 B	27.26	—	—	—	—	—	—	—	0.16	—
	大根香叶烯 D	24.05	—	—	—	0.19	—	0.17	—	0.38	—
	双环大根香叶烯	24.72	—	—	—	—	—	0.16	—	0.51	—
	（+）-δ-荜澄茄烯	25.45	—	—	—	—	—	—	—	0.56	—
	3-侧柏烯	4.33	—	—	—	0.47	2.48	—	—	—	1.32
小计Subtotal			14.54	1.95	0.00	34.39	91.61	68.15	13.72	37.09	31.00
醇类Alcohol	乙醇	2.99	—	9.06	0.11	2.83	3.87	2.38	17.54	1.47	0.73
醇类Alcohol	芳樟醇	19.56	—	—	—	—	—	1.07	—	—	—
小计Subtotal			—	9.06	0.11	2.83	3.87	3.45	17.54	1.47	0.73
醛类Aldehydes	乙醛	1.75	—	0.33	0.08	0.6	0.77	1.77	0.39	1.06	1.02
醛类Aldehydes	己醛	5.48	—	—	—	—	—	—	—	0.13	—
小计Subtotal			—	0.33	0.08	0.60	0.77	1.77	0.40	1.18	1.02
酮类Ketone	3-羟基-2-丁酮	11.15	—	5.23	—	—	—	—	4.79	—	—
酮类Ketone	2-乙酰氧基-3-丁酮	14.32	—	0.27	—	—	—	—	0.81	—	—
小计Subtotal			—	5.49	—	—	—	—	5.60	—	—
酸类Acids	乙酸	16.83	—	0.04	0.15	—	—	—	—	—	—
小计Subtotal			—	0.04	0.15	—	—	—	—	—	—
酯类Esters	乙酸甲酯	2.17	—	0.10	0.58	0.39	—	0.16	—	1.37	0.40
	乙酸乙酯	2.53	—	63.22	25.46	59.06	—	23.87	49.98	38.76	20.34
	乙酸丙酯	3.49	—	0.55	—	0.20	—	0.09	—	—	0.71
	乙酸戊酯	7.91	—	—	—	—	—	—	—	—	0.33
	乙酸异丁酯	4.09	—	2.55	27.89	0.22	—	—	—	—	22.61
	乙酸异戊酯	6.51	—	2.33	4.05	0.53	—	0.42	—	—	15.22
	乙酸叶醇酯	12.31	—	—	—	0.25	—	0.12	—	—	—
	乙酸冰片酯	20.41	—	—	—	0.65	—	1.11	—	—	3.02
	丙酸乙酯	3.29	—	—	—	—	—	—	0.96	—	0.28
	丁酸甲酯	3.65	—	—	0.37	—	—	—	—	—	—
	丁酸异丁酯	7.53	—	—	0.42	—	—	—	—	—	—
	丁酸乙酯	4.53	—	—	22.99	—	—	—	—	—	0.61
	己酸甲酯	8.29	—	—	0.09	—	—	—	—	—	—
	己酸乙酯	9.34	—	—	2.36	—	—	—	—	—	—
	异丁酸乙酯	3.38	—	0.37	7.21	0.12	—	—	—	1.27	1.67
	异丁酸异丁酯	5.75	—	—	0.49	—	—	—	—	—	—
	2-甲基丙酸乙酯	3.29	—	—	—	—	—	—	0.98	—	—
	2-甲基丁酸乙酯	4.84	—	—	1.53	—	—	—	—	1.57	1.66
	3-甲基丁酸乙酯	5.14	—	—	0.43	—	—	—	1.65	1.16	1.06
	丁烷-2，3-二乙酸二酯	18.77	—	—	—	—	—	0.36	—	—	—
小计Subtotal			—	69.16	94.03	61.42	—	26.11	53.56	44.13	67.90
烷烃类化合物 Alkane compounds	正辛烷	2.04	2.72	0.17	0.05	—	—	—	0.45	0.21	—
	正癸烷	3.88	7.80	1.93	0.99	—	—	—	—	2.22	—
	正壬烷	2.43	0.35	—	—	—	—	—	—	—	—
	正十二烷	8.79	1.66	0.75	0.43	—	—	—	—	0.96	—
	4-甲基庚烷	1.91	—	0.43	0.10	—	—	—	—	0.59	—
	4-甲基辛烷	2.34	6.72	0.68	0.19	—	—	—	—	0.63	—
	4-甲基癸烷	4.56	—	0.37	0.52	—	—	—	—	—	—
	2，5-二甲基己烷	1.65	1.01	—	—	—	—	—	—	—	—
	2，5-二甲基壬烷	3.7	2.75	—	—	—	—	—	—	—	—
	4-甲基癸烷	4.56	2.05	—	—	—	—	—	—	—	—
	5-甲基癸烷	4.49	1.30	—	—	—	—	—	—	—	—
	2-甲基庚烷	1.75	4.02	—	—	—	—	—	—	—	—
	2，4-二甲基庚烷	2.08	18.92	1.41	0.37	—	—	—	0.44	1.61	—
小计Subtotal			49.29	5.73	2.65	—	—	—	0.89	6.23	—
总计Total			63.83	91.76	97.02	99.24	96.26	99.48	91.71	90.10	100.00

Table 2

Table 3

The floral scent compounds from Calycanthus plants（HS）

类别 Class	化合物 Compounds	保留时间 Retention time/ min	相对含量 Relative content/%
类别 Class	化合物 Compounds	保留时间 Retention time/ min	夏蜡梅 C. chinensis	美国蜡梅 C. floridus	美国蜡梅‘雅典’ C. floridus ‘Athens’	‘红运’ C. ‘Hongyun’	‘美夏’ C. ‘Meixia’	‘粉灿’ C. ‘Fencan’	‘小蝶’ C. ‘Xiaodie’	‘红笑’ C. ‘Hongxiao’	‘维纳斯’ C. ‘Venus’
萜烯类及其衍生物 Terpenes and their derivatives	α-蒎烯	10.42	45.72	4.16	—	2.59	11.54	8.14	11.31	1.15	0.89
	β-蒎烯	11.96	—	3.06	—	2.45	6.24	6.69	7.19	0.66	0.40
	β-月桂烯	12.45	10.83	0.35	0.14	5.10	13.90	7.31	1.54	17.75	2.22
	莰烯	10.93	12.08	3.54	—	1.81	16.16	4.64	13.50	0.39	—
	桧烯	11.85	—	—	—	0.81	3.16	—	1.54	—	—
	柠檬烯	13.85	5.21	0.81	—	0.80	1.59	2.14	1.70	—	0.54
	萜品油烯	16.05	—	—	—	—	—	0.22	—	—	—
	α-松油烯	13.42	—	—	—	—	—	—	—	—	0.73
	γ-松油烯	14.96	—	—	—	—	—	—	—	—	0.36
	α-水芹烯	12.95	—	0.10	—	—	—	—	—	—	43.01
	β-罗勒烯	14.53	—	1.30	14.04	—	11.37	7.14	10.21	37.55	3.85
	反式-β-罗勒烯	14.13	—	—	0.64	—	—	—	—	0.68	0.73
	大根香叶烯D	29.12	—	—	—	—	—	—	—	0.60	—
	双环大根香叶烯	29.58	—	—	—	—	—	—	—	0.70	—
	（+）-δ-荜澄茄烯	30.11	—	—	0.12	—	—	—	—	—	—
	3-侧柏烯	10.18	—	—	—	—	—	—	—	—	1.71
小计Subtotal			73.84	13.31	14.95	13.55	63.95	36.29	46.98	59.48	54.43
醇类Alcohol	乙醇	2.39	—	18.19	0.71	15.20	22.76	13.07	32.53	6.29	6.00
	桉叶油醇	13.93	—	—	0.11	—	—	—	0.43	—	—
	1-丙醇	2.73	—	0.09	—	—	—	—	—	—	—
	2-甲基-1-丙醇	3.18	—	0.68	0.87	—	—	—	—	—	—
小计Subtotal			—	18.96	1.69	15.20	22.76	13.07	32.96	6.29	6.00
醛类 Aldehydes	乙醛	2.29	—	0.58	0.10	2.62	1.18	0.96	2.89	0.75	0.46
	丁醛	2.95	—	—	—	—	—	—	—	—	0.26
	戊醛	4.04	—	—	—	—	—	0.51	—	—	2.88
	己醛	6.14	—	0.31	—	0.30	1.14	1.72	2.00	—	2.43
	庚醛	9.22	—	0.52	0.18	0.69	—	—	—	0.62	—
	壬醛	16.57	—	0.10	—	—	1.84	0.26	0.81	—	1.32
	2-甲基丙醛	2.76	—	—	—	0.16	—	—	—	—	—
小计Subtotal			—	1.52	0.28	3.76	4.16	3.46	5.69	1.37	7.35
酮类Ketone	3-羟基-2-丁酮	4.20	—	8.11	—	—	—	—	—	—	—
小计Subtotal		4.20	—	8.11	—	—	—	—	—	—	—
酸类Acids	乙酸	16.82	—	—	—	—	—	—	—	0.15	—
小计Subtotal			—	—	—	—	—	—	—	0.15	—
酯类 Esters	乙酸甲酯	2.61	—	0.09	0.71	0.22	—	—	—	0.83	0.26
	乙酸乙酯	3.09	—	54.81	46.66	65.74	—	37.02	4.42	29.63	22.69
	乙酸异丁酯	5.49	—	0.15	18.81	—	—	—	—	—	5.81
	乙酸异戊酯	8.41	—	0.08	0.42	—	—	—	—	—	1.04
	乙酸冰片酯	22.94	5.28	2.05	—	1.08	8.64	4.69	9.66	—	—
	乙酸芳樟酯	16.43	—	—	—	—	—	4.81	—	—	—
	乙酸-2-甲基丁酯	8.51	—	—	0.37	—	—	—	—	—	0.93
	丙酸乙酯	4.23	—	—	0.17	—	—	—	—	—	—
	丁酸甲酯	4.42	—	—	0.22	—	—	—	—	—	—
	丁酸异丁酯		—	—	—	—	—	—	—	—	—
	丁酸乙酯	6.42	—	—	8.02	—	—	—	—	—	—
	己酸乙酯	12.72	—	—	0.40	—	—	—	—	—	—
	异丁酸甲酯	3.85	—	—	0.10	—	—	—	—	—	—
	异丁酸乙酯	5.17	—	0.09	5.78	—	—	—	—	—	0.43
	异丁酸异丁酯	9.68	—	—	0.11	—	—	—	—	—	—
	2-甲基丁酸乙酯	7.56	—	—	0.42	—	—	—	—	—	—
	3-甲基丁酸乙酯	7.66	—	—	0.11	—	—	—	—	—	—
小计Subtotal			5.28	57.28	82.28	67.04	8.64	46.53	14.08	30.45	31.16
其他Others	异丁腈	3.19	—	—	—	—	—	—	—	0.37	—
其他Others	对伞花烃	13.70	—	—	—	—	—	—	—	—	0.60
小计Subtotal			—	—	—	—	—	—	—	0.37	0.60
总计Total			79.12	99.19	99.71	99.53	98.11	99.21	99.56	99.51	99.34

Table 3

Fig.2

Fig.3

References 22

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品种 Variety	种质起源 Origin of resources	花色 Flower color	花径 Bloom diameter/cm	花型 Floral form	花期 Flowering period
夏蜡梅 C. chinensis	原种	白色、外被片边缘淡粉紫，内被片边缘黄色	5.6~6.5	碗形	4月中旬—6月上旬
美国蜡梅 C. floridus	原种	红褐色	4.5~5.4	荷花形	4月下旬—6月上旬
美国蜡梅‘雅典’ C. floridus ‘Athens’	芽变品种	黄~黄绿色	4.5~5.0	荷花形	5月上旬—7月上旬
‘美夏’ C. ‘Meixia’	美国蜡梅×夏蜡梅	红紫色、内被片边缘乳黄色	6.5~7.7	碗形	4月下旬—6月上旬
‘粉灿’ C. ‘Fencan’	美国蜡梅×夏蜡梅	粉紫色、内被片边缘乳白色	7.8~8.4	碟形	4月下旬—5月中旬
‘小蝶’ C. ‘Xiaodie’	美国蜡梅×夏蜡梅	灰紫色、内被片边缘乳黄色	5.8~6.8	荷花形	4月下旬—5月上旬
‘红运’ C. ‘Hongyun’	夏蜡梅×美国蜡梅	灰紫色、内被片边缘黄色	6.5~7.0	碗形	4月下旬—6月中旬
‘红笑’ C. ‘Hongxiao’	美国蜡梅‘雅典’×夏蜡梅	深红色、内被片边缘乳黄色	6.8~7.5	碗形	4月中旬—5月上旬
‘维纳斯’ C. ‘Venus’	（夏蜡梅×西美蜡梅）× （夏蜡梅×美国蜡梅‘雅典’）	白色、内被片基部紫红色	7.2~7.8	碗形	4月下旬—5月上旬