Identification of Floral Volatiles from Caryopteris incana and Their Regulatory Effects on Floral Visitors Behavior

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2026.02.002

Abstract

Abstract:

The aim of this study was to identify the floral volatiles of Caryopteris incana and to explore their influence on the behavior of floral visitors. Flower color was measured with the Royal Horticultural Society Colour Chart（RHSCC）， and floral volatiles were collected by adsorption-solvent desorption and identified by gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS）. Concurrently， insect visitation frequency was recorded through manual observations， and temporal patterns of pollen viability and stigma receptivity were assessed using the TTC（2，3，5-triphenyltetrazolium chloride） method and the benzidine-hydrogen peroxide assay， respectively. The results indicated that：（1）The flower color of C. incana was identified as strong violet （RHSCC N88B）. （2）Terpenoids（77.25%） constituted the majority composition of floral volatiles in C. incana， followed by esters（13.00%）. D-Limonene（36.80%） was the most abundant characteristic volatile. （3）Bees were the dominant floral visitors to C. incana， accounting for over 91% of all visitors. Among them， Apis mellifera ligustica was the most frequent species， with a visitation frequency significantly higher than that of all other insects（P<0.001）. （4）The flowering period of C. incana lasted about 7 days. Pollen remained viable on the 2^nd day and 3^rd day and stigma had receptivity on the 5^th day， demonstrating a protandrous（male-first） dichogamy that effectively reduces the potential for self-pollination. This study contributes to a deeper understanding of the pollination ecology of C. incana.

Key words: Caryopteris incana, floral volatiles, floral visitors, pollen viability, stigma receptivity

CLC Number:

Q945.4

Yong HE, Zhijing WU, Wufan ZHANG, Yibo LUO, Ruisi LI, Qiuyue WANG, Ruimin YU, Shubin DONG, Jin CHENG. Identification of Floral Volatiles from Caryopteris incana and Their Regulatory Effects on Floral Visitors Behavior[J]. Bulletin of Botanical Research, 2026, 46(2): 209-219.

Figures/Tables 6

Fig.1

Table 1

Fig.2

Fig.3

Fig.4

Fig.5

References 68

[1]	ABROL D P， GORKA A K， ANSARI M J，et al.Impact of insect pollinators on yield and fruit quality of strawberry［J］.Saudi Journal of Biological Sciences，2019，26（3）：524-530.
[2]	任宗昕，王红，罗毅波.兰科植物欺骗性传粉［J］.生物多样性，2012，20（3）：270-279.
	REN Z X， WANG H， LUO Y B.Deceptive pollination of orchids［J］.Biodiversity Science，2012，20（3）：270-279.
[3]	CAKMAK I， SONG D S， MIXSON T A，et al.Foraging response of Turkish honey bee subspecies to flower color choices and reward consistency［J］.Journal of Insect Behavior，2010，23（2）：100-116.
[4]	LI M T， LIU J， CHEN S N，et al.VOC characterization of Byasa hedistus（Lepidoptera：Papilionidae） and its visual and olfactory responses during foraging and courtship［J］.Insects，2024，15（7）：548.
[5]	ZHANG W F， LUO Y B.Non-associative learning underlies pollination interaction of pollinators and flowering plants［J］.National Science Open，2024，3（5）：20230031.
[6]	纪霜，杨丽，闫淑君，等.植物花部特征与访花昆虫互作关系研究进展［J］.世界林业研究，2023，36（2）：26-31.
	JI S， YANG L， YAN S J，et al.Research advances in the interactions between floral traits and flower-visiting insects［J］.World Forestry Research，2023，36（2）：26-31.
[7]	张瑜.薜荔小蜂特异性识别薜荔挥发物的分子机制［D］.上海：华东师范大学，2022.
	ZHANG Y.Molecular mechanisms of Wiebesia pumilae recognizing specific VOCs released by Ficus pumila var.pumila［D］.Shanghai：East China Normal University，2022.
[8]	SCHÄFFLER I， STEINER K E， HAID M，et al.Diacetin，a reliable cue and private communication channel in a specialized pollination system［J］.Scientific Reports，2015， 5：12779.
[9]	匡泽宇，彭冶，方炎明.铁冬青花挥发性化合物对中华蜜蜂访花的影响［J］.南京林业大学学报（自然科学版），2024，48（4）：254-260.
	KUANG Z Y， PENG Y， FANG Y M，et al.Effects of volatile organic components of Ilex rotunda on its insect pollinator，Apis cerana ［J］.Journal of Nanjing Forestry University （Natural Sciences Edition），2024，48（4）：254-260.
[10]	LAHONDÈRE C， VINAUGER C， OKUBO R P，et al.The olfactory basis of orchid pollination by mosquitoes［J］.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2019，117（1）：708-716.
[11]	杜家纬.植物-昆虫间的化学通讯及其行为控制［J］.植物生理学报，2001，27（3）：193-200.
	DU J W.Plant-insect chemical communication and its behavior control［J］.Plant Physiology Journal，2001，27（3）：193-200.
[12]	程玉芬，张志伟，贾永霞，等.对叶榕花序不同发育时期气味成分的变化及其对传粉者的吸引作用［J］.热带亚热带植物学报，2019，27（3）：299-308.
	CHENG Y F， ZHANG Z W， JIA Y X，et al.Odour composition variation at different stages of Ficus hispida inflorescence and the attraction to pollinators［J］.Journal of Tropical and Subtropical Botany，2019，27（3）：299-308.
[13]	ZHU H， QU Y K， YUAN K，et al.Temporal variation in floral scent emission of a woody plant and flower visiting behaviour of male and female flies［J］.Oikos，2025（5）：e10727.
[14]	LI J J， LUO Y Y， LI M Y，et al.Nocturnal burst emissions of germacrene D from the open disk florets of pyrethrum flowers induce moths to oviposit on a nonhost and improve pollination success［J］.New Phytologist，2024，244（5）：2036-2048.
[15]	DE CAUWER I， DELLE-VEDOVE R， BUATOIS B，et al.Striking variation of pollinator attracting scent within a highly specialized pollination system［J］.Journal of Ecology，2025，113（4）：856-868.
[16]	李庆良，马晓开，程瑾，等.花颜色和花气味的量化研究方法［J］.生物多样性，2012，20（3）：308-316.
	LI Q L， MA X K， CHENG J，et al.Quantitative studies of floral color and floral scent［J］.Biodiversity Science，2012，20（3）：308-316.
[17]	ELIOPOULOS A G， ANGELIS A， LIAKAKOU A，et al. In vitro anti-influenza virus activity of non-polar Primula veris subsp.veris Extract［J］.Pharmaceuticals，2022，15（12）：1513.
[18]	LI M P， ZHAO X Y， XU M J.Chemical composition，antimicrobial and antioxidant activity of essential oil from Allium tenuissimum L.flowers［J］.Foods，2022，11（23）：3876.
[19]	苏文婷.蜜蜂对梨花的采集行为及嗅觉响应机制研究［D］.太谷：山西农业大学，2023.
	SU W T.Study on foraging behavior and olfactory response mechanism of honey bees to pear flowers［D］.Taigu：Shanxi Agricultural University，2023.
[20]	LUKAS K， DÖTTERL S， AYASSE M，et al. Colletes hederae bees are equally attracted by visual and olfactory cues of inconspicuous Hedera helix flowers［J］.Chemoecology，2023，33（5）：135-143.
[21]	ZHANG J C， LIU J J， GAO F，et al.Electrophysiological and behavioral responses of Apis mellifera and Bombusterrestris to melon flower volatiles［J］.Insects，2022，13（11）：973.
[22]	李欣.水仙花色素成分分析及花色差异的分子机制研究［D］.上海：上海交通大学，2016.
	LI X.Study on flower pigment composition and molecular mechanism of color difference in Narcissus ［D］.Shanghai：Shanghai Jiao Tong University，2016.
[23]	ZHOU Z L， LING T C， ZHAO J L，et al.Parallel loss of anthocyanins triggers the incipient sympatric speciation in an alpine ginger［J］.Plant Diversity，2025，47（3）：429-439.
[24]	张佳，李月庆，单晓彤，等.香雪兰花色花香物质合成和调控研究进展［J］.植物遗传资源学报，2024，25（5）：679-694.
	ZHANG J， LI Y Q， SHAN X T，et al.The biosynthesis and regulation of floral volatile organic compounds and pigments in Freesia hybrida ［J］.Journal of Plant Genetic Resources，2024，25（5）：679-694.
[25]	陈翠林.兰香草生物学特性及优良单株的选育研究［D］.长沙：湖南农业大学，2009.
	CHEN C L.Studing on the biology characteristic and selective breeding for the superior individuals of Caryopteris incana ［D］.Changsha：Hunan Agricultural University，2009.
[26]	DYER A G， JENTSCH A， BURD M，et al.Fragmentary blue：resolving the rarity paradox in flower colors［J］.Frontiers in Plant Science，2021，11：618203.
[27]	GAO J J， IGALASHI K， NUKINA M.Radical scavenging activity of phenylpropanoid glycosides in Caryopteris incana ［J］.Bioscience，Biotechnology，and Biochemistry，1999，63（6）：983-988.
[28]	GAO J J， IGARASHI K， NUKINA M.Three new phenylethanoid glycosides from Caryopteris incana and their antioxidative activity［J］.Chemical and Pharmaceutical Bulletin，2000，48（7）：1075-1078.
[29]	MAO X D， CHOU G X， ZHAO S M，et al.New iridoid glucosides from Caryopteris incana （Thunb.） Miq.and their α-glucosidase inhibitory activities［J］.Molecules，2016，21（12）：1749.
[30]	ZHAO S M， CHOU G X， YANG Q S，et al.Abietane diterpenoids from Caryopteris incana （Thunb.） Miq［J］.Organic & Biomolecular Chemistry，2016，14（14）：3510-3520.
[31]	CHEN D K， ZHANG K， TAN J B，et al.A new stilbenoid from Caryopteris incana ［J］.Chemistry of Natural Compounds，2022，58（2）：199-202.
[32]	CHU S S， LIU Q Z， ZHOU L G，et al.Chemical composition and toxic activity of essential oil of Caryopteris incana against Sitophilus zeamais ［J］.African Journal of Biotechnology，2011，10（42）：8476-8480.
[33]	GAO G W， YIN Z， HOU Z R，et al.Chemical composition and insecticidal activities of the essential oil from Caryopteris incana（Thunb. ex Hout.） Miq. aerial parts［J］.Journal of Essential Oil Bearing Plants，2020，23（3）：608-615.
[34]	LUCZKIEWICZ M， JESIONEK A， KOKOTKIEWICZ A，et al.Production of essential oils from in vitro cultures of Caryopteris species and comparison of their concentrations with in vivo plants［J］.Acta Physiologiae Plantarum，2015，37（3）：58.
[35]	郭春燕.蒙古莸生殖生物学研究［D］.呼和浩特：内蒙古农业大学，2009.
	GUO C Y.Study on reproductive biology of Caryopteris mongolica Bunge［D］.Hohhot：Inner Mongolia Agricultural University，2009.
[36]	中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志［M］.北京：科学出版社，1982，65（1）：198.
	Editorial Committee of Flora of China，Chinese Academy of Sciences.Flora of China［M］.Beijing：Science Press，1982，65（1）：198.
[37]	梁露，孔德政，刘卓星，等.荷花花粉活力的检测方法比较分析［J］.江苏农业科学，2022，50（2）：131-136.
	LIANG L， KONG D Z， LIU Z X，et al.Comparative analysis of detection methods for lotus pollen viability［J］.Jiangsu Agricultural Sciences，2022，50（2）：131-136.
[38]	杜学林，刘悦明，黄子锋，等.三角梅属5个品种的花粉活力及柱头可授性比较分析［J］.热带作物学报，2022，43（7）：1459-1466.
	DU X L， LIU Y M， HUANG Z F，et al.Comparative analysis of pollen viability and stigma receptivity of five Bougainvillea cultivars［J］.Chinese Journal of Tropical Crops，2022，43（7）：1459-1466.
[39]	孙建，魏星，乐美旺，等.芝麻繁育特性研究Ⅴ：花粉活力与柱头可授性［J］.西北农业学报，2020，30（10）：1537-1546.
	SUN J， WEI X， LE M W，et al.Study on breeding characteristics of Sesamum indicum L.V：pollen viability and stigma receptivity［J］.Acta Agriculturae Boreali-Occidentalis Sinica，2020，30（10）：1537-1546.
[40]	WILLMER P.Pollination and floral ecology［M］.Princeton，NJ：Princeton University Press，2011.
[41]	WANG H， RAN N， JIANG H Q，et al.Complex floral traits shape pollinator attraction to flowering plants in urban greenspaces［J］.Urban Forestry & Urban Greening，2024，91：128165.
[42]	DE IBARRA N H， VOROBYEV M， MENZEL R.Mechanisms，functions and ecology of colour vision in the honeybee［J］.Journal of Comparative Physiology A，2014，200（6）：411-433.
[43]	VASAS V， PENG F， MABOUDI H，et al.Randomly weighted receptor inputs can explain the large diversity of colour-coding neurons in the bee visual system［J］.Scientific Reports，2019，9：8330.
[44]	唐汉青，王晓月，张子楠，等.多星韭（Allium wallichii）的传粉生态学初探［J］.广西植物，2020，40（11）：1613-1622.
	TANG H Q， WANG X Y， ZHANG Z N，et al.Pollination biology of Allium wallichii ［J］.Guihaia，2020，40（11）：1613-1622.
[45]	DOBSON H E M.Relationship between floral fragrance composition and type of pollinator［M］//DUDAREVA N，PICHERSKY E.Biology of floral scent.Boca Raton，FL：CRC Press，2006：147-198.
[46]	林涛，何丽云，王帆，等.马家柚花部特征及其访花昆虫种类调查［J］.环境昆虫学报，2023，45（1）：101-113.
	LIN T， HE L Y， WANG F，et al.The floral characteristics and its flower-visiting insects’ species investigation of Citrus maxima（L.） Osbeck cv.‘Majiayou’［J］.Journal of Environmental Entomology，2023，45（1）：101-113.
[47]	杨尚桦，张猛猛，辛璇，等.柑橘类果实精油的化学成分、生物活性及其安全性的研究进展［J］.现代食品科技，2026，42（2）：362-374.
	YANG S H， ZHANG M M， XIN X，et al.Research progress on the chemical constituents，biological activities，and safety of essential oils extracted from citrus fruits［J］.Modern Food Science and Technology，2026，42（2）：362-374.
[48]	MURSITI S， LESTARI N A， FEBRIANA Z，et al.The activity of D-Limonene from sweet orange peel（Citrus sinensis L.） exctract as a natural insecticide controller of bedbugs （Cimex cimicidae）［J］.Oriental Journal of Chemistry，2019，35（4）：1420-1425.
[49]	MOHAMMED K， AGARWAL M， LI B B，et al.Evaluation of d-limonene and β-ocimene as attractants of Aphytis melinus （Hymenoptera：Aphelinidae），a parasitoid of Aonidiella aurantii （Hemiptera：Diaspididae） on Citrus spp.［J］.Insects，2020，11（1）：44.
[50]	ZIMBA K， HILL M P， MOORE S D，et al. Agathis bishopi （Hymenoptera：Braconidae） as a potential tool for detecting oranges infested with Thaumatotibia leucotreta （Lepidoptera：Tortricidae）［J］.Journal of Insect Behavior，2015，28（5）：618-633.
[51]	LIN Y W， LIN S， AKUTSE K S，et al. Diaphorina citri induces huanglongbing-infected citrus plant volatiles to repel and reduce the performance of Propylaea japonica ［J］.Frontiers in Plant Science，2016，7：1969.
[52]	SONG B Z， LIANG Y P， LIU S Z，et al.Behavioral responses of Aphis citricola （Hemiptera：Aphididae） and its natural enemy Harmonia axyridis （Coleoptera：Coccinellidae） to non-host plant volatiles［J］.The Florida Entomologist，2017，100（2）：411-421.
[53]	DE S FERNANDES N， SILVA F A N， DE ARAGÃO F A S，et al.Volatile organic compounds role in selective pollinator visits to commercial melon types［J］.Journal of Agricultural Science，2019，11（3）：93-108.
[54]	GABEL B， THIÉRY D， SUCHY V，et al.Floral volatiles of Tanacetum vulgare L. attractive to Lobesia botrana den.et schiff. females［J］.Journal of Chemical Ecology，1992，18（5）：693-701.
[55]	时锦怡.中国几种虾脊兰属和玉凤花属植物的花挥发性成分研究［D］.南昌：南昌大学，2022.
	SHI J Y.Floral volatile compounds of several species of Calanthe and Habenaria （Orchidaceae） from China［D］.Nanchang：Nanchang University，2022.
[56]	刘晋佳.意大利蜜蜂对设施番茄和甜瓜花香气味的行为响应机制研究［D］.太谷：山西农业大学，2023.
	LIU J J.Study on the behavioral response mechanism of Apis mellifera ligustica to the floral scent of tomato and melon in greenhouse［D］.Taigu：Shanxi Agricultural University，2023.
[57]	GÖGLER J， TWELE R， FRANCKE W，et al.Two phylogenetically distinct species of sexually deceptive orchids mimic the sex pheromone of their single common pollinator，the cuckoo bumblebee Bombus vestalis ［J］.Chemoecology，2011，21（4）：243-252.
[58]	李慧.薰衣草萜类代谢调控分子机制及对访花昆虫影响［D］.北京：北京林业大学，2019.
	LI H.Molecular mechanism of the terpenoids metabolism regulation of lavender and the influence on the flower-visiting insects［D］.Beijing：Beijing Forestry University，2019.
[59]	FARRÉ-ARMENGOL G， FERNÁNDEZ-MARTÍNEZ M， FILELLA I，et al.Deciphering the biotic and climatic factors that influence floral scents：a systematic review of floral volatile emissions［J］.Frontiers in Plant Science，2020，11：1154.
[60]	OSTERMAN J， AIZEN M A， BIESMEIJER J C，et al.Global trends in the number and diversity of managed pollinator species［J］.Agriculture，Ecosystems & Environment，2021，322：107653.
[61]	VISICK O D， RATNIEKS F L W.Density of wild honey bee，Apis mellifera，colonies worldwide［J］.Ecology and Evolution，2023，13（10）：e10609.
[62]	WANG L L， HUANG Z Y， DAI W F，et al.Mixed effects of honey bees on pollination function in the Tibetan alpine grasslands［J］.Nature Communications，2024，15（1）：8164.
[63]	DUAN Y W， LIU J Q.Floral syndrome and insect pollination of the Qinghai-Tibet Plateau endemic Swertia przewalskii （Gentianaceae）［J］.Journal of Systematics and Evolution，2003，41（5）：465-474.
[64]	赵洪，薛勇彪.显花植物自交不亲和性的分子与演化机制［J］.遗传，2024，46（1）：3-17.
	ZHAO H， XUE Y B.Molecular and evolutionary mechanisms of self-incompatibility in angiosperms［J］.Hereditas（Beijing），2024，46（1）：3-17.
[65]	YE Z M， JIN X F， YANG J，et al.Accurate position exchange of stamen and stigma by movement in opposite direction resolves the herkogamy dilemma in a protandrous plant，Ajuga decumbens （Labiatae）［J］.AoB Plants，2019，11（5）：plz052.
[66]	ZHAO J L， DONG Y， HUANG A D，et al.Ginger genome reveals the SMPED1 gene causing sex-phase synchrony and outcrossing in a flowering plant［J］.Nature Plants，2025，11：2254-2267.
[67]	帖爽.秦岭地区三花莸和莸的花部特征及其传粉适应性研究［D］.武汉：武汉大学，2022.
	TIE S.Floral traits and pollination adaptation study of Caryopteris terniflora and C . divaricata in Qinling area［D］.Wuhan：Wuhan University，2022.
[68]	白伟宁，张大勇.雌雄同体植物的性别干扰及其进化意义［J］.植物生态学报，2005，29（4）：672-679.
	BAI W N， ZHANG D Y.Sexual interference in cosexual plants and its evolutionary implications［J］.Chinese Journal of Plant Ecology，2005，29（4）：672-679.

序号 No.	化合物名称 Compound name	英文名称 English name	化学式 Molecular formula	化合物编号 CAS #	相对含量 Relative content/%
1	右旋-柠檬烯	D-Limonene	C₁₀H₁₆	5989-27-5	36.80
2	顺乙酸-3-己烯酯	3-Hexen-1-ol， acetate	C₈H₁₄O₂	1708-82-3	10.97
3	（烯醇）	（E）-p-2，8-Menthadien-1-ol	C₁₀H₁₆O	7212-40-0	6.64
4	异香芹醇	Isocarveol	C₁₀H₁₆O	35907-10-9	5.97
5	顺式-异香芹醇	（Z）-isocarveol	C₁₀H₁₆O	22626-43-3	5.80
6	3-己烯-1-醇	3-Hexen-1-ol	C₁₀H₁₆O	544-12-7	5.67
7	雪松醇	Cedrol	C₁₅H₂₆O	77-53-2	2.29
8	（烯）	p-Mentha-1，5，8-triene	C₁₀H₁₄	21195-59-5	1.42
9	石竹烯	Caryophyllene	C₁₅H₂₄	87-44-5	1.38
10	β-柏木烯	β-Cdrene	C₁₅H₂₄	546-28-1	1.33
11	左旋-香芹酮	L-Carvone	C₁₀H₁₄O	6485-40-1	1.19
12	桃金娘烯醛	Myrtenal	C₁₀H₁₄O	564-94-3	1.16
13	α-古巴烯	α-Copaene	C₁₅H₂₄	3856-25-5	1.06
14	桧烯	Sabinene	C₁₀H₁₆	3387-41-5	0.93
15	姥鲛烷	Norphytane	C₁₉H₄₀	1921-70-6	0.89
16	顺式-香芹醇	cis-Carveol	C₁₀H₁₆O	1197-06-4	0.85
17	2-甲基-丙酸3-羟基-2，2，4- 三甲基戊基酯	Propanoic acid，2-methyl-， 3-hydroxy-2，2，4-trimethylpentyl ester	C₁₂H₂₄O₃	77-68-9	0.79
18	桃金娘烯醇	Myrtenol	C₁₀H₁₆O	515-00-4	0.77
19	松香芹醇	Pinocarveol	C₁₀H₁₆O	5947-36-4	0.73
20	乙酸戊酯	Pentyl acetate	C₇H₁₄O₂	628-63-7	0.72
21	α-蒎烯	α-Pinene	C₁₀H₁₆	7785-70-8	0.72
22	苯乙烯	Styrene	C₈H₈	100-42-5	0.63
23	D-樟脑（天然）	d-2-Bornanone	C₁₀H₁₆O	464-49-3	0.60
24	正壬醛	Nonanal	C₉H₁₈O	124-19-6	0.55
25	松香芹酮	Pinocarvone	C₁₀H₁₄O	30460-92-5	0.53
26	2-甲氧基乙酸乙酯	β-Methoxyethyl acetate	C₅H₁₀O₃	110-49-6	0.52
27	植烷	Phytane	C₂₀H₄₂	638-36-8	0.52