甘蔗和玉米不同生育時(shí)期葉片揮發(fā)物組成及其對亞洲玉米螟的電生理活性

蔣興川， 謝興偉， 董文霞， 肖 春，陳 斌， 嚴(yán)乃勝， 李 祥， 李正躍

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，農(nóng)業(yè)生物多樣性與病害控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南省農(nóng)業(yè)生物多樣性利用與保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明 650201）

研究報(bào)告
Research Reports

甘蔗和玉米不同生育時(shí)期葉片揮發(fā)物組成及其對亞洲玉米螟的電生理活性

蔣興川＃， 謝興偉＃， 董文霞， 肖 春，陳 斌， 嚴(yán)乃勝， 李 祥， 李正躍*

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，農(nóng)業(yè)生物多樣性與病害控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南省農(nóng)業(yè)生物多樣性利用與保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明 650201）

為了研究甘蔗和玉米不同生育時(shí)期葉片揮發(fā)物成分的差異及揮發(fā)物對亞洲玉米螟的電生理活性，采用溶劑漂洗法和氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）提取、分析了甘蔗（Saccharum of ficinarum）苗期、甘蔗莖伸長期、玉米（Zea mays）苗期、吐絲期葉片揮發(fā)物，并通過觸角電位技術(shù)測定了亞洲玉米螟對其中24種揮發(fā)物的電生理反應(yīng)。結(jié)果表明：甘蔗苗期、玉米苗期分別分離出45種、38種化合物，而甘蔗莖伸長期和玉米吐絲期分別鑒定出44種、42種化合物。甘蔗和玉米不同生育時(shí)期揮發(fā)物成分存在差異，其中在甘蔗和玉米不同生育時(shí)期葉片中均存在的化合物有25種，玉米特有化合物有4種，甘蔗特有化合物有12種。甘蔗和玉米不同生育時(shí)期揮發(fā)物種類主要包括萜類、綠葉氣味、醛類、酮類、酸類、醇類、酯類、酰胺類和烴類，且這些化合物的含量在甘蔗和玉米不同生育時(shí)期之間存在著差異，但均以烴類化合物的含量最高。亞洲玉米螟交配雌蛾對檢測的24種揮發(fā)物均可產(chǎn)生EAG反應(yīng)，表現(xiàn)出綠葉氣味＞萜類和醛類化合物＞酸類和烴類化合物的總體反應(yīng)趨勢，其中以順-3-己烯基乙酸酯的反應(yīng)相對值最大（145.91±5.43）；交配雌蛾的反應(yīng)相對值在同一類化合物（綠葉氣味除外）間差異不顯著，說明亞洲玉米螟對同一類化合物的嗅覺辨識能力較差。本研究結(jié)果為進(jìn)一步探明植物揮發(fā)物對亞洲玉米螟的行為影響奠定了基礎(chǔ)。

甘蔗； 玉米； 生育時(shí)期； 植物揮發(fā)物； 亞洲玉米螟； 觸角電位反應(yīng)

亞洲玉米螟（Ostrinia furnacalis Guenée），屬鱗翅目螟蛾科，是我國玉米螟的優(yōu)勢種［1］。其大發(fā)生年可使玉米減產(chǎn)30%以上，造成巨大損失［1］；同時(shí)其食性雜，寄主范圍廣，還可為害棉花、甘蔗、水稻、小麥等69種作物［2］。常規(guī)的化學(xué)防治方法不僅增加投入，而且污染環(huán)境，因此，尋找可持續(xù)防治的新途徑至關(guān)重要［3］。

農(nóng)作物合理間套作不但可以提高作物產(chǎn)量，而且可以有效控制害蟲種群，從而減輕作物的受害程度［4-5］。近年來，廣西、云南、海南等省逐漸開展甘蔗（Saccharum of ficinarum Linn.）、玉米（Zea mays Linn.）間作套種示范試驗(yàn)，并已獲得成功［6］，顯著提高了經(jīng)濟(jì)效益［7］。已有研究表明：間套作植物釋放的揮發(fā)物通過干擾害蟲的定向、交配、產(chǎn)卵等行為，影響昆蟲在作物上定居和繁殖，進(jìn)而影響其對作物的為害程度［8］。有關(guān)玉米揮發(fā)物組分的研究國內(nèi)外學(xué)者已有報(bào)道［9-10］；而對該間作套種模式下甘蔗不同生育時(shí)期葉片揮發(fā)物組成及其與玉米揮發(fā)物的差異未見報(bào)道，同時(shí)有關(guān)亞洲玉米螟對植物揮發(fā)物的觸角電位反應(yīng)的報(bào)道也較少。

本研究擬通過溶劑漂洗法分離甘蔗和玉米葉片揮發(fā)物，再利用氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）技術(shù)進(jìn)行鑒定分析，并通過觸角電位（electroantennogram，EAG）技術(shù)測定成蟲對揮發(fā)物成分的觸角電位反應(yīng)，明確對成蟲起重要電生理作用的揮發(fā)物，以期為進(jìn)一步研究這些物質(zhì)對亞洲玉米螟行為的影響奠定基礎(chǔ)，為利用化學(xué)生態(tài)防治亞洲玉米螟提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試植物

甘蔗（‘新臺糖22號’）和玉米（‘會(huì)單4號’）均為云南常用的種植品種，采用包家愛等［11］的種植方法，并稍作改進(jìn)：甘蔗在光照培養(yǎng)箱中催芽10 d后，選取長勢一致的甘蔗芽隔行種植于溫室內(nèi)，行距1 m，株距25 cm，種植后覆蓋地膜；30 d后在光照培養(yǎng)箱中催芽玉米，并于5 d后選取長勢一致的玉米芽隔行與甘蔗間作，行距1 m，株距25 cm，種植后覆蓋地膜。試驗(yàn)期間不噴灑任何農(nóng)藥，植物長勢良好。

1.1.2 供試蟲源

亞洲玉米螟采自云南農(nóng)業(yè)大學(xué)后山農(nóng)場玉米試驗(yàn)田，室內(nèi)采用宋彥英等［12］的半人工飼料在溫度（26±1）℃、相對濕度（70±10）%、光周期L∥D＝14 h∥10 h的人工氣候箱內(nèi)連續(xù)飼養(yǎng)多代，成蟲飼以10%蜂蜜水。觸角電位試驗(yàn)選取羽化正常、健康、能正常飛行的已交配2～3日齡雌蛾。

1.2 方法

1.2.1 甘蔗、玉米不同生育時(shí)期葉片揮發(fā)物的收集

大量研究表明單種時(shí)甘蔗苗期、莖伸長期和玉米苗期、吐絲期的蟲害發(fā)生較嚴(yán)重［13-16］，故選擇甘蔗、玉米上述生育期葉片進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)過程中，甘蔗和玉米苗期的葉片在同一天進(jìn)行漂洗，甘蔗莖伸長期和玉米吐絲期的葉片漂洗也在同一天完成。溶劑漂洗法參照Udayagiri和Mason的方法［17］，并稍作改進(jìn)：試驗(yàn)時(shí)剪取、稱量100 g健康葉片帶回實(shí)驗(yàn)室，在3個(gè)存有50 mL二氯甲烷（色譜純，99.99%）的燒杯中依次漂洗葉片5～10 s，然后將漂洗液用濾紙過濾2遍，再加入辛烷和壬酸乙酯各300 ng作為內(nèi)標(biāo)，用氮吹法濃縮至100μL后，在氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀中進(jìn)行分析檢測。試驗(yàn)過程中取等量的二氯甲烷放在燒杯中作對照，等待測葉片漂洗結(jié)束后，將對照二氯甲烷采用相同方法過濾、濃縮、檢測。上述所有試驗(yàn)操作均在存有冰塊的冰盒中進(jìn)行，處理和對照各設(shè)4次重復(fù)。

1.2.2 甘蔗、玉米不同生育時(shí)期葉片揮發(fā)物的分離和鑒定

采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀對漂洗液進(jìn)行分析。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀條件：色譜柱為HP-5毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm×0.25μm），起始溫度40℃，3℃／min升溫至80℃，再以5℃／min升溫至260℃，保持10 min；柱前壓100 kPa，載氣為高純氮?dú)猓魉? m L／min，分流進(jìn)樣，分流比是10∶1，進(jìn)樣量2μL；EI離子源，電子能量70eV，質(zhì)子掃描范圍35～500 amu，四級桿溫度150℃，離子源溫度230℃，接口溫度250℃，柱壓100 kPa。通過核對標(biāo)準(zhǔn)譜庫（Wiley7n.l）與標(biāo)準(zhǔn)化合物的質(zhì)譜圖，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化合物的保留時(shí)間對揮發(fā)物組分進(jìn)行定性，通過內(nèi)標(biāo)法對各組分進(jìn)行定量。

1.2.3 亞洲玉米螟成蟲對植物揮發(fā)物的觸角電位反應(yīng)

選取甘蔗、玉米大多數(shù)生育期均存在的揮發(fā)物的標(biāo)準(zhǔn)化合物（見表2），配成5×10－3g／mL的石蠟油溶液。觸角電位反應(yīng)參照張穎等的方法［3］，并稍作改進(jìn)：將亞洲玉米螟雌成蟲的觸角由基部剪下，去除端部2個(gè)鞭節(jié)后與觸角電位儀連接；取20μL待測樣品溶液，均勻涂在濾紙條（6.0 cm×0.5 cm）上，立即將濾紙條放入巴斯德管內(nèi)，然后將巴斯德管連接在刺激氣流上。測量時(shí)，刺激氣流的流量為1 150 mL／min，連續(xù)氣流的流量為850 m L／min；待基線穩(wěn)定后給予刺激，用腳踏板人為控制刺激，保持每次刺激時(shí)間為0.2 s，連續(xù)2次刺激的時(shí)間間隔為30 s以上。同一根觸角中待測樣品的順序?yàn)槭灒?次）、反-2-己烯-1-醛（3次）、待測化合物（3次）、石蠟（1次），其中石蠟為對照，反-2-己烯-1-醛為參照化合物，反-2-己烯-1-醛和待測化合物的濃度相同且每測1根觸角后互換檢測順序。每頭成蟲取用1根觸角，每個(gè)樣品重復(fù)15根觸角。得到的EAG信號經(jīng)放大器（Syntech CS-55）放大，展示于示波器上，并通過Syntech公司提供的軟件對各樣品的EAG反應(yīng)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化校正，EAG反應(yīng)相對值＝（樣品的反應(yīng)值－對照的反應(yīng)值）／（參照物的反應(yīng)值－對照的反應(yīng)值）×100%［18］。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS 17.0軟件進(jìn)行分析，利用Duncan氏新復(fù)極差法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘蔗、玉米在不同生育時(shí)期葉片揮發(fā)物組成

甘蔗和玉米葉片共分離出62種化合物，其中甘蔗苗期、玉米苗期分別分離出45種、38種化合物；而甘蔗莖伸長期、玉米吐絲期分別鑒定出44種、42種化合物（圖1，表1）。在甘蔗和玉米不同生育時(shí)期葉片中均存在的化合物有25種，而甘蔗特有化合物包括十二醛、十四烷酸異丙酯、1-十八碳烯、1-十九碳烯、十八烷酸甲酯、十八碳二烯酸乙酯、十八酰胺和2-二十五烷酮等12種物質(zhì)，玉米特有化合物為異長葉烯、9-十八碳烯酸、對甲氧基桂酸-2-乙基己酯及4，8，12，16-四甲基十七烷基-4-內(nèi)酯（圖1，表1）。

2.2 甘蔗、玉米不同生育時(shí)期葉片的各類揮發(fā)物總量

甘蔗、玉米不同生育時(shí)期葉片釋放的揮發(fā)物種類和各組分含量存在差異（表1）。甘蔗和玉米不同生育時(shí)期揮發(fā)物種類主要包括綠葉氣味、萜類和脂肪族化合物；其中脂肪族化合物含量豐富，又包括醛類、酮類、酸類、醇類、酯類、酰胺類和烴類，且以烴類化合物的含量最高，所占比例均大于50%，顯著高于其他種類化合物。其中苗期玉米葉片中烷烴類化合物含量最高，達(dá)（13 141.69±549.62）ng（表1）。

隨著甘蔗的生長，萜類、脂肪族化合物酮類、酸類的含量逐漸增加，綠葉氣味、脂肪族化合物醛類、醇類、酯類的含量逐漸降低，且這些物質(zhì)在甘蔗苗期和莖伸長期間差異顯著（P＜0.05）；而脂肪族化合物酰胺類、烴類含量在甘蔗不同生育期間差異不顯著（表1）。而隨著玉米的生長，萜類、脂肪族化合物酮類、酸類、酯類、酰胺類的含量逐漸增加，綠葉氣味、脂肪族化合物醛類、烴類的含量逐漸降低，且這些物質(zhì)的含量在玉米苗期和吐絲期間存在顯著差異（P＜0.05）；脂肪族化合物中的醇類化合物含量在玉米不同生育期間差異不顯著。除部分采樣時(shí)間的綠葉氣味、萜類、脂肪族化合物醛類、酰胺類、烴類外，相同采樣時(shí)間下甘蔗、玉米葉片中同一類化合物的總量間均存在顯著差異（P＜0.05）。

圖1 甘蔗、玉米不同生育時(shí)期葉片揮發(fā)物的GC-MS圖Fig.1 The GC-MSgraphs of volatiles emitted from leaves of sugarcane and corn during different growth stages

2.3 甘蔗、玉米不同生育時(shí)期葉片中揮發(fā)物各組分含量

2.3.1 甘蔗、玉米不同生育時(shí)期葉片中綠葉氣味、萜類化合物各組分含量

綠葉氣味包括順-3-己烯-1-醇、順-3-己烯基乙酸酯，其中順-3-己烯-1-醇的含量均低于10.00 ng，且其含量在甘蔗、玉米不同生育期葉片間差異不顯著；隨著植物的生長，甘蔗、玉米中順-3-己烯基乙酸酯的含量均下降，且其含量在同一種植物不同生育期間差異顯著（P＜0.05），而在同一采樣時(shí)間下兩種植物間差異不顯著（表1）。

表1 甘蔗、玉米不同生育時(shí)期葉片釋放的揮發(fā)物各組分含量1）Table 1 Component quantities of different compounds from leaves of sugarcane and corn in different growth stages

續(xù)表1 Table 1（Continued）

續(xù)表1 Table 1（Continued）

萜類化合物含有異長葉烯、α-松油醇、α-柏木醇和新植二烯這4種物質(zhì)，其中異長葉烯僅在玉米苗期葉片中存在，其含量為（6.70±0.36）ng；新植二烯在甘蔗莖伸長期和玉米吐絲期中均存在，但兩者差異不顯著（表1）。

2.3.2 甘蔗、玉米不同生育時(shí)期葉片中醛類、酮類化合物各組分含量

醛類化合物包括壬醛、癸醛、十一醛、十二醛、十三醛這5種化合物，其中十一醛、十二醛、十三醛的含量均低于10.00 ng，且僅在苗期葉片中出現(xiàn)；在同一種植物中壬醛、癸醛的含量均隨著植物的生長而減少，如甘蔗莖伸長期葉片中癸醛的含量為（130.09 ±6.99）ng，是苗期的32.60%（表1）。在同一采樣時(shí)間下，甘蔗葉片中癸醛的含量均高于其在玉米葉片中的含量，且癸醛的含量在兩種植物間存在顯著差異（P＜0.05）。

酮類化合物含有香葉基丙酮、6，10，14-三甲基-2-十五烷酮、2-二十五烷酮，其中2-二十五烷酮僅在甘蔗中出現(xiàn)，且其在甘蔗莖伸長期的含量顯著高于在苗期的含量（P＜0.05）。除6，10，14-三甲基-2-十五烷酮的含量在甘蔗莖伸長期和玉米吐絲期間差異不顯著外，同一采樣時(shí)間下其余物質(zhì)的含量在兩種植物間差異顯著（P＜0.05，表1）。

2.3.3 甘蔗、玉米不同生育時(shí)期葉片中酸類、醇類化合物各組分含量

酸類化合物包括10種物質(zhì)，且各物質(zhì)含量在甘蔗、玉米不同生育期存在著差異（表1）。壬酸、癸酸、十二烷酸、十四烷酸這4種物質(zhì)在甘蔗和玉米不同生育期中均存在；其中，除癸酸外，同一采樣時(shí)間下其余物質(zhì)的含量在兩種植物間差異顯著（P＜0.05，表1）。辛酸僅在甘蔗、玉米苗期出現(xiàn)，且含量較低；而9-十八碳烯酸僅在玉米吐絲期出現(xiàn)（表1）。十五烷酸、順-7-十六碳烯酸、十六烷酸僅在甘蔗莖伸長期和玉米吐絲期出現(xiàn)，且在甘蔗莖伸長期的含量均顯著高于其在玉米吐絲期的含量（P＜0.05）；其中十六烷酸在兩種植物中的含量均顯著高于酸類的其他物質(zhì)，如其在甘蔗葉片中含量達(dá)（2 242.27± 120.56）ng（表1）。

醇類化合物包括2-乙基己醇、1-十六烷醇和十八烷醇，但這3種物質(zhì)在甘蔗莖伸長期均未被檢測出；且同一采樣時(shí)間下1-十六烷醇、十八烷醇的含量在兩種植物間差異顯著（P＜0.05，表1）；其中1-十六烷醇的含量均較高，其占醇類物質(zhì)的比例均高于50.00%。

2.3.4 甘蔗、玉米不同生育時(shí)期葉片中酯類、酰胺類化合物各組分含量

在6種酯類物質(zhì)中，十六烷酸甲酯在甘蔗、玉米不同生育期均存在，且含量均高于100.00 ng；4，8，12，16-四甲基十七烷基-4-內(nèi)酯僅在玉米苗期和吐絲期存在，且其含量在玉米兩個(gè)生育期間存在顯著差異（P＜0.05，表1）。另外4種物質(zhì)僅在一種植物的特定生育期出現(xiàn)。

酰胺類化合物含有十六酰胺、順-9-十八碳烯酰胺、十八酰胺、順-13-二十二碳烯酰胺這4種物質(zhì)；其中順-9-十八碳烯酰胺在甘蔗、玉米不同生育期均存在，其在甘蔗苗期的含量顯著高于其在玉米苗期的含量（P＜0.05）。順-13-二十二碳烯酰胺僅存在于甘蔗莖伸長期和玉米吐絲期，且其含量依次為（2 283.25±122.76）ng、（2 480.92±133.39）ng。

2.3.5 甘蔗、玉米不同生育時(shí)期葉片中烴類化合物各組分含量

在甘蔗、玉米不同生育期葉片中，烴類化合物的種類最多，達(dá)25種；其中十四烷、環(huán)十四烷、1-十八碳烯等6種物質(zhì)僅在甘蔗莖伸長期出現(xiàn)，而十五烷、十六烷、二十烷這3種物質(zhì)存在于除玉米吐絲期外的其他3個(gè)生育期（表1）。在甘蔗、玉米不同生育期均存在的15種化合物中，二十七烷和二十九烷相對較高，其含量均高于1 000.00 ng（表1）；其中二十九烷在烴類物質(zhì)中的含量最高，且在同一采樣時(shí)間下，其在玉米葉片中的含量顯著高于在甘蔗葉片中的含量（P＜0.05）；如二十九烷在玉米苗期葉片中的含量為（4 678.34±251.54）ng，是其在甘蔗苗期的3.64倍。

2.4 亞洲玉米螟交配雌蛾對不同化合物的EAG反應(yīng)

亞洲玉米螟交配雌蛾對包括參照物反-2-己烯-1-醛在內(nèi)的25種化合物均能產(chǎn)生EAG反應(yīng)，其反應(yīng)值為0.1～0.7 m V，且均顯著高于對照液體石蠟的反應(yīng)值（P＜0.05）；其中對參照物反-2-己烯-1-醛的EAG反應(yīng)值為（0.574±0.086）m V。而在這些化合物中，α-柏木醇、癸醛、壬酸、十四烷酸、十六烷酸、十六烷、十七烷、二十一烷、二十二烷、二十四烷、二十六烷、二十八烷、二十九烷、三十烷等物質(zhì)的含量在同一采樣時(shí)間下的兩種植物間均差異顯著（P＜0.05，表1）。

亞洲玉米螟交配雌蛾對綠葉氣味的EAG反應(yīng)值較大，對萜類和醛類化合物的反應(yīng)居中，對酸類和烴類化合物的反應(yīng)值較??；其中，交配雌蛾對順-3-己烯基乙酸酯的反應(yīng)相對值最大（145.91%± 5.43%），而對二十四烷的反應(yīng)相對值最?。?5.07% ±2.13%）（表2）。方差分析結(jié)果顯示，交配雌蛾對同一類化合物（綠葉氣味除外）的反應(yīng)相對值的差異均未達(dá)到顯著水平（P＞0.05），說明亞洲玉米螟對同一類化合物的辨識能力較差。

表2 亞洲玉米螟交配雌蛾對不同化合物的EAG反應(yīng)相對值1）Table 2 The relative EAG values of mated female Ostrinia furnacalis to 24 compounds

3 討論

昆蟲與植物揮發(fā)性物質(zhì)的關(guān)系一直是昆蟲學(xué)和害蟲防治學(xué)研究的重要內(nèi)容之一，植物揮發(fā)物按照生物合成途徑的不同，主要分為綠葉性氣味化合物、萜類化合物和芳香族化合物等；而玉米的上述化合物依次由脂氧合酶途徑、類異戊二烯途徑和莽草酸途徑這3個(gè)途徑合成［19-21］。

通過溶劑漂洗法和氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，在玉米苗期和吐絲期分別鑒定出38種、42種化合物，與其他學(xué)者的結(jié)果存在著差異。例如Buttery和Ling從玉米上提取出包括順-3-己烯-1-醇和順-3-己烯基乙酸酯在內(nèi)的24種化合物［9］；而尹姣等在玉米苗上共分離出順-3-己烯-1-醇、順-3-己烯基乙酸酯和十七烷等13種化合物［10］；這可能是由于收集方法及玉米品種的不同，導(dǎo)致結(jié)果也存在一定的差異。國內(nèi)外有關(guān)甘蔗葉片揮發(fā)物提取的研究未見報(bào)道，而關(guān)于莖稈揮發(fā)物提取的研究也較少。Perez等利用Porapak Q吸附劑從甘蔗莖稈中提取出乙酸乙酯、丙酸乙酯和丁酸乙酯等10種化合物［22］；隨后Rochat等通過SPME方法在甘蔗莖稈中分離出乙醛、乙醇和丙酸乙酯等17種化合物［23］。本文首次利用溶劑漂洗法提取出了葉片表面的次生代謝產(chǎn)物，并在甘蔗苗期和莖伸長期依次分離出45種、44種化合物。

不同生育時(shí)期玉米的揮發(fā)物不同，同樣甘蔗揮發(fā)物在不同生育時(shí)期也存在差異；這與Agelopoulos等關(guān)于馬鈴薯不同生育時(shí)期揮發(fā)物存在差異的結(jié)果一致［24］。這可能是植物的生長發(fā)育和各種環(huán)境選擇壓相互作用導(dǎo)致植物資源分配結(jié)果不同，從而使揮發(fā)物具有植物種類、品種和生育時(shí)期的特異性、多樣性和可變性的特點(diǎn)［25］。在甘蔗和玉米不同生育時(shí)期葉片中均存在順-3-己烯-1-醇、十四烷酸和二十九烷等25種化合物，這些物質(zhì)可能是禾本科植物分泌的一般性化合物，是由植物常見的生物合成途徑產(chǎn)生［25］；方差分析結(jié)果表明，這些物質(zhì)的含量在甘蔗、玉米上存在著差異，這可能是由于這2種植物對環(huán)境的適應(yīng)能力不同導(dǎo)致的。在甘蔗和玉米葉片漂洗結(jié)果中，玉米特有化合物為異長葉烯、9-十八碳烯酸、對甲氧基桂酸-2-乙基己酯及4，8，12，16-四甲基十七烷基-4-內(nèi)酯，而甘蔗特有化合物包括十八烷酸甲酯、十八碳二烯酸乙酯、十八酰胺和2-二十五烷酮等12種化合物；這些特異性植物揮發(fā)物可能是由植物次生代謝物裂解而產(chǎn)生的具有高度特異性的化合物，存在于有親緣關(guān)系的植物中［25］。這些揮發(fā)物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性是生物多樣性的組成部分，也是長期生物進(jìn)化的結(jié)果。

研究結(jié)果表明玉米或者甘蔗不同生育時(shí)期的綠葉性氣味化合物存在著差異，可能是由于該物質(zhì)的合成與寄主植物葉片的幼嫩程度相關(guān)。甘蔗和玉米葉片的萜烯類化合物含量均較低，可能是由于該化合物與植物的抗性相關(guān)，在植物間接防御反應(yīng)中起重要作用，未受蟲害的植株釋放量較少［26］；當(dāng)植物受到蟲害誘導(dǎo)時(shí)，釋放量會(huì)大幅度增加［27］。

昆蟲的嗅覺在昆蟲的寄主定位、取食、求偶及產(chǎn)卵場所的選擇等方面具有重要意義，其嗅覺感受器主要分布在觸角上［28］，而觸角電位技術(shù)是直接檢測昆蟲對揮發(fā)物化學(xué)信號反應(yīng)的電生理方法。本研究結(jié)果表明亞洲玉米螟交配雌蛾對綠葉氣味的EAG反應(yīng)值較大，這與付曉偉等的研究結(jié)果一致［29］；可能是由于綠葉氣味引起了昆蟲尋找食物和產(chǎn)卵場所等的欲望反應(yīng)，可作為昆蟲遠(yuǎn)距離定位的線索［29］。Huang等的研究發(fā)現(xiàn)綠葉氣味順-3-己烯-1-醇能引起亞洲玉米螟雌成蟲的電生理反應(yīng)［30］，這與本文的研究結(jié)果一致；且順-3-己烯-1-醇對亞洲玉米螟幼蟲取食和成蟲產(chǎn)卵均有作用［30］。本研究中能引起亞洲玉米螟交配成蟲EAG反應(yīng)的十四烷酸、十六烷酸，被證明是對亞洲玉米螟產(chǎn)卵有驅(qū)避作用的玉米螟卵塊和幼蟲糞便中的主要成分［31-32］。雖然亞洲玉米螟對烴類化合物EAG反應(yīng)值較小，但有研究發(fā)現(xiàn)二十六烷、二十七烷、二十八烷、二十九烷等化合物對歐洲玉米螟［Ostrinia nubilalis（Hübner）］產(chǎn)卵有引誘作用［17］，由此推測這些來自葉片表面蠟質(zhì)層上的弱揮發(fā)物性烷烴類化合物可能是玉米螟近距離寄主定向行為、產(chǎn)卵行為等的信號物質(zhì)。

鑒于昆蟲與植物信息交流的復(fù)雜性，在明確甘蔗、玉米葉片漂洗物成分、含量及其對亞洲玉米螟EAG反應(yīng)影響的基礎(chǔ)上，下一步將通過室內(nèi)生物測定和田間試驗(yàn)確定各活性物質(zhì)對亞洲玉米螟行為的影響，在此基礎(chǔ)上篩選出適宜的植物信息素引誘劑或者驅(qū)避劑，對亞洲玉米螟進(jìn)行無污染生態(tài)控制。

4 結(jié)論

甘蔗和玉米不同生育時(shí)期揮發(fā)物種類主要包括萜類、綠葉氣味、醛類、酮類、酸類、醇類、酯類、酰胺類和烴類，且這些化合物的含量在甘蔗和玉米不同生育時(shí)期之間存在著差異。亞洲玉米螟交配雌蛾對檢測的24種揮發(fā)物均可產(chǎn)生EAG反應(yīng)，表現(xiàn)出綠葉氣味＞萜類和醛類化合物＞酸類和烴類化合物的總體反應(yīng)趨勢，且其對同一類化合物的嗅覺辨識能力較差。

參考文獻(xiàn)

［1］ 全國玉米螟綜合防治研究協(xié)作組.我國玉米螟優(yōu)勢種的研究［J］.植物保護(hù)學(xué)報(bào)，1988，15（3）：145-152.

［2］ 王振營，魯新，何康來，等.我國研究亞洲玉米螟歷史、現(xiàn)狀與展望［J］.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，31（5）：402-412.

［3］ 張穎，付曉偉，趙國強(qiáng)，等.蕉藕與幾個(gè)玉米品種對亞洲玉米螟產(chǎn)卵的誘集作用［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2010，30（2）：408-415.

［4］ Risch S J.Intercropping as cultural pest control：prospects and limitations［J］.Environmental Management，1983，7（1）：9-14.

［5］ Zhu Y Y，Chen H R，F(xiàn)an J H，et al.Genetic diversity and disease control in rice［J］.Nature，2000，406：718-722.

［6］ 侯本軍，林力，王敏芬，等.套種玉米對甘蔗的影響及經(jīng)濟(jì)效益分析［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012（15）：9-10，13.

［7］ 李曲，鐘東凱，林家貴.甘蔗套種玉米高產(chǎn)栽培技術(shù)［J］.農(nóng)技服務(wù)，2009，26（9）：4，6.

［8］ 董文霞，徐寧，肖春.作物多樣性種植對植食性昆蟲行為的影響［J］.應(yīng)用昆蟲學(xué)報(bào)，2013，50（4）：1133-1140.

［9］ Buttery R G，Ling L C.Corn leaf volatiles：Identification using Tenax trapping for possible insect attractants［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，1984，32（5）：1104-1106.

［10］尹姣，曹雅忠，羅禮智，等.草地螟對寄主植物的選擇性及其化學(xué)生態(tài)機(jī)制［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2005，25（8）：1844-1852.

［11］包家愛，林琳.甘蔗間套種鮮食玉米的可行性及關(guān)鍵技術(shù)［J］.廣西農(nóng)學(xué)報(bào)，2011，26（3）：29-31，35.

［12］宋彥英，周大榮，何康來.亞洲玉米螟無瓊脂半人工飼料的研究與應(yīng)用［J］.植物保護(hù)學(xué)報(bào)，1999，26（4）：324-328.

［13］吳銀明，彭克智，黃久凱，等.攀西地區(qū)甘蔗苗期病蟲害的發(fā)生、危害及防治建議［J］.四川甘蔗，1991（1）：46-51.

［14］郭良珍，馮榮楊，梁恩義，等.甘蔗螟蟲發(fā)生危害與藥劑防治［J］.植物保護(hù)，2000，26（1）：23-25.

［15］田翠.魯南地區(qū)夏玉米苗期蟲害危害特征與防治對策［J］.山東省農(nóng)業(yè)管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，29（1）：153，181.

［16］王振營，何康來，文麗萍，等.特用玉米及其病蟲害發(fā)生與防治對策［J］.植物保護(hù)，2003，29（3）：12-14.

［17］Udayagiri S，Mason C E.Epicuticular wax chemicals in Zea mays influence oviposition in Ostrinia nubilalis［J］.Journal of Chemical Ecology，1997，23（7）：1675-1687.

［18］付曉偉，郭線茹，羅梅浩，等.煙夜蛾和棉鈴蟲對高濃度煙草揮發(fā)物的電生理和行為反應(yīng)［J］.昆蟲學(xué)報(bào)，2008，51（9）：902-909.

［19］Matsui K.Green leaf volatiles：Hydroperoxide lyase pathway of oxylipin metabolism［J］.Current Opinion in Plant Biology，2006，9（3）：274-280.

［20］Tholl D.Terpene synthases and the regulation，diversity and biological roles of terpene metabolism［J］.Current Opinion in Plant Biology，2006，9（3）：297-304.

［21］Pichersky E，Noel J P，Dudareva N.Biosynthesis of plant volatiles：Nature’s diversity and ingenuity［J］.Science，2006，311（5762）：808-811.

［22］Perez A L，Campos Y，Chinchilla C M，et al.Aggregation pheromones and host kairomones of west Indian sugarcane weevil，Metamasius hemipterus sericeus［J］.Journal of Chemical Ecology，1997，23（4）：869-888.

［23］Rochat D，Meillour P N L，Esteban-Duran J R，et al.Identification of pheromone synergists in American palm weevil，Rhynchophorus palmarum，and attraction of related Dynamis borass［J］.Journal of Chemical Ecology，2000，26（1）：155-187.

［24］Agelopoulos N G，Chamberlain K，Pickett J A.Factors affecting volatile emissions of intact potato plants Solanum tuberosum：Variability of quantities and stability of ratios［J］.Journal of Chemical Ecology，2000，26（2）：497-511.

［25］戴建青，韓詩疇，杜家緯.植物揮發(fā)性信息化學(xué)物質(zhì)在昆蟲寄主選擇行為中的作用［J］.環(huán)境昆蟲學(xué)報(bào)，2010，32（3）：407-414.

［26］婁永根，程家安.蟲害誘導(dǎo)的植物揮發(fā)物：基本特性、生態(tài)學(xué)功能及釋放機(jī)制［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2000，20（6）：1097-1106.

［27］蔡曉明，孫曉玲，董文霞，等.蟲害誘導(dǎo)植物揮發(fā)物（HIPVs）：從誘導(dǎo)到生態(tài)功能［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2008，28（8）：3969-3980.

［28］Bruynede M，Baker T C.Odor detection in insects：volatile codes［J］.Journal of Chemical Ecology，2008，34（7）：882-897.

［29］付曉偉，郭線茹，羅梅浩，等.兩近緣種夜蛾對低濃度煙草揮發(fā)物的觸角電位反應(yīng)［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2009，29（6）：2962-2970.

［30］Huang C H，Yan F M，Byers J A，et al.Volatiles induced by the larvae of the Asian corn borer（Ostrinia furnacalis）in maize plants affect behavior of conspecific larvae and female adults［J］.Insect Science，2009，16（4）：311-320.

［31］Li G Q，Ishikawa Y.Oviposition deterrents in larval frass of four Ostrinia species fed on an artificial diet［J］.Journal of Chemical Ecology，2004，30（7）：1445-1456.

［32］Li G Q，Ishikawa Y.Oviposition deterrents from the egg masses of adzuki bean borer，Ostrinia scapulalis and Asian corn borer，O.furnacalis［J］.Entomologia Experimentalis et Applicata，2005，115（3）：401-407.

Leaf volatiles of sugarcane and corn during different growth stages and electroantennogram response of the Asian corn borer Ostrinia furnacalis to them

Jiang Xingchuan， Xie Xingwei， Dong Wenxia， Xiao Chun，Chen Bin， Yan Naisheng， Li Xiang， Li Zhengyue
（College of Plant Protection，Yunnan Agricultural University，Key Laboratory of Agro-Biodiversity and Pest Management，founded by Education Ministry of China，Yunnan Key Laboratory of Agro-Biodiversity and Conservation，Kunming 650201，China）

The volatile chemicals were collected by rinsing the leaves of sugarcane（Saccharum officinarum）and corn（Zea mays）with dichloromethane during different growth stages，and were analyzed by gas chromatographymass spectrometry（GC-MS）.The electro-physiological response of the Asian corn borer Ostrinia furnacalis to 24 selected volatile compounds was recorded by electroantennogram（EAG）.The results indicated that 45 and 38 compounds were identified in the seedling stage of the sugarcane and the corn，respectively，while 44 and 42 com-pounds were found in the stem elongation stage of the sugarcane and the corn silking stage，respectively.Among the identified compounds，25 compounds were found in both corn and sugarcane leaves during different stages. And 4 compounds were found only in the corn leaves，while 12 compounds were present merely in the sugarcane leaves.The volatiles from the leaves of sugarcane and corn were terpenoids，green leaves，aldehydes，ketones，acids，alcohols，esters，amides，and hydrocarbons，and their contents differed between corn and sugarcane during different stages.However，the content of hydrocarbons was the most both in sugarcane and corn.All of the 24 tested volatile compounds elicited EAG responses of mated female moths.The green leaf volatiles elicited strong response，and（Z）-3-hexenyl acetate elicited the largest EAG value.The terpenoids and aldehydes elicited moderate responses，and acids and hydrocarbons elicited weak responses.The EAG values of the mated females to the compounds of the same type（except green leaf volatiles）showed no differences，and it suggested that the Asian corn borer did not discriminate the compounds of the same type effectively by olfaction.The study provides the basis for exploring the effect of plant volatiles on the behaviors of the Asian corn borer on corn and sugarcane.

sugarcane（Saccharum officinarum）； corn（Zea mays）； growth stage； plant volatile； Asian corn borer（Ostrinia furnacalis）； electroantennogram（EAG）

S 435.132

A

10.3969／j.issn.0529-1542.2014.03.003

2013-10-08

2013-10-25

國家“973”計(jì)劃項(xiàng)目（2011CB100404）；云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)生科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基金項(xiàng)目（2013ZK031）

致 謝： 感謝中國科學(xué)院昆明植物研究所余珍老師在植物揮發(fā)物鑒定上給予的幫助。

*通信作者 E-mail：lizhengyue＠263.net

＃ 對本文同等貢獻(xiàn)，為并列第一作者。