云斑天牛補充營養寄主小果薔薇及野薔薇揮發性成分測定

卓志航,楊　偉,徐丹萍,楊春平,楊　樺

(1.四川農業大學 林學院,四川 溫江　611130； 2.四川農業大學 食品學院, 四川 雅安　625014)

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·生命科學·

云斑天牛補充營養寄主小果薔薇及野薔薇揮發性成分測定

卓志航1,楊偉1,徐丹萍2,楊春平1,楊樺1

(1.四川農業大學 林學院,四川 溫江611130； 2.四川農業大學 食品學院, 四川 雅安625014)

為揭示云斑天牛(Batocerahorsfieldi(Hope)對補充營養寄主的選擇機制，實現對該蟲的生態控制提供理論指導。采用頂空固相微萃取(headspace solid phase micro-extraction, HS-SPME)結合氣相色譜-質譜聯用(gas chromatograph-mass spectrometry,GC-MS)技術,分析了小果薔薇(RosacymosaTratt.)及野薔薇(RosamultifloraThunb.)及野薔薇中的揮發性成分。結果顯示：小果薔薇揮發性成分主要包括5類16種，并以C15H24為主,野薔薇揮發性成分主要包括7類23種，并以C15H24為主;小果薔薇和野薔薇同時包含3類8種揮發性成分，其中野薔薇醛類(最高)和萜烯類相對含量較高,小果薔薇醇類(最高)和醛類相對含量較高;野薔薇芳香烴類(最低)和呋喃類相對含量較低,小果薔薇酚類(最低)和萜烯類相對含量較低。研究表明，云斑天牛補充營養寄主小果薔薇和野薔薇揮發性成分主要是萜烯類、呋喃類、酚類、醇類、醛類、酯類、烴類和芳香烴類,其中醛類和醇類相對含量較高,芳香烴類和酚類相對含量均較低。

云斑天牛;小果薔薇;野薔薇;頂空固相微萃取;氣相色譜-質譜聯用

植物揮發性物質是寄主植物釋放的氣味物質,是多種微濃度的揮發性次生物質組成的復雜混合物。植食性昆蟲在尋找寄主階段,主要通過嗅覺感受器對寄主植物特異性的氣味進行識別,進而達到對植物的篩選和寄生[1-2]。云斑天牛(Batocerahorsfieldi(Hope)隸屬鞘翅目(Coleoptera)天牛科(Cerambycidae),是用材林、經濟林和防護林的重要蛀干害蟲。由于該蟲以幼蟲在寄主樹干內鉆蛀危害,且幼蟲蛀道向上延伸較深，從而導致該蟲防控不佳[3-4]。目前，對云斑天牛寄主和補充營養寄主揮發性成分雖有部分報道，但尚未有任何有力的植物源引誘劑成功研發。為此，本文采用頂空固相微萃取(HS-SPME)結合氣相色譜-質譜聯用(GC-MS)技術，測定云斑天牛補充營養寄主小果薔薇和野薔薇的揮發性成分,為揭示云斑天牛對補充營養寄主的選擇機制提供理論依據,為篩選對云斑天牛具有生物活性的植物源引誘劑，為實現對該蟲的生態控制提供理論指導。

1　材料與方法

1.1材料

小果薔薇及野薔薇:2015年6月中上旬,采自四川省德陽市羅江縣。選擇色澤較好、較嫩、無病蟲害、無霉變、無開口裂縫和刻槽,且新鮮健康的小果薔薇和野薔薇。采樣時間:18∶00～18∶30(此時云斑天牛成蟲活躍度較高,成蟲取食補充營養寄主、交配及刻槽等行為較為積極)。樣品采集于冰盒內，帶回實驗室。選擇較為新鮮小果薔薇和野薔薇樣品，分別將樣品洗凈并瀝干，瀝干后即用粉碎機分別對樣品進行粉碎待用。

1.2儀器設備

Agilent 7890A-5975C氣相色譜-質譜聯用儀,配有HP-5MS彈性石英毛細管柱(30m×0.25mm, 0.25μm),美國安捷倫公司;Supleco固相微萃取裝置(65μm DVB/PDMS),美國Supelco公司等。

1.3揮發性成分檢測

揮發性成分的提取和檢測條件參照蔣麗等[5]的方法并進行優化改進。取粉碎后的樣品5g置于15mL頂空進樣瓶中密封。40℃條件下平衡30min后,將SPME手柄頂端的萃取頭插入進樣瓶,吸附30min后取出萃取頭插入到GC-MS儀的氣相色譜進樣口,推出纖維頭,250℃解析5min。樣品放入頂空進樣瓶前,在上述同樣條件下進行揮發性成分檢測,即檢測頂空進樣瓶空瓶揮發物質作為對照,以除去雜質干擾。

1.4GC-MS分析條件

色譜柱:HP-5MS彈性石英毛細管柱(30m×0.25mm,0.25μm)。升溫程序:柱溫35℃(保留1min),以2℃/min升到100℃,保持1min,以10℃/min升到200℃,保持5min。

離子源為電子轟擊電離源(electron impact,EI);離子源溫度 230℃;電子能量70eV;接口溫度280℃;質量掃描范圍50～550amu。

1.5數據分析

檢測的未知化合物(揮發性成分)與NIST.11 library相匹配,匹配度大于800(最大值為1 000)的鑒定結果予以確認,并以峰面積歸一化法確定各化合物的相對含量(未知化合物在該時間和條件下的含量占該時間和條件下的百分比)。

2　結果與分析

由表1可以看出,小果薔薇揮發性成分主要包括5類16種,分別是:7種萜烯類,相對含量為1.689%;3種醇類,相對含量為55.519%;4種醛類,相對含量為21.624%;1種酯類,相對含量為20.421%;1種酚類,相對含量為0.747%。小果薔薇中,揮發性成分含量最高的3種物質依次是:芳樟醇、水楊酸甲酯和反式-2-己烯醛;相對含量最低的3種物質依次是:d-杜松烯、一種萜烯和大根香葉烯。

由表2可以看出,野薔薇揮發性成分主要包括7類23種,分別是:10種萜烯類,相對含量為5.861%;2種烴類,相對含量為3.613%;1種芳香烴類,相對含量為0.679%;1種醇類,相對含量為1.605%;4種醛類,相對含量為81.387%;3種酯類,相對含量為5.858%;2種呋喃類,相對含量為0.997%。野薔薇中,揮發性成分含量最高的3種物質依次是反式-2-己烯醛、乙酸葉醇酯和(E,E)-2,4-己二烯醛;相對含量最低的3種物質依次是:d-杜松烯、α-石竹烯cis-反式-α-法呢烯。

由表1和表2可以看出,小果薔薇和野薔薇共含8類31種揮發性成分，分別是：萜烯類12種、烴類2種、芳香烴1種、醇類3種、醛類6種、酯類4種、酚類1種、呋喃類2種。此外，小果薔薇和野薔薇均以醛類、醇類和萜烯類相對含量較高，其中小果薔薇醇類含量為最高，野薔薇醛類、芳香烴類、呋喃類和酚類相對含量較低，其中小果薔薇酚類相對含量最低，野薔薇芳香烴類相對含量最低。小果薔薇和野薔薇均含有的揮發性成分共3類8種分別是：芳樟醇、反式-2-己烯醛、壬醛、右旋萜二烯、α-蓽澄茄油萜、1-石竹烯、大根香葉烯和d-杜松烯。其中，野薔薇(最高)和小果薔薇反式-2-己烯醛、壬醛,右旋萜、二烯α-蓽澄茄油萜、1-石竹烯、大根香葉烯和d-杜松烯。其中,野薔薇(最高)和小果薔薇反式-2-己烯醛相對含量較高;d-杜松烯相對含量均最低。小果薔薇揮發性成分相對含量中有70.446 %與野薔薇相同,小果薔薇揮發性成分種類中有50.000%與野薔薇相同;野薔薇揮發性成分相對含量中有82.906 %與小果薔薇相同;野薔薇揮發性成分種類中有34.782%與小果薔薇相同。綜上,以相對含量較低法計算(即相同成分相對含量較低值相加),小果薔薇和野薔薇揮發性成分有22.585 %完全相同。另外，小果薔薇和野薔薇揮發性成分共含有20種分子式,其中分子式為C15H24的萜烯類種類最多(合計13種),其次是分子式為C10H16的萜烯類(合計4種);而分子式為C6H10O的醛類相對含量最高(合計96.001%),其次是分子式為C10H18O的醇類(合計56.043%)。小果薔薇中,分子式為C15H24的萜烯類種類最多(6種),分子式為C7H10O的醛類相對含量最低(0.224%),分子式為C10H18O的醇類相對含量最高(54.438%)。野薔薇中,分子式為C10H16的萜烯類種類最多(7種),分子式為C11H20O2的酯類相對含量最低(0.203%),分子式為C6H10O的醛類相對含量最高(76.930%)。

表1　小果薔薇揮發性成分及相對含量

表2　野薔薇揮發性成分及相對含量

3　討　論

昆蟲對植物揮發性物質的識別是一個復雜的過程。研究表明，寄主揮發性物質中的多個活性成分以特定的濃度和比例形成的混合物對昆蟲行為具有調節作用[1，6-10],此外植物揮發性成分中還存在某些單個的揮發性活性成分,這些單個的成分能與其他活性成分相互作用,從而充當加強或抑制因子的作用[1，6，11-13]。植物釋放的揮發性成分含量雖然受植物生理狀況、蟲害、環境因子、季節、葉片成熟度、機械損傷及空間分布的影響,但其各成分之間的比例卻是很穩定的[11，14-16]。本研究通過頂空固相微萃取結合氣相色譜-質譜聯用技術,發現小果薔薇和野薔薇揮發性成分中萜烯類種類最多,醛類次之,而酚類和芳香烴類種類較少,萜烯類、醇類、酯類和醛類物相對含量較高,烴類、芳香烴類、酚類和呋喃類相對含量較低,這與很多研究相似,如李繼泉等研究發現復葉槭(Acernegundo)釋放揮發性物質多為萜烯類、醇類、醛類和芳香族化合物等[17];云斑天牛寄主楊樹(Populussp.)釋放揮發性物質也多為萜烯類、醇類、醛類和芳香族化合物等[6]。本研究發現小果薔薇和野薔薇共含8類31種揮發性成分,其中小果薔薇5類16種,野薔薇7類23種,所有揮發成分種類組成及比例即為小果薔薇及野薔薇化學指紋圖譜,它們是誘導寄主昆蟲的化學信號物質,能對寄主昆蟲的定位、取食、交配和產卵等行為進行調節。另外,小果薔薇與野薔薇成分中,有3類8種成分相同,其中萜烯類5種,醌類2種,醇類1種,且小果薔薇揮發性成分相對含量中有50.000%與野薔薇相同,野薔薇揮發性成分相對含量中有34.782%與小果薔薇相同(小果薔薇和野薔薇揮發性成分有22.585 %完全相同),說明小果薔薇和野薔薇化學指紋圖譜有重疊相似部分,其中以萜烯類最明顯,這8種揮發性成分可能是對寄主昆蟲行為具有調節作用的一般氣味成分,但仍需生物檢測等予以驗證。其余的23種揮發性成分中,由于在小果薔薇和野薔薇中并非同時含有,因此可能存有特異性氣味成分,這種特異性氣味成分具有不同的標志且具有高度的特異性,因而對寄主昆蟲定位等行為具有顯著的影響,但所有成分仍需生物檢測予以生物活性認證。

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(編輯徐象平)

Determination of volatileComponentsinBatocerahorsfieldi(Hope) host plantRosacymosatratt. andRosamultiflorathunb.

ZHUO Zhi-hang1, YANG Wei1, XU Dan-ping2, YANG Chun-ping1, YANG Hua1

(1.College of Forestry, Sichuan Agricultural University, Wenjiang 611130, China; 2.College of Food Science, Sichuan Agricultural University, Yaan 625014， China)

The volatile components inB.horsfieldihost plantR.cymosaandR.multiflorawere determined to explore the selection mechanismB.horsfieldimade on host plants and provide theoretical guidance for ecological control on it. Headspace solid phase micro-extraction (HS-SPME) combined with gas chromatograph-mass spectrometry (GC-MS) were selected to determine volatile components inB.horsfieldihost plantR.cymosaandR.multiflora. The results showedR.cymosacontained 5 species 16 kinds of volatile components and they were C15H24mainly,R.multifloracontained 7 species 23 kinds of volatile components and they were C15H24mainly,R.cymosaandR.multifloracontained 3 species 8 kinds of volatile components synchronously, the relative content of aldehyd volatile components were same inR.cymosaandR.multifloracompletely. The relative content of aldehydes (highest) and terpene was higher inR.multiflora, the relative content of alcohols (highest) and aldehydes was higher inR.cymosa, the relative content of aromatic hydrocarbons (lowest) and furans was lower inR.multiflora, the relative content of phenols (lowest) and terpene was lower inR.cymosa.The results showed that the volatile components inB.horsfieldihost plantR.cymosaandR.multiflorawere mainly terpene, furans, phenols, alcohols, aldehydes, esters, hydrocarbon, and aromatic hydrocarbons; the relative content of aldehydes and alcohols was higher, and the relative content of aromatic hydrocarbons and phenols was lower.

Batocerahorsfieldi(Hope);Rosacymosatratt.;Rosamultiflorathunb.; HS-SPME; GC-MS

2014-12-04

國家自然科學基金資助項目(31270694);四川農業大學“211”工程雙支計劃基金資助項目(00370101)

卓志航,男,四川資陽人,四川農業大學博士研究生,從事昆蟲生理生化及分子生物學研究。

楊偉,男,四川雅安人,四川農業大學教授,從事森林昆蟲學及資源昆蟲學研究。

S718.7

A

10.16152/j.cnki.xdxbzr.2016-04-015