健康和物理損傷條件下椰樹葉柄揮發物組分比較分析

摘要 椰樹葉柄揮發物對銹色棕櫚象成蟲具有吸引作用探索不同狀態下葉柄揮發物組分可分析該昆蟲的定向行為。為了明確健康和物理損傷椰樹葉柄釋放的揮發物組分，本文采用頂空采集法收集健康和物理損傷后椰樹葉柄揮發物，利用氣相色譜-質譜聯用技術（GC-MS）檢測其揮發性化合物成分及相對含量，并對健康和物理損傷椰樹葉柄揮發物組分進行了比較分析。結果表明，健康葉柄共檢測出揮發性物質53種，包括烴類26種、腈類2種、酮類5種、酯類5種、茚類6種、醇類5種和其他物質4種，其中相對含量較高的5個成分為3a，4，4a，5，8，8a，9，9a-八氫-4，9：5，8-二亞甲基-1H-苯并[f]茚、丁基化羥基甲苯、L-α-松油醇、噠嗪和雙環戊二烯；物理損傷葉柄共檢測出揮發性物質51種，包括烴類25種、腈類5種、酮類5種、酯類6種、茚類5種、醇類3種和其他物質2種，其中相對含量較高的5個成分為3a，4，4a，5，8，8a，9，9a-八氫-4，9：5，8-二亞甲基-1H-苯并[f]茚、丁基化羥基甲苯、雙環[2.2.2]辛-5-烯-2-甲腈、α-松油醇和2，6-二甲基-4-氧雜三環[5.2.1.0（2，6）]癸-8-烯-3-酮。健康與物理損傷葉柄揮發物主要組分大體一致，在具體種類和含量上存在一定差異。研究結果可為揭示銹色棕櫚象成蟲寄主定位行為的化學通信機制及研制植物源引誘劑提供參考。

關鍵詞 椰子樹；氣相色譜-質譜聯用技術；植物揮發物；葉柄；物理損傷

中圖分類號 S31" "文獻標識碼 A

文章編號 1007-7731（2024）11-0059-05

Comparative analysis of volatile components in Cocos nucifera leaf under healthy and"physically damaged conditions

LIU Bo" " YAN Wei" " LIU Li

（Coconut Research Institute， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Wenchang 571339， China）

Abstract Cocos nucifera leaf petiole volatiles exhibit an attractive effect on the Rhynchophorus ferrugineu， and exploring the volatile components of petioles under different states could analyzed the directional behavior of this insect. In order to elucidate the volatile components released from healthy and physically damaged Cocos nucifera leaf petioles， this study employed headspace sampling to collect the volatiles. Gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS） was utilized to analyze the composition and relative abundance of volatile compounds， and a comparative analysis of the volatile components of healthy and physically damaged Cocos nucifera leaf petioles was conducted. The results indicated that a total of 53 volatile substances were detected in healthy petioles， including 26 hydrocarbons， 2 nitriles， 5 ketones， 5 esters， 6 indenes， 5 alcohols and 4 other compounds. Among them， the 5 components with higher relative abundances were 4，9：5，8-dimethano-1H-benz[f]indene， 3a，4，4a，5，8，8a，9，9a-octahydro-， Butylated Hydroxytoluene， L-.alpha.-Terpineol， Pyridazine， and Dicyclopentadiene. Physically damaged petioles emitted a total of 51 volatile substances， comprising 25 hydrocarbons， 5 nitriles， 5 ketones， 6 esters， 5 indenes， 3 alcohols and 2 other compounds. Among them， the 5 components with higher relative abundances were 4，9：5，8-dimethano-1H-benz[f]indene， 3a，4，4a，5，8，8a，9，9a-octahydro-， Butylated Hydroxytoluene， Bicyclo[2.2.2]oct-5-ene-2-carbonitrile， .alpha.-Terpineol， and 2，6-Dimethyl-4-oxatricyclo[5.2.1.0 （2，6）]dec-8-en-3-one. The volatiles emitted from physically damaged petioles were generally similar to those from healthy petioles in terms of major components， but there were still some differences in specific types and relative abundances. The research results could provide a reference for elucidating the chemical communication mechanisms underlying the host-location behavior of the Rhynchophorus ferrugineus and for the development of plant-based attractants.

Keywords Cocos nucifera; Gas chromatography-mass spectrometry; plant volatiles; petiole; physical damage

椰樹（Cocos nucifera L.）是棕櫚科椰屬的現生物種，廣泛分布于熱帶沿海地區。椰樹為單子葉多年生常綠喬木，是一種重要的熱帶木本油料作物，也是特色優勢熱帶作物，其產業是研究區產業發展重要組成部分，對當地經濟發展具有重要意義[1]。銹色棕櫚象[Rhynchophorus ferrugineus （Olivier，1790）]屬鞘翅目象蟲科，是一種危害椰子、油棕和椰棗等棕櫚植物的檢疫性有害生物，是棕櫚樹較具經濟破壞性的有害生物之一。銹色棕櫚象雌成蟲通常在樹干的傷口或裂縫處產卵，幼蟲孵化后鉆蛀樹干取食莖稈疏導組織，幼蟲取食新葉和生長點時，易造成植株死亡[2-3]。

昆蟲與植物在長期的協同進化過程中，形成了各種各樣的互作關系，其中昆蟲對寄主植物的定向行為是植物與昆蟲關系的核心[4-5]。昆蟲對寄主植物的定向行為包括昆蟲對遠距離寄主植物或生境的定向、到達寄主后對取食或產卵部位的識別和選擇、寄主對昆蟲取食或產卵等活動的調節控制[6-8]。在昆蟲對遠距離寄主植物或者生境的定向過程中，寄主植物揮發性信息化合物起著重要作用[9-10]。閻雄飛等[11]發現木棗、酸棗、狗頭棗和駿棗等5種棗樹揮發物對棗飛象有明顯吸引作用。鄭帥等[12]發現油菜品種CKE58和青雜5號釋放出的乙酸葉醇酯、十一醇、乙酸己酯和反-3-己烯-1-醇等揮發性物質對油菜莖象甲有明顯吸引作用。寄主揮發物的吸引力不僅介導了銹色棕櫚象的定位行為，而且能使害蟲識別出更易感的植物。在實驗室條件下的生物測定結果表明，銹色棕櫚象雌性更喜歡某些椰棗品種中的植物組織揮發物，在該寄主中可以發育地更好[13]。Gunawardena等[14]從椰子樹皮揮發物中鑒定了3-甲氧基-4-羥基苯乙烯和γ-壬內酯，其在嗅覺測定中具有很強的觸角電位（Electroantennogram，EAG）反應，對銹色棕櫚象具有一定的吸引力。臺風或人工修剪造成的葉柄損傷或割下的棕櫚組織對銹色棕櫚象成蟲有明顯的吸引作用[15]。本文采用頂空采集法收集健康椰子葉柄和物理損傷后椰樹葉柄處揮發物，利用氣相色譜-質譜聯用技術（Gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）測定其揮發性化合物成分及相對含量，分析了健康和物理損傷條件下椰樹葉柄揮發物組分的變化，探索對銹色棕櫚象的定向行為具有潛在影響的植物源成分。研究結果可為植物源引誘劑開發和研制提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試椰樹品種為海南高種綠椰，揮發物采集于中國熱帶農業科學院椰子研究所科研試驗基地。

1.2 揮發物的采集和鑒定方法

于椰子基地隨機選擇健康椰樹，利用動態頂空套袋法收集葉柄基部切口處釋放的揮發物，采樣時間7 h（9：00—16：00），并設置空白對照。采樣裝置主要包括QC-1B大氣采樣儀（北京市勞動保護科學研究所）、聚氟乙烯采樣袋（30 cm × 32 cm）、Tenax-TA吸附管（Φ0.6 cm × 12 cm）和活性碳過濾裝置。裝置各個部件用聚四氟乙烯管連接，形成一個密閉的系統。使用無色無味的聚乙烯采樣袋套住椰樹葉柄基部，袋子下端使用封口膜封緊，氣體流經的順序依次為大氣采樣儀、活性碳過濾裝置、采樣袋、吸附管和大氣采樣儀。氣體吸附管用2 mL正己烷（色譜純）洗脫，將洗脫液濃縮為1 mL樣品液，置于-10 ℃冰箱中保存，用于GC-MS鑒定。

采用安捷倫公司7890B-5977B氣相色譜-質譜聯用儀（GC-MS）進行揮發性物質鑒定。工作條件：色譜柱DB-5 DB-5（30.00 m×0.25 mm×0.25 μm），采用不分流進樣，進樣量1 μL，進樣溫度280 ℃，載氣為氦氣（99.999%），流量1 mL/min。起始溫度50 ℃，停留3 min，以10 ℃/min迅速升至300 ℃，保持5 min。接口溫度280 ℃，離子源溫度230 ℃，四級桿溫度150 ℃；電離方式EI+，70 eV；掃描方式為全掃描；質量范圍20～500 amu；化合物確定參考NIST 2014譜庫。

2 結果與分析

對健康椰子葉柄和物理損傷椰子葉柄揮發出的物質進行GC-MS檢測分析（表1）。結果表明，健康椰子葉柄和物理損傷植株椰子葉柄共檢測出78種揮發性化合物。健康對照組椰子葉柄共檢測出53種揮發性化合物，主要包括烴類26種，相對含量占比47.50%；茚類6種，相對含量占比14.43%；醇類5種，相對含量占比10.90%；酮類5種，相對含量占比9.02%；酯類5種，相對含量占比為7.13%。其中，相對含量占比最高的5種揮發物成分依次為3a，4，4a，5，8，8a，9，9a-八氫-4，9：5，8-二亞甲基-1H-苯并[f]茚、丁基化羥基甲苯、L-α-松油醇、噠嗪和雙環戊二烯。物理損傷組共檢測出51種，主要包括烴類25種，相對含量占比38.60%；酯類6種，相對含量占比8.33%；茚類5種，相對含量占比14.11%；腈類5種，相對含量占比13.59%；酮類5種，相對含量占比10.20%。其中，相對含量占比最高的5種揮發物成分依次為3a，4，4a，5，8，8a，9，9a-八氫-4，9：5，8-二亞甲基-1H-苯并[f]茚、丁基化羥基甲苯、雙環[2.2.2]辛-5-烯-2-甲腈、α-松油醇和2，6-二甲基-4-氧雜三環[5.2.1.0（2，6）]癸-8-烯-3-酮。健康植株葉柄未檢出而物理損傷葉柄檢出的化合物25種，主要包括1-苯基-1-丁烯、雙環[2.2.2]辛-2-烯、2-氯雙環[2.2.2]辛-5-烯-2-甲腈、2-丙烯酸-6-甲基庚酯、[4.1.0]庚烷-2-羧酸雙環甲酯、6-氨基吲哚啉等物質。健康植株葉柄和物理損傷葉柄組均檢出的物質有26種，相對含量升高的物質主要包括1-乙基-3，5-二甲基苯、雙環[2.2.2]辛-5-烯-2-甲腈、異佛爾酮和2-乙基-1-己醇等，相對含量降低的物質主要為2-乙基-1，4-二甲基苯、丁基化羥基甲苯、十五烷、雙環戊二烯、5-甲基-3a，4，7，7a-四氫-4，7-甲橋異苯并呋喃-1，3-二酮和鄰苯二甲酸二甲酯等。

3 結論與討論

植食性昆蟲能夠利用寄主揮發物進行寄主定位，發現寄主并進行取食危害。植物在遭受物理損傷后相較于健康植物所釋放出的揮發性化合物在種類和相對含量上發生變化，植食性昆蟲更容易利用植物遭受物理損傷后的化合物進行寄主定位，從而找到寄主進行為害。本研究發現健康對照組椰子樹葉柄釋放出53種揮發物，以烴類為主，相對含量最高的5種揮發物成分依次為3a，4，4a，5，8，8a，9，9a-八氫-4，9：5，8-二亞甲基-1H-苯并[f]茚、丁基化羥基甲苯、L-α-松油醇、噠嗪和雙環戊二烯。受到物理損傷后的椰子樹葉柄釋放出的51種揮發物中烴類、茚類、腈類及酮類相對含量較高，其中1-乙基-3，5-二甲基苯、雙環[2.2.2]辛-5-烯-2-甲腈、異佛爾酮和2-乙基-1-己醇等物質在受到物理損傷后相對含量均有所升高，并新檢測出1-苯基-1-丁烯、雙環[2.2.2]辛-2-烯、2-氯雙環[2.2.2]辛-5-烯-2-甲腈、2-丙烯酸-6-甲基庚酯、[4.1.0]庚烷-2-羧酸雙環甲酯和6-氨基吲哚啉等多種化合物。這些化合物可能是銹色棕櫚象定位椰子的化學指紋譜中的相關物質，需要經過嗅覺行為生測試驗和田間誘捕試驗做進一步驗證。

本研究得出健康椰子葉柄和物理損傷葉柄的揮發性成分和其相對含量，可為銹色棕櫚象成蟲寄主定位行為的化學通信機制提供參考，還為研制對銹色棕櫚象具有引誘作用的植物源引誘劑提供參考，實現對銹色棕櫚象成蟲田間種群的可持續調控提供基礎數據支撐。目前，關于椰子揮發物的研究報道相對較少，蔣方一丁等[16]報道的健康椰子心葉揮發物以芳香烴和烯烴為主，這和本研究發現椰子樹葉柄的健康對照組釋放的揮發物結果類似。楊楠等[17]報道椰心葉甲對椰子揮發物有明顯的趨向作用，說明椰子揮發物中含有寄主定向的化合物，而究竟物理損傷的椰子是否能釋放出吸引椰心葉甲的化合物，則需要進一步研究。這說明椰子揮發物對椰子其他害蟲亦有明顯的引誘作用。

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（責編：張 蓓）