近日，中国科学院植物研究所研究员石雷团队系统解析了柏科植物精油化学多样性、季节效应及抗菌协同机制，为柏科精油的应用与配方优化提供了依据。相关研究成果发表于国际学术期刊Industrial Crops and Products。

植物精油在食品保鲜、个人护理及辅助医疗等领域具有重要应用价值。与草本植物相比，木本植物精油，特别是柏科精油，具有原料来源稳定、资源储量丰富等优势，还能与林业副产物加工相结合，实现资源的高值化利用，展现出良好的开发潜力。然而，现有研究多聚焦于个别物种或单一采样时间点，而忽略不同物种间的化学差异和季节动态变化对于精油组成的影响，对多组分间的协同或拮抗作用也缺乏系统性的认识。

针对上述问题，石雷团队对柏科精油的抗菌性能开展了系统研究。他们以翠柏属、扁柏属、柏木属、侧柏属、崖柏属、罗汉柏属及刺柏属等7个属的11种柏科植物为对象，分别在春、秋两季采样，构建了跨物种、跨季节的样本体系。GC–MS共鉴定出59种挥发性成分，主要包括单萜、含氧单萜及倍半萜，并将它们划分为α-蒎烯型、桧烯型、α-侧柏酮型和乙酸龙脑酯型4类。研究发现，各化学型在不同季节间总体保持稳定，但组成比例存在差异：春季样品精油得率和单萜含量更高，同时抗菌活性也更强；秋季样品则呈现更复杂的成分特征。多数精油对大肠杆菌的抑制更为明显，这可能与部分含氧单萜更易穿透革兰氏阴性菌外膜有关。单体测试中，α-侧柏酮活性最强，萜品烯-4-醇次之，但完整精油在膜破坏方面的作用明显强于单一成分。

为深入解析这一复杂体系，研究人员引入了机器学习方法，构建了关联化学组成与抗菌活性的预测模型。通过对多种算法的比较，XGBoost模型表现出最佳的预测能力，并将α-侧柏酮识别为关键变量。研究发现，精油处理后细菌细胞壁出现塌陷与破裂，同时伴随蛋白质、核酸外泄以及ATP水平下降。该研究从成分、活性到作用机制形成了较为完整的分析路径，并通过模型分析与实验验证相结合，明确了关键成分及其协同关系。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2026.123096