斯氏珀蝽后胸臭腺分泌物研究

摘要 ［目的］研究斯氏珀蝽后胸臭腺分泌物的化學成分及在雌雄性別間的差異。［方法］采用固相微萃取裝置偶聯氣相色譜質譜聯用儀（GC-MS）分別對斯氏珀蝽雌蟲和雄蟲的后胸臭腺分泌物的化學成分進行測定和分析。［結果］斯氏珀蝽后胸臭腺分泌物中共有38種化合物。其中，雌蟲后胸臭腺分泌物中檢測到35種化合物，雄蟲后胸臭腺分泌物中檢測到19種化合物；雌蟲與雄蟲的共有化合物共16種，僅存在于雌蟲中的化合物有19種，僅存在于雄蟲中的化合物有3種。［結論］斯氏珀蝽雌蟲與雄蟲的后胸臭腺分泌物在化合物種類上存在較大差異，雌蟲后胸臭腺分泌物的化學組成比雄蟲更加復雜，這可能與雌蟲后胸臭腺分泌物具有更加復雜的生理、生態學功能有關。

關鍵詞 斯氏珀蝽；后胸；臭腺分泌物；化學成分

中圖分類號 Q966 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2024）18-0006-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.18.002

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Study on the Odor Gland Secretions of Plautia stali Metathorax

ZHANG Yan，WANG Han-rui，HAO Jian-wei et al

（Department of Biological Science and Technology，Jinzhong University，Jinzhong，Shanxi 030619）

Abstract ［Objective］To study the chemical composition and differences between male and female odor gland secretions of Plautia stali metathorax.［Method］A solid-phase microextraction device coupled with gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS） was used to determine and analyze the chemical composition of the metathorax odor gland secretions of the female and male insects of Plautia stali.［Result］There were a total of 38 compounds in the metathorax odor gland secretions of Plautia stali.Among them，35 compounds were detected in the metathorax odor gland secretions of the females，and 19 compounds were detected in the metathorax odor gland secretions of the males.There were a total of 16 compounds shared between females and males，with 19 compounds only present in females and 3 compounds only present in males.［Conclusion］There are significant differences in the types of compounds in the metathorax odor gland secretions between females and males of Plautia stali.The chemical composition of the metathorax odor gland secretions in females was more complex than that in males，which may be related to the more complex physiological and ecological functions of the metathorax odor gland secretions in females.

Key words Plautia stali;Metathorax;Odor gland secretion;Chemical compositions

基金項目 山西省高等學校科技創新計劃項目（2021L488）。

作者簡介 張嫣（1990—），女，山西呂梁人，博士，講師，從事農業害蟲生物防治研究。

收稿日期 2023-10-27

昆蟲性信息素在其化學通訊中發揮著重要的作用，它是由昆蟲的某一雌性或雄性個體性腺體分泌、釋放于體外，只能專一性地調節同種異性個體的覓偶定向、求偶交配等行為活動的微量化學物質［1-2］。昆蟲性信息素具有生物活性高、使用簡便、專一性強等特點，利用性信息素作為害蟲防治新技術越來越受到人們的重視，并已成為昆蟲化學生態學和行為特性研究的重點［3］。研究昆蟲性信息素一般是采用有機溶劑對粗提物進行浸提、分離、純化、鑒定，但是這些粗提物在質和量上均與求偶雌蟲釋放的性信息素存在一定的差異。固相微萃取裝置偶聯氣相色譜質譜聯用儀（GC-MS）分析易揮發性組分可有效避免溶劑對成分分析的干擾，是目前最強有力的手段，具有樣品需要量少、定性定量分析高效的優點［4-5］。

異翅亞目昆蟲，俗稱“蝽類”，其后胸臭腺釋放的分泌物不僅可以對天敵發揮防御功能，還具有傳遞交配信息的性信息素功能［6-8］。斯氏珀蝽 （Plautia stali Scott） 屬半翅目（Hemiptera）異翅亞目（Heteroptera）蝽科（Pentatomidae）珀蝽屬（Plautia）昆蟲［9-10］。它是一種以植物為食的害蟲，主要為害大豆、水稻、核桃、山楂、梨、桃、葡萄［11］，在受到驚擾時，斯氏珀蝽的后胸臭腺會釋放出具有氣味的分泌物。關于斯氏珀蝽的研究主要集中在分類學和生物學特性上［10-14］，對其后胸臭腺分泌物化學組成及雌雄間分泌物化學成分的差異性比較分析很少。該研究通過測定分析斯氏珀蝽雌雄成蟲后胸臭腺分泌物的化學組成成分，有助于對該類蝽的臭腺分泌物組成的細致了解，可以為推進該蟲性信息素在生物防治方面的研究提供基礎信息。

1 材料與方法

1.1 斯氏珀蝽的雌雄辨別

雄性成蟲體長為8.0～11.0 mm，前胸背板寬為5.8～6.8 mm；雌性成蟲體長為9.5～12.5 mm，前胸背板寬為6.0～7.0 mm，蟲體綠色光亮［10］。斯氏珀蝽雌雄蟲的鑒定：生殖囊腹緣微凹，腹緣內褶略上翹，陽莖中交合板基部愈合，端部呈寬弧形展開，抱器頂面三齒狀的為雄蟲；第1載瓣片顯著隆起，且在后1/3處明顯向背方傾彎，整個第1載瓣片側面觀時明顯高出于其后的構造，內緣略向外拱成弧形，左右兩內緣端部接近，向基方逐漸分開，二者之間形成空隙形狀的為雌蟲［13-14］。

1.2 臭腺分泌物收集和分析

1.2.1 臭腺分泌物收集。

將活性強的供試昆蟲活體按照雌雄性別分開個體，分別迅速放入制作好的氣體收集瓶中（有濾紙作載體）進行振搖處理，保證蟲體處于活躍的生命體征狀態，使其較充分地釋放臭腺分泌物。臭腺分泌物采集完后，將活體標本取出，保存在75%乙醇溶液中，并與氣味樣品一對一做好標記。在光學顯微鏡下，分類鑒定標本，將所采集的臭腺分泌物樣品保存在-20 ℃下，直至分析進樣［15］。

1.2.2 萃取針活化。

將SPME探針插入GC進樣口250 ℃活化5 min（首次使用要在GC進樣口250 ℃進行老化處理60 min）［16］。

1.2.3 臭腺分泌物富集。

調整固相微萃取裝置，將溫度設置為40 ℃并保持，將活化后的固相微萃取針管插入各自樣品瓶中，推動手柄桿，伸出固相微萃取針管探針的萃取頭，并使樣品瓶保證密封狀態，萃取40 min，使待測物在固定相涂層與樣品間進行分配直至平衡，并設置空白對照試驗［16］。

1.2.4 氣味測定分析條件。

1.2.4.1 氣相色譜（GC）條件。色譜柱為HP-5MS石英毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。柱箱溫度在40 ℃下運行1 min，然后以10 ℃/min升高至250 ℃，并在該溫度下保持10 min。載氣是氦氣，柱流量為1 mL/min。進樣口采用分流方式，分流比為1∶10。進樣器和傳輸線溫度均保持在250 ℃［16］。

1.2.4.2 質譜（MS）條件。離子源電子能量為70 eV的標準EI源，傳輸線溫度250 ℃，離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃，質譜數據采集模式為全掃描，掃描離子范圍為19～500 amu［16］。

1.3 分泌物組分的初步定性

將試驗測定的不同樣品的臭腺分泌物結果去除背景信號，先與標準譜庫的質譜圖進行比對，篩選相似性指數SI>800（即匹配度>80.0%）且相對含量>0.01%的化合物，對關鍵性的化合物需參照文獻記錄進行二次比對，進而完成測定結果中化合物種類的初步定性［16］。

2 結果與分析

2.1 斯氏珀蝽后胸臭腺分泌物組分分析

采用固相微萃取裝置偶聯氣相色譜質譜聯用儀對斯氏珀蝽后胸臭腺分泌物進行檢測，結果共得到38種化合物 （表1），包括醇類、醛類、烷類、芳香類、酯類、酮類和其他共7類，碳鏈長度從6～20個不等（C6～C20）。其中，雌蟲后胸臭腺分泌物中共檢測出35種化合物，雄蟲后胸臭腺分泌物中共檢測出19種化合物。

由表1可知，斯氏珀蝽雌蟲和雄蟲后胸的臭腺分泌物中的共有化合物包含6類16種，其中，醛類有（E）-4-氧代己-2-烯醛、（E）-（3，3-二甲基環己亞基）-乙醛，酮類有L（-）-樟腦，烷類有3-甲基戊烷、甲基環戊烷、2-甲基己烷、十二烷、4-甲基十二烷、2，7，10-三甲基十二烷、十四烷，醇類有2-癸烯-1-醇，酯類有（E）-2-癸基乙酯，芳香類有乙苯、乙酰苯、1-亞甲基-1H-茚、2，4-二叔丁基苯酚。

僅在雌蟲中存在的化合物包含6類19種，其中，醛類有2-己烯醛、己烯醛、（E）-2-癸烯醛，酮類有葑酮，烷類有2，6-二甲基壬烷、十一烷、4，6-二甲基十二烷、4，7-二甲基十一烷、2，3，5，8-四甲基癸烷、10-甲基十九烷、二十烷，醇類有2-乙基-1-己醇、異蒲勒醇、2-茨醇，芳香類有苯酚、1，3-二甲基苯、1-乙基-3-甲基苯、1，4-二氯苯，其他化合物有2，6-二甲基-6-三氟乙酸辛烷。

僅在雄蟲中存在的化合物包含2類3種，醛類有（Z）-2-癸烯醛，芳香類有甲苯、苯甲醛。

2.2 雌蟲后胸臭腺分泌物分析

斯氏珀蝽雌蟲后胸臭腺分泌物化學組成的GC-MS分析結果見表2。由表2可知，雌蟲后胸臭腺分泌物中的化合物主要是酮類、芳香類和烷類物質。

在雌蟲后胸臭腺分泌物所含的酮類和芳香類化合物中，分別以L（-）-樟腦和1，4-二氯苯的含量最高，分別為15.27%和7.77%。這2種化合物在氣相色譜儀中的保留時間均在10 min以內，因此具有較強的揮發性。由此可以推斷，雌蟲后胸臭腺分泌物對外呈現出的辛臭氣味以L（-）-樟腦和1，4-二氯苯的混合氣味為主。

在雌蟲后胸臭腺分泌物中存在十二烷、十四烷、二十烷等偶數碳原子的直鏈型化合物。已鑒定發現的分泌物組分具有多種多樣的化學結構，但多數具有如下共同特征：碳鏈結構多數是由10～18個偶數碳原子組成的直鏈化合物，符合性信息素分子的基本結構［17］。由此可以推斷，這些化合物可能在該物種個體間的信息交流中發揮重要作用。

2.3 雄蟲后胸臭腺分泌物分析

斯氏珀蝽雄蟲后胸臭腺分泌物化學組成的GC-MS分析結果見表3。由表3可知，斯氏珀蝽雄蟲后胸臭腺分泌物的主要成分是酮類和烷類物質。

其中，L（-）-樟腦的含量高達19.96%，十四烷的含量為11.10%，這2種化合物在氣相色譜儀中的保留時間都在12 min以內，因此具有較強的揮發性。由此可以推斷，雄蟲臭腺分泌物對外呈現出的辛臭氣味以L（-）-樟腦和十四烷的混合氣味為主。與雌蟲一致的是，雄蟲中也含有十二烷、十四烷等偶數碳的直鏈化合物，這些化合物可能在該物種個體間的信息交流中發揮重要作用。

3 結論與討論

聚集性信息素是一種可以對雌雄昆蟲均具有引誘作用的物質，可以使雌雄蟲在取食地和繁殖場所聚集。該試驗分析獲得斯氏珀蝽雌雄蟲后胸臭腺分泌物中共有化合物包含16種，分別為（E）-4-氧代己-2-烯醛、（E）-（3，3-二甲基環己亞基）-乙醛、L（-）-樟腦、3-甲基戊烷、甲基環戊烷、2-甲基己烷、十二烷、4-甲基十二烷、2，7，10-三甲基十二烷、十四烷、2-癸烯-1-醇、（E）-2-癸基乙酯、乙苯、乙酰苯、1-亞甲基-1H-茚、2，4-二叔丁基苯酚，這些共有化合物可能具有聚集性信息素功能。測定結果還發現斯氏珀蝽雌蟲后胸臭腺分泌物的化學組成比雄蟲更加復雜，雌蟲后胸臭腺分泌物中檢測到35種化合物，雄蟲后胸臭腺分泌物中檢測到19種化合物。出現這種結果可能與雌蟲臭腺分泌物具有引誘雄蟲定向飛向釋放源，吸引與之交配以繁衍后代的角色有關。

雌雄蟲后胸臭腺分泌物中，雌蟲獨有的化合物有19種，從中篩選出對雄性具高度靈敏性引誘和專一的性信息素［2］，可有效用于該蟲種群的動態監測。Zhang等［18］研究發現僅由盲蝽科雄蟲分泌的丁酸己酯和（E）-2-己烯丁酸酯等性信息素類似物能抑制雄蟲對雌蟲性信息素的識別，起到干擾交配的作用；利用雌性性信息素誘捕器除了誘捕到大量的雄性外，還可以誘捕到一定數量的雌性，Mitchell等［19］研究發現粉紋夜蛾雌蟲能被人工合成的雌性性信息素所誘捕，因此通過對不同性別的害蟲蟲體分泌物的測定分析，可以將性信息素進行開發利用作為該害蟲防治的新技術。對性信息素組分等知識的不斷積累，可以為進一步開展這些性信息素組分的行為學研究奠定基礎，以用作該類昆蟲的測報和防治。

參考文獻

［1］

胡玉偉，管楚雄，安玉興，等.國內外昆蟲性信息素劑型及其在不同作物上的研究概況［J］.甘蔗糖業，2015（5）：68-73.

［2］ 江南紀，王琛柱.草地貪夜蛾的性信息素通訊研究進展［J］.昆蟲學報，2019，62（8）：993-1002.

［3］ 筱禾.利用化學信息素防治害蟲［J］.世界農藥，2019，41（3）：30-35.

［4］ 李娟，任路靜，孫冠男，等.氣相色譜-質譜聯用技術及其在代謝組學中的應用［J］.生物工程學報，2013，29（4）：434-446.

［5］ 李發美.色譜聯用分析儀［M］.北京：人民衛生出版社，2008：439-440.

［6］ 韓永林，彩萬志，徐希蓮.蝽類昆蟲的臭腺［J］.昆蟲知識，2004，41（6）：607-610.

［7］ STAPLES J K，KRALL B S，BARTELT R J，et al.Chemical defense in the plant bug Lopidea robiniae （Uhler）［J］.Journal of chemical ecology，2002，28（3）：601-615.

［8］ 蘇建偉，陳展冊，歐陽芳，等.綠盲蝽雄蟲體外揮發物研究［J］.應用昆蟲學報，2012，49（3）：636-640.

［9］ 鄭樂怡，歸鴻.昆蟲分類（上）［M］.南京：南京師范大學出版社，1999.

［10］ 蕭采瑜.中國蝽類昆蟲鑒定手冊（半翅目異翅亞目）：第一冊［M］.北京：科學出版社，1979.

［11］ 王瑞，曹天文，張治家.山西省蝽總科（半翅目）昆蟲調查［J］.山西農業科學，2007（7）：58-61.

［12］ 羅潔，韓佩瑾，胡奇，等.斯氏珀蝽生物學特性的初步研究［J］.天津師范大學學報（自然科學版），2015，35（3）：55-57.

［13］ 劉強，鄭樂怡.珀蝽屬中國種類記述：（半翅目：蝽科）［J］.昆蟲分類學報，1994，16（4）：235-248.

［14］ 劉強，鄭樂怡.珀蝽屬中國新記錄種——小珀蝽記述［J］.昆蟲分類學報，1995，17（3）：231-232.

［15］ 牛永浩.固相微萃取與氣質聯用檢測儲糧及儲糧害蟲揮發性化合物的研究［D］.楊凌：西北農林科技大學，2015.

［16］ 張嫣，夏炎，陳企發，等.基于GC-MS的異翅亞目臭腺分泌物化學分類學分析［J］.昆蟲學報，2020，63（7）：870-888.

［17］ BUTLER L I，MCDONOUGH L M.Insect sex pheromones［J］.Journal of chemical ecology，1979，5（5）：825-837.

［18］ ZHANG Q H，ALDRICH J R.Male-produced anti-sex pheromone in a plant bug［J］.Naturwissenschaften，2003，90（11）：505-508.

［19］ MITCHELL E R，WEBB J C，HINES R W.Capture of male and female cabbage loopers in field traps baited with synthetic sex pheromone［J］.Environment entomology，1972，1（4）：525-526.