不同状态下蒙古栎干部挥发物的分析

张丽萍，程彬，张晓军，左彤彤，邹建军，孙伟

(1.白城市林业局，吉林白城 137000;2.吉林省林业科学研究院，吉林长春 130033)

在复杂的生态环境中，寄主植物挥发物为植食性昆虫识别和定位寄主提供了重要信息，在植食性昆虫的寄主选择行为中扮演着重要的角色［1］。寄主植物挥发物的单一或者混合组分的信号物质在天牛对寄主的识别过程中有着很重要的作用［2－4］。

蒙古栎Quercus mongolica是我国东北林区主要的次生林树种，近年来由于栗山天牛Massicus raddei(Blessig)的大面积猖獗危害，给蒙古栎造成了毁灭性的打击。栗山天牛是一种危害蒙古栎的蛀干害虫，主要危害中龄和成过熟天然林。目前的防治办法有伐除虫害木［5］、黑光灯诱集［6］以及利用花绒寄甲防治［7］。在化学生态方面的研究，只有王耀辉等［8］用水蒸馏法提取了2个不同树龄的蒙古栎叶样品，鉴定了挥发油成分和各组分的相对含量，对寄主挥发物的研究等方面未见报道。通过研究寄主植物对天牛趋性行为的影响寻找克制天牛的方法已成为生态防治的主要研究方向。作者对健康、机械损伤和受栗山天牛危害的蒙古栎干部的挥发物成分进行了定性定量分析，以期为下一步找到对栗山天牛有引诱作用的化学物质提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料 供试植物选自吉林省磐石市江南林场15～20年生的蒙古栎，分别选取健康、机械损伤和受栗山天牛危害3种状态的蒙古栎进行挥发物取样。采样袋为PET材质的保鲜袋(Bratenschlauch，Toppits，Minden，德国)。大气采样仪为北京市劳动保护研究所生产，QC-1型，属便携式气泵，单气路，气体流速为0.1～1.5 L/min，自动定时范围为0～60 min，1次充电可连续采样8 h。选用美国生产的吸附剂 Super-Q(80～100目，Alltech，Deerfield，Illinois，美国)。吸附柱内径4 mm，填塞35 mg Super-Q吸附剂。

1.2 试验方法 植物干部挥发物收集采用动态顶空活体吸附法。在距离地面1.5 m处用采样袋环形包裹植物树干，开口端密封，使树干内部成为一个密闭的环境。在采样袋上方插入通过活性炭过滤的Teflon管，下方也插入Teflon管与吸附管相连。然后用Teflon管与气体流量计的进气口连接，气体流量计的出气口用硅胶管连接活性炭，用脱脂棉密封插口，组成一个闭路系统，使过滤空气在袋内循环流动。通过这种动态捕集方式把植物挥发性物质带入吸附剂中。为减少污染，在开始采样前，先用大气采样仪把袋内空气抽干，然后再充进经活性炭过滤的空气，反复3次。当气体最后充到正常体积后，连接上述闭路系统开始采样。本系统还通过使收集装置的进气口直接与活性碳、出气口直接与吸附剂相连来减少污染。采样时间均为12:00—13:00，气体流速为200 mL/min，吸附管中的样品用500 μL色谱纯二氯甲烷淋洗。

1.3 样品分析 样品的分析鉴定在中国林业科学研究院气质联用实验室完成。分析条件:气谱为Finnigan Trace GC Ultra，质谱为Finnigna DSQ。用DB-5MS(30 m ×0.25 mm ID ×0.25 μm film-thickness，J＆W Scientific)毛细管柱进行分析。升温无分流进样，进样量为1 μL。柱温采取程序升温，起始温度为 60℃，保持 1 min;然后 5℃/min升至220℃，保持20 min。以99.999%高纯氦气作载气，柱气流量1.0 mL/min。气相色谱进样口温度是220℃，传输线温度是250℃，质谱(EI，70eV)离子源温度是200℃，检测器电压是1 150 V，发射电流是 300 μA。进样后 3 min Xcalibur Data System(Version 1.4)软件开始采集数据，全扫描质量数范围是25～460 amu。通过比对Nist 02谱库与标准化合物的质谱图及保留时间，对挥发物的各组分进行定性，根据峰面积对各挥发物组分进行相对定量。

2 结果

健康、机械损伤和受栗山天牛危害的蒙古栎干部的挥发物色谱图见图1。

图1 健康、机械损伤、受栗山天牛危害的蒙古栎挥发物的色谱图

从图1可以看出:位于最上方的健康木的挥发物的化学组分，相对于其他2种状态下，无论是峰高还是出峰的数量都较少;而位于最下方的受栗山天牛危害的蒙古栎的挥发性物质比其他2种状态下的挥发物的种类和数量都要多。蒙古栎干部挥发物在3种状态下主要成分的定性定量分析见表1。

3 讨论

植食性昆虫为找寻和准确定位寄主植物，会利用其中枢神经系统以高等级的时空分辨率来接收寄主植物的挥发物信息［6－9］。这种信息的特殊性可能通过寄主植物挥发物在质［3，10］或量［11，14］的不同来体现，或者通过寄主和非寄主植物组成成分的相对变化来体现［12］。GC-MS的分析表明，蒙古栎的挥发性物质主要由醇、烷、萜烯、酸和酯类构成，健康木的挥发性物质鉴定出10种组分，机械损伤木鉴定出17种组分，受栗山天牛危害的蒙古栎的挥发性物质鉴定出22种组分(表1)。从表中还可以看出，栗山天牛危害后和机械损伤后蒙古栎所释放的挥发物组分和含量与蒙古栎健康木相比发生了较大的变化，不仅挥发物的种类增多，而且含量也呈增大的趋势。机械损伤和虫害诱导木比健康木释放更多的挥发性物质吸引天牛与很多研究结果一致，如:受松材线虫危害的黑松比健康木的挥发性物质多5种组分，并证实交配后的松墨天牛趋向于虫害木［13］。从松树伐倒木上收集的主要成分为11种单萜烯与乙醇的混合物的挥发性物质对松墨天牛成虫以及角胫属Shirahoshizo象甲均具有良好的引诱活性［14］。

表1 不同状态下蒙古栎的成分及其相对含量

机械损伤、昆虫产卵或取食等因素诱导之后，植物挥发物的组成或比例都会发生变化。各种损伤诱导的植物挥发物与健康植物挥发物相比，无论在质上还是量上都有很大差异，所以更易成为植食性昆虫远距离识别寄主植物的信号物质［15－18］。植物挥发性次生物质的组分、特性、释放机理以及昆虫的化学感受器对植物挥发物的反映，对开发昆虫引诱剂或驱避剂提供方向，提出新的害虫防治策略［19］。利用植物源挥发性气味作引诱剂防治害虫已成为目前国内外研究的热点，所开发的一些引诱剂已在生产上得到应用［20－21］。根据野外观察，栗山天牛有趋向于虫害木的现象，我们推断可能是虫害诱导挥发物对栗山天牛的行为有调控作用，是虫害诱导新合成的物质还是含量增长的物质对栗山天牛有引诱作用，还有待于通过室内外的生物测定来进一步证实。

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