夏日荷塘的香气密码：荷花的香味到底来源于哪里？

夏日的池塘边，微风轻拂水面，一池荷花摇曳生姿，送来阵阵荷花清香。这股香气不像玫瑰那般浓烈，不似茉莉那般馥郁，却以沁人心脾的清冽清甜，让古诗文中的“荷风送香气”“香远益清”有了具象化的注解。

这缕荷香究竟源自何处？又藏着哪些科学奥秘？其实这背后，藏着荷花精心设计的“气味密码”，今天我们就来聊一聊这美妙的荷香。

荷田盛景

（孙恒供图）

荷花的“香气工厂”：雄蕊才是主力军

荷花包括花瓣、雄蕊和心皮等几部分结构。在常规认知中，香气的直接来源就是层层叠叠的花瓣。但我们团队（中国科学院武汉植物园莲种质资源与遗传育种团队）和安徽师范大学团队共同开展研究，得到了出人意料的答案：雄蕊才是荷花香气的主要来源，而花瓣、心皮的贡献次之。

荷花结构图

（图片来源：参考文献[1]）

我们通过气相色谱-质谱联用技术（GC-MS，一种可分离和识别复杂化学成分的分析技术）分析发现，一朵莲花的花瓣、雄蕊、心皮中，共含有1430种挥发性有机化合物（VOCs），其中雄蕊贡献的种类和浓度均超过其他部位。

为什么雄蕊如此“芬芳”？这背后藏着植物的生存智慧。雄蕊是产生花粉的关键部位，浓郁的香气能精准吸引蜜蜂、蝴蝶等传粉者，帮助荷花完成繁衍使命。就像花店用香花吸引顾客，荷花也用雄蕊的香气招来自然界的“媒人”，这是荷花在漫长岁月的进化中形成的高效策略。

香气里的秘密“化学配方”

如果把荷花的香气比作一杯特调饮品，那它的“配方”可相当复杂。我们发现，构成荷花香气的主要物质有三类：萜类、酯类和酮类化合物，其中萜类化合物堪称“香味主力”。萜类化合物自带清新草木香，酯类化合物带着甜甜的水果味，酮类化合物则添了几分温润的木质调，三者混搭，才有了我们闻到的独特荷香。

更神奇的是，荷香的贡献不仅仅取决于香气物质的浓度，同时还与其气味阈值紧密相关。每种香气分子都有相对气味活度值（relative odor activity value, rOAV），数值越高，对气味的贡献越显著，只有数值大于1的分子才能被人类嗅觉捕捉。而荷花中的符合这个标准的分子多达100多种，其中有超过27种挥发性有机物rOAV≥1000。其中，大根香叶烯D、2-甲基异冰片、δ-杜松烯、α-紫罗兰酮和异龙脑等萜类物质对荷花的香气特征有显著的贡献，是当之无愧的“香气放大器”。

荷花何时最香？开花当天和第二天是巅峰

我们还进一步分析了荷花从含苞待放到凋谢的全过程，包括开花前一天（S1）、开花当天（S2）、开花后第一天（S3）和开花后第二天（S4）雄蕊中挥发性有机物的变化。

荷花S1-S4时期图及雄蕊挥发物检测结果。a.不同花期荷花雄蕊的表型；b.荷花开花期雄蕊挥发性有机物检测统计。

（图片来源：参考文献[1]）

统计发现，荷花香气释放量随生长阶段剧烈变化：开花当天（S2）和开花后第一天（S3）是香气最浓郁的时期，雄蕊中的“香气分子”会大量释放，例如大根香叶烯D和紫罗兰酮，这种物质的“香气影响力”十分显著，能让荷花的香味在空气中扩散得更远。而到了S4阶段，这类分子的含量大幅下降，香气自然减弱。这也解释了为何我们总能在荷花刚绽放时闻到最动人的香气。

更巧妙的是，荷花的开花时间与香气释放完美同步。它通常在清晨6点到10点开放，这正是昆虫最活跃的时段，既避开了正午的高温（高温会加速香气分子分解），又能让香气分子在湿润的空气中传播得更远。这种时间管理能力，是荷花在漫长进化中练就的生存智慧。这种“掐点释放”的策略十分巧妙：传粉者在花朵刚开放时最活跃，荷花趁此时“加足马力”释放香气，既能节省能量，又能提高传粉效率。

从荷塘到实验室：解码香气的“基因密码”

那么，荷花这些香气特征背后的生命活动是如何被精确调控的？为了回答这一问题，我们将研究进一步推向分子层面。我们通过转录组学技术（一种分析基因表达活性的技术），在莲花的雄蕊中发现了13034个差异表达基因，它们调控着香气分子的合成。其中，两条关键的“生产线”尤为重要：甲羟戊酸（MVA）和甲基赤藓糖醇磷酸（MEP）代谢通路。MVA途径在细胞的“细胞质”工作，MEP途径则在“质体”忙碌，两者分工合作，生产出各种萜类化合物分子。

此外，还有一种叫萜烯合酶（TPS）的关键酶，负责把两条途径生产的“原料”加工成最终的香气分子。目前，我们在荷花里发现了17个TPS基因，其中10个在开花时特别活跃，就像加班加点的工人，确保香气分子足量供应。这种精准的调控，让荷花能在最需要传粉的时候释放出最浓的香气。

荷香不止好闻，还有大用处

荷花的香气除了能够吸引传粉者，提高授粉成功率，还能帮荷花防御自身：有些香气化合物能驱赶啃食叶片的昆虫，有些则能抑制细菌生长，为荷花构筑起一道无形的“化学盾牌”。

对我们来说，荷香的价值也在慢慢被挖掘。在香料、化妆品和食品工业中，人们有针对性地提取花香成分，用于制作天然香水、护肤品，甚至添加到食品中，让我们在日常生活中也能感受到淡淡的荷香。这缕从夏日池塘飘来的香味，正悄悄连接起植物生存智慧与人类生活。

晚风拂过，荷叶翻卷，送来清香。这一次，你或许能从那缕荷香中，读懂一朵莲花的全部心事——关于生存，关于美，关于万物之间隐秘的联结。我们与这香气共鸣，感受它以化学分子成就生命的繁衍、丰富人类的感官，而实验室中所破译的基因密码，更是为这份古老美好添上了一份科学浪漫。

参考文献：

[1] Chen L, Song HY, Xin J, et al.,2025. Unraveling the floral aroma of lotus (Nelumbo nucifera): Insights from volatile metabolomics and transcriptomics, Industrial Crops and Products, 227: 120782.

出品：科普中国

作者：孙恒，辛佳（中国科学院武汉植物园）

监制：中国科普博览