誘導(dǎo)條件對(duì)新疆野蘋果樹揮發(fā)物釋放的影響

王 明，崔曉寧，孫可可，劉德廣

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 植物保護(hù)學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

蘋果小吉丁蟲屬鞘翅目(Coleoptera)吉丁蟲科(Buprestidae)窄吉丁屬(Agrilus)昆蟲，是一種重要的果樹蛀干害蟲，主要以幼蟲在枝條韌皮部和木質(zhì)部鉆蛀取食，破壞輸導(dǎo)水分及養(yǎng)分的組織，使枝條干枯死亡；其成蟲主要取食葉片補(bǔ)充營養(yǎng)，傳播植物病害[1-2]。據(jù)報(bào)道，蘋果、桃、梨、杏等薔薇科植物均為蘋果小吉丁蟲的寄主植物，該蟲在管理良好的果園中危害較小[3]。但近年來，由于蘋果小吉丁蟲(AgrilusmaliMatsumura)在新疆伊犁的野生蘋果林發(fā)生極為嚴(yán)重，使得這一世界重要的天然蘋果種質(zhì)基因庫資源面臨嚴(yán)重威脅，也將影響蘋果育種以及蘋果產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[4]。蘋果小吉丁蟲的危害具有隱蔽性，加之野果林分布區(qū)域地形復(fù)雜,常規(guī)的防治手段防效甚微(如打孔注藥或噴殺成蟲)[4]。因此，尋找更好的防治途徑是亟待解決的問題。

誘導(dǎo)(如蟲害、機(jī)械損傷等)產(chǎn)生的植物揮發(fā)物在昆蟲的化學(xué)通訊中起重要作用，能影響植食性昆蟲的寄主選擇、取食、交配等多種生理行為[5-6]。相關(guān)研究表明，榆紫葉甲(AmbrostomaquadriimpressumMotschulsky)危害誘導(dǎo)的家榆(UlmuspumilaL.)植株揮發(fā)物種類與健康植株存在顯著差異，其中芳樟醇、α-法尼烯和石竹烯等物質(zhì)對(duì)榆紫葉甲雌、雄成蟲均具有明顯的引誘活性[7]。當(dāng)白蠟樹(FraxinuschinensisRoxb)受到白蠟窄吉丁(AgrilusplanipennisFairmaire)取食危害后，其揮發(fā)性化學(xué)物的組成和含量會(huì)發(fā)生一定變化，從而對(duì)白蠟窄吉丁起直接或間接的防御作用[8-9]。此外，白蠟吉丁柄腹繭蜂(SpathiusagriliYang)對(duì)受害后的白蠟樹(FraxinuschinensisRoxb)具有顯著的趨性行為，猜測這可能與蟲害誘導(dǎo)所釋放的特定揮發(fā)物有密切聯(lián)系[10]。馬鈴薯(SolanumtuberosumL.)植株遭受機(jī)械損傷和馬鈴薯甲蟲(LeptinotarsadecemlineataSay)危害后，產(chǎn)生的揮發(fā)物反-2-己烯醛和反-2-己烯醇對(duì)馬鈴薯甲蟲具有十分強(qiáng)烈的持續(xù)引誘效果[11]。茶麗紋象甲(MyllocerinusaurolineatusVoss)危害茶樹(Camelliasinensis)能誘導(dǎo)揮發(fā)物順-3-己烯醛和乙酸葉醇酯的釋放，而其在茶麗紋象甲的寄主選擇過程中扮演著重要角色[12]?？傊οx類別、危害方式和植物種類等都會(huì)改變相關(guān)植物的“揮發(fā)物組分”，誘導(dǎo)產(chǎn)生的揮發(fā)物在昆蟲-植物化學(xué)通訊中的作用也不盡相同[13-14]。

另外，Greelman等[15]發(fā)現(xiàn)，茉莉酸甲酯(MeJA)是一種外源誘導(dǎo)性植物激素，具有誘導(dǎo)植物釋放特定揮發(fā)物的潛力。使用茉莉酸甲酯處理柿樹(DiospyroskakiThunb)后，柿樹體內(nèi)釋放出的揮發(fā)物組分對(duì)天敵昆蟲紅點(diǎn)唇瓢蟲(ChilocoruskuwanaeSilvestri)有強(qiáng)烈吸引作用，能顯著提高該瓢蟲對(duì)日本龜蠟蚧(CeroplastesjaponicusGreen)的生物防治效果[16]。其他研究也表明，茉莉酸甲酯處理會(huì)影響植物的生理功能，誘導(dǎo)植物“揮發(fā)物組分”發(fā)生改變，從而產(chǎn)生一定的抗蟲效果[17-18]。但MeJA能否同樣誘導(dǎo)野蘋果樹釋放特定有化學(xué)通訊功能的揮發(fā)物，這些揮發(fā)物能否用于減輕蘋果小吉丁蟲的危害，目前尚未見針對(duì)這些問題的研究報(bào)道。

聚類分析(如主成分分析等能夠根據(jù)揮發(fā)物的組成和含量將不同試驗(yàn)處理分開，并鑒定不同處理中特征性的揮發(fā)物)已成為探討揮發(fā)物組成特征與變化的有效和常用手段,通過該技術(shù)可以將試驗(yàn)獲得的眾多變量采用降維的方法轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)，從而進(jìn)一步探索這些數(shù)據(jù)中隱藏的信息及本質(zhì)規(guī)律[19-21]。因此，本研究對(duì)機(jī)械損傷、外源MeJA處理和蘋果小吉丁蟲成蟲危害后的新疆野蘋果(Malussieversii)植株以及健康植株的揮發(fā)物釋放情況進(jìn)行了比較，同時(shí)使用因子分析和聚類分析方法對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析，以期為開發(fā)新型植物源誘捕劑、加強(qiáng)對(duì)新疆野蘋果種質(zhì)資源保護(hù)及發(fā)展蘋果小吉丁蟲綠色防治策略提供相關(guān)的理論和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 供試?yán)ハx 2015年5月初，在新疆伊犁哈薩克族自治州新源縣野果林采集帶蟲野蘋果枝條，帶回實(shí)驗(yàn)室后將帶蟲枝條儲(chǔ)存在塑料收納箱(52 cm×40 cm×35 cm)內(nèi)，箱底鋪有3～4 cm厚的濕潤細(xì)沙(所用細(xì)沙需在70 ℃條件下烘干殺菌晾干后使用)。在實(shí)驗(yàn)室條件下待成蟲羽化，每天08:00、14:00及20:00 3個(gè)時(shí)段觀察并收集成蟲。塑料方盒(30 cm×24 cm×10 cm)細(xì)沙中插入新鮮的垂絲海棠枝條(每個(gè)枝條帶5～6枚葉片)，方盒頂部用帶若干小孔的塑料保鮮膜覆蓋，將收集的成蟲分雌雄接入方盒中，每盒飼養(yǎng)30～40頭成蟲，不定期更換新鮮葉片。所需試蟲從羽化1～3 d內(nèi)的成蟲中選取。試驗(yàn)條件為溫度(25±2) ℃，相對(duì)濕度(RH)(60±5)%，光周期(光/暗)16 h/8 h。

1.1.2 供試植物 2015年3月在西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝基地選擇長勢良好、高度10 cm左右的新疆野蘋果2年生健康苗木(種子來源于新疆伊犁野蘋果林)，分別栽植于直徑27 cm、高度17 cm的花盆內(nèi)。定期澆施營養(yǎng)液，加強(qiáng)蟲害水肥管理，確保其健康成長。

1.1.3 相關(guān)試驗(yàn)器材 固相微萃取探頭(65 μm DVB/PDMS,Supelco,Bellefonte,PA,USA)和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(TRACE 1310,Thermo Scientific,Waltham,MA,USA)。

1.2 揮發(fā)物的收集與鑒定

隨機(jī)選取高度(約25 cm)、大小、長勢一致且無機(jī)械損傷的盆栽健康新疆野蘋果幼苗12株，分為4組，每組3株。第1組不作任何處理，視為健康對(duì)照植株；第2組用打孔器在每個(gè)葉片上打1～2個(gè)孔，每株總共打10～15個(gè)孔，作為機(jī)械損傷處理[22]；第3組在植株上噴施0.1 mmol/L的茉莉酸甲酯[22](95% purity;Sigma-Aldrich,St.Louis,MO)溶液，噴霧12 h后用于試驗(yàn)；第4組放入養(yǎng)蟲罩(28 cm×28 cm×40 cm)中，每個(gè)養(yǎng)蟲罩內(nèi)放置1株新疆野蘋果幼苗，每株植株上接種20頭蘋果小吉丁成蟲(不分雌雄，成蟲大小、羽化時(shí)間盡量保持一致)[22]，成蟲接種前饑餓處理24 h，取食48 h后用于試驗(yàn)。揮發(fā)性氣味收集均安排在08:00至20:00進(jìn)行，每處理設(shè)3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)中使用1株野蘋果苗。采用相同方法收集空玻璃缸和鋁箔覆蓋的帶土無苗花盆中的揮發(fā)物作為空白對(duì)照。

揮發(fā)物的收集采用頂空-固相微萃取法(HS-SPME)。收集前，將鋁箔與玻璃缸用蒸餾水反復(fù)清洗3次，置于烘箱中在200 ℃條件下烘烤6～8 h備用。SPME手柄(65 μm DVB/PDMS,Supelco,Bellefonte,PA,USA)在首次使用前于250 ℃條件下老化3 h，后續(xù)使用前老化20 min即可。將事先處理好的新疆野蘋果幼苗放入玻璃缸內(nèi)，蓋上蓋子，插入老化好的SPME手柄，25 ℃下萃取40 min。萃取完成后，直接插入氣質(zhì)聯(lián)用儀頂空進(jìn)樣端口，250 ℃解吸10 min，無分流進(jìn)樣，載氣為高純氦氣(99.999%)，流速1.0 mL/min。色譜柱為HP-5MS毛細(xì)管柱(30 m×0.32 mm×0.25 μm;Agilent Technologies,Santa Clara,CA,USA)，初始柱溫40 ℃保持2 min，以8 ℃/min升溫至240 ℃，保持5 min。TIC檢測器，離子源溫度280 ℃，電離能70 eV，質(zhì)量掃描范圍45～500 u。

通過Xcalibur 2.2(ISQThermo Scientific,Waltham,MA,USA)軟件進(jìn)行原始數(shù)據(jù)采集，以外標(biāo)物乙酸庚酯(10 ng/μL)為參照，將質(zhì)譜圖和保留指數(shù)與NIST 2011譜庫提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來鑒定各揮發(fā)物組分，用峰面積歸一法對(duì)各物質(zhì)組分的相對(duì)含量進(jìn)行定量。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

利用Microsoft Office Excel 2007對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，利用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)整理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行因子分析(提取主成分)、方差分析和聚類分析，以探討各處理下?lián)]發(fā)物組分的特征。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理新疆野蘋果植株揮發(fā)物的組分及相對(duì)含量

對(duì)不同處理下新疆野蘋果植株的揮發(fā)物進(jìn)行收集和GC-MS分析，結(jié)果(表1)顯示，共收集到揮發(fā)性化合物58種，其中從健康植株收集到37種，從機(jī)械損傷植株收集到40種，從茉莉酸甲酯處理植株收集到32種，從蟲害植株收集到34種。收集到的58種揮發(fā)物可分為8類，包括酯類14種(24.14%)、萜烯類10種(17.24%)、醇類8種(13.79%)、醛類8種(13.79%)、烷烴類6種(10.34%)、酮類5種(8.62%)、醚類3種(5.17%)及其他化合物4種(6.90%)?？梢钥闯觯占降膿]發(fā)物以酯類、萜烯類、醇類和醛類為主。

表1 不同處理下新疆野蘋果植株釋放揮發(fā)物的質(zhì)譜分析結(jié)果Table 1 GC-MS analysis of volatiles released from Malus sieversii trees under different treatments

表1(續(xù)) Contiued table 1

注：表中數(shù)據(jù)為3次重復(fù)的平均值，“-”表示未檢測到此種揮發(fā)物組分。

Notes: Each value is the average of three repetitions,and “-”means non-detection.

從韋恩圖(圖1)和表1可以看出，健康植株特有的揮發(fā)物共3種，分別是柏木烯醇、庚醛、十二醛。機(jī)械損傷植株特有的揮發(fā)物共5種，分別是2-亞甲基-4-戊烯-1-醇、(順,反)-2-丁烯酸-3-己烯酯、5-乙基二氫-2(3h)-呋喃酮、十二烷基二乙二醇醚和香葉基乙烯基醚；茉莉酸甲酯處理植株特有的揮發(fā)物也是5種，分別是5,7-十二烷二炔-1,12-二醇、羥基香茅醇、左旋樟腦、α-衣蘭烯和三甲基乙酸香芹烯酯；蟲害植株特有的揮發(fā)物共4種，分別是十一烷醇、反-3-二十烯、二十二烷酸和反-13-十八碳烯酸。在健康與機(jī)械損傷植株共有而在另外2個(gè)處理不產(chǎn)生的揮發(fā)物有8種，分別是順-3-己烯-1-醇、3-己烯醛、苯甲醛、辛醛、丁酸-3-己烯酯、正戊酸苯酯、丙酸(2-甲基-2-乙基-3-羥己基)酯和對(duì)甲基苯甲酸(2-乙基己基)酯。在健康與茉莉酸甲酯植株共有而在另外2個(gè)處理不產(chǎn)生的揮發(fā)物有2種，分別是二十烷和癸醚。在健康與蟲害植株共有而在另外2個(gè)處理不產(chǎn)生的揮發(fā)物也有2種，分別是十二烷和順,順,順-1,4,6,9-十九碳四烯。在機(jī)械損傷與蟲害植株共有而在另外2個(gè)處理不產(chǎn)生的揮發(fā)物共2種，分別是4-己烯-1-醇乙酸酯和3-羥基月桂酸。在茉莉酸甲酯處理與蟲害植株共有而在另外2個(gè)處理不產(chǎn)生的揮發(fā)物僅有1種，是鄰傘花烴。在健康、機(jī)械損傷與茉莉酸甲酯處理植株中均收集到了α-羅勒烯，但在蟲害植株中卻未收集到。4種不同處理共有的揮發(fā)物共18種，分別是2,6-二甲基-7-辛烯-2-醇、壬醛、癸醛、十一醛、十四烷、十五烷、十六烷、丁酸丁酯、乙酸葉醇酯、乙酸芐酯、水楊酸甲酯、鳶尾酯、2-甲基-丙酸-3-羥基-2,4,4-三甲基戊基酯、苯甲酸(2-乙基己基)酯、芳樟醇、α-蒎烯、(順,反)-α-法尼烯和甘菊環(huán)。與健康植株相比，其他3個(gè)處理共收集到了21種新物質(zhì)，其中這3個(gè)處理中共有的新物質(zhì)僅4種，分別是α-異甲基紫羅蘭酮、植酮、石竹烯和2-甲基-順-4-十四烯。

從揮發(fā)物含量可以看出，4種處理之間揮發(fā)物含量存在顯著差異。與健康植株釋放的揮發(fā)物相比，機(jī)械損傷植株中順-3-己烯-1-醇、2-亞甲基-4-戊烯-1-醇、乙酸葉醇酯、4-己烯-1-醇乙酸酯、石竹烯等物質(zhì)含量有所增加，但1-辛烯-3-醇、癸醛、十五烷、十七烷、水楊酸甲酯、香葉基丙酮、α-羅勒烯、α-蒎烯、(順,反)-α-法尼烯、芳樟醇等物質(zhì)含量有所減少；茉莉酸甲酯處理植株中1-辛烯-3-醇、鳶尾酯、植酮、石竹烯、α-羅勒烯、α-蒎烯、(順,反)-α-法尼烯、芳樟醇、鄰傘花烴等物質(zhì)含量有所增加，但順-3-己烯-1-醇、3-己烯醛、十七烷、乙酸葉醇酯、香葉基丙酮、順,順,順-1,4,6,9-十九碳四烯等物質(zhì)含量有所減少；蘋果小吉丁蟲危害植株中1-辛烯-3-醇、十一烷醇、十六烷、鳶尾酯、水楊酸甲酯、4-己烯-1-醇乙酸酯、植酮、反-3-二十烯、(順,反)-α-法尼烯、芳樟醇、石竹烯等物質(zhì)含量有所增加，但順-3-己烯-1-醇、3-己烯醛、乙酸葉醇酯、丁酸-3-己烯酯、α-羅勒烯、α-蒎烯等物質(zhì)含量有所減少?？傮w上，與健康對(duì)照植株釋放的揮發(fā)物相比，其他3個(gè)處理植株中含量變化比較大的物質(zhì)主要包括順-3-己烯-1-醇、3-己烯醛、乙酸葉醇酯、丁酸-3-己烯酯、4-己烯-1-醇乙酸酯、植酮、反-3-二十烯、α-羅勒烯、α-蒎烯、(順,反)-α-法尼烯、芳樟醇、石竹烯等。與機(jī)械損傷植株釋放的揮發(fā)物相比，茉莉酸甲酯處理植株中的順-3-己烯-1-醇、2-亞甲基-4-戊烯-1-醇、3-己烯醛、十七烷、丁酸-3-己烯酯、4-己烯-1-醇乙酸酯和香葉基丙酮等物質(zhì)含量明顯減少，而1-辛烯-3-醇、十五烷、壬醛、鳶尾酯、左旋樟腦、植酮、α-羅勒烯和(順,反)-α-法尼烯等物質(zhì)含量有所增加；蘋果小吉丁蟲危害植株上的1-辛烯-3-醇、十五烷、十七烷、壬醛、水楊酸甲酯、鳶尾酯、香葉基丙酮、植酮、芳樟醇等物質(zhì)含量顯著增加，但2-亞甲基-4-戊烯-1-醇、乙酸葉醇酯、4-己烯-1-醇乙酸酯、α-羅勒烯等物質(zhì)含量顯著減少。

圖中數(shù)字以及百分?jǐn)?shù)分別表示處理間共有揮發(fā)物種類數(shù)量及占揮發(fā)物種類總數(shù)的百分比Numbers are amounts of shared volatiles between treatments and percentages to the total number of volatiles圖1 4種不同處理之間新疆野蘋果植株釋放揮發(fā)物差異韋恩圖Fig.1 Venn diagram of different volatiles released from Malus sieversii tress under four treatments

2.2 不同處理新疆野蘋果揮發(fā)物含量的主成分分析

由表2可以看出，第1主成分的特征值為21.84，貢獻(xiàn)率為37.65%；第2主成分的特征值為13.88，貢獻(xiàn)率為23.93%；第3主成分的特征值為11.33，貢獻(xiàn)率為19.53%。所提取的3個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率達(dá)到81.11%，表明這3個(gè)主成分解釋的信息量涵蓋了收集到的58種物質(zhì)總信息量的81.11%。

表2 因子分析中前3個(gè)主成分的特征值與貢獻(xiàn)率及方差分析結(jié)果Table 2 Eigenvalues and ratios of the first three principal components (PC) in factor analysis and their ANOVA results

注：對(duì)所提取的3個(gè)主成分得分值進(jìn)行單因素方差分析，并使用Tukey’s HSD檢驗(yàn)比較不同處理間的差異顯著性(P<0.05)。表中數(shù)據(jù)后標(biāo)不同小寫字母表示處理間差異顯著。

Notes: One way ANOVA was performed on the three principal components；Tukey’s HSD tests were then used for treatment mean separations (P<0.05)；Different lowercase letters indicate significant differences among treatments.

方差分析結(jié)果表明，在第1主成分上，機(jī)械損傷貢獻(xiàn)最大，茉莉酸甲酯處理次之，兩者均與其他2個(gè)處理之間存在顯著差異。在第2主成分上，蟲害處理貢獻(xiàn)最大，且與其他3組處理之間均差異顯著；茉莉酸甲酯處理貢獻(xiàn)也較大，顯著高于健康對(duì)照和機(jī)械損傷。在第3主成分上，健康對(duì)照貢獻(xiàn)最大，與其他3組處理之間均差異顯著；茉莉酸甲酯和蟲害處理之間差異不顯著，但兩者均與機(jī)械損傷處理差異達(dá)到顯著水平。

以第1主成分和第2主成分作為x軸和y軸做出58種揮發(fā)物的二維分布散點(diǎn)圖，結(jié)果見圖2。由圖2可以看出，所有8類物質(zhì)在4個(gè)象限均有分布，但是同一種類的物質(zhì)基本分布在同一象限, 并聚在一起。其中，萜烯類物質(zhì)主要分布在第4象限，如反-3-二十烯、α-蒎烯、(順,反)-α-法尼烯、石竹烯、芳樟醇等；醛類物質(zhì)在第1和第2象限均有分布，如3-己烯醛、苯甲醛、庚醛、辛醛和十二醛分布在第2象限，壬醛、癸醛和十一醛分布在第1象限；醇類物質(zhì)在4個(gè)象限均有分布，其中順-3-己烯-1-醇分布在第2象限；烷烴類主要集中分布于第1象限；酯類物質(zhì)主要集中分布于第1和第2象限，如水楊酸甲酯、乙酸葉醇酯分別分布在第1和第2象限；酮類物質(zhì)如香葉基丙酮、植酮，分別分布在第3和第1象限。

數(shù)字編碼1-58對(duì)應(yīng)的化合物見表1The coding of 1-58 in this figure is the same as Table 1圖2 新疆野蘋果植株揮發(fā)物在前2個(gè)主成分上的二維分布散點(diǎn)圖Fig.2 Scatter plot of different volatiles of Malus sieversii trees based on the first two principal components

從圖3可以看出，健康處理和茉莉酸甲酯處理植株處于二維分布圖的右下方，且兩者距離較近，未出現(xiàn)重疊，表明2組處理在揮發(fā)物的種類和含量上雖有共同特點(diǎn)，但也有一定區(qū)別。其他2組處理分別處于二維分布圖的左下方和右上方，且距離較遠(yuǎn)，表明兩者之間差異十分顯著。除機(jī)械損傷處理外，其余3個(gè)處理均分布在二維分布圖的右方，但是三者之間未出現(xiàn)重疊，且有一定的距離，表明3個(gè)處理之間都存在一定的差異。

2.3 不同處理新疆野蘋果揮發(fā)物含量的層次聚類分析

4個(gè)不同處理的新疆野蘋果植株揮發(fā)物組分的層次聚類分析結(jié)果(圖4) 顯示，健康和茉莉酸甲酯處理植株首先聚為一類，然后這2個(gè)處理植株和蟲害植株聚在一起,最后機(jī)械損傷與上述3個(gè)處理聚在一起。這表明前2種處理在揮發(fā)物的種類和含量方面最為相似，而其與后2種處理之間則存在較大差異。

1，2，3代表健康植株；4，5，6代表機(jī)械損傷植株；7，8，9代表茉莉酸甲酯處理植株；10，11，12代表蘋果小吉丁蟲危害植株1，2,and 3 stand for control trees;4,5,and 6 stand for trees with mechanical damage;7,8,and 9 stand for trees under MeJA treatment; 10,11,and 12 stand for trees under Agrilus mali damage.The same below圖3 4種處理新疆野蘋果植株在第1、2主成分上的二維分布散點(diǎn)圖Fig.3 Scatter plot of four different treatments based on first two principal components

圖4 基于4種處理野蘋果揮發(fā)物的層次聚類圖Fig.4 Hierarchical cluster diagram of Malus sieversii trees of four different treatments

3 討 論

外界條件誘導(dǎo)產(chǎn)生的寄主植物揮發(fā)物在害蟲對(duì)寄主植物的定位、選擇及植物間接防御過程中可能扮演著重要角色[23-25]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，野蘋果受到機(jī)械損傷后的特有揮發(fā)物有2-亞甲基-4-戊烯-1-醇和(順,反)-2-丁烯酸-3-己烯酯。其中，前一種物質(zhì)發(fā)生于受傷的植物葉片中，對(duì)光肩星天牛(AnoplophoraglabripennisMotschulsky)有一定的驅(qū)避作用[26-27]；后一種物質(zhì)(即丁烯酸己烯酯)能導(dǎo)致白蠟窄吉丁產(chǎn)生強(qiáng)烈的觸角電位反應(yīng)，并對(duì)該蟲有一定吸引作用[28]。茉莉酸甲酯誘導(dǎo)產(chǎn)生的特有揮發(fā)物左旋樟腦能對(duì)蛀干害蟲如光肩星天牛、桑天牛(AprionagermariHope)等的生長發(fā)育產(chǎn)生一定的負(fù)面影響[29]。蘋果小吉丁蟲危害誘導(dǎo)產(chǎn)生的特有揮發(fā)物十一烷醇可以作為性信息素增效劑提高對(duì)梨小食心蟲(Grapholitamolesta)的誘捕效果[30]。僅在茉莉酸甲酯和蟲害處理中釋放的揮發(fā)物鄰傘花烴,對(duì)專性害蟲咖啡潛葉蛾(LeucopteracoffeellaGuérin-Méneville)在咖啡上的產(chǎn)卵具有一定的誘導(dǎo)效果[31]。

除導(dǎo)致特有揮發(fā)物的產(chǎn)生和釋放外，不同的誘導(dǎo)方式還能引起一些揮發(fā)物釋放濃度的變化。例如，與健康對(duì)照植株釋放的揮發(fā)物相比，受到機(jī)械損傷的植株釋放的順-3-己烯-1-醇的相對(duì)含量在數(shù)值上略有增加。有研究表明，該物質(zhì)對(duì)蘋果小吉丁蟲的同屬害蟲白蠟窄吉丁有較好的引誘效果[32]。與健康對(duì)照植株釋放的揮發(fā)物相比，乙酸葉醇酯和香葉基丙酮在茉莉酸甲酯處理植株中相對(duì)含量顯著減少，而這2種物質(zhì)對(duì)花椒窄吉丁(AgriluszanthoxylumiHou)和光肩星天牛分別有明顯的驅(qū)避作用[33-34]。與健康對(duì)照植株釋放的揮發(fā)物相比，在受到機(jī)械損傷和蘋果小吉丁蟲危害的植株中，α-羅勒烯和α-蒎烯的釋放量有一定減少，但在茉莉酸甲酯處理植株中有一定增加。有研究表明，α-羅勒烯對(duì)光肩星天牛有顯著的驅(qū)避作用[35]，α-蒎烯在一定濃度時(shí)對(duì)光肩星天牛具有明顯的引誘作用[36]。與健康對(duì)照植株釋放的揮發(fā)物相比，芳樟醇和(順,反)-α-法尼烯在機(jī)械損傷處理植株中的相對(duì)含量有所減少，在茉莉酸甲酯處理和蘋果小吉丁蟲危害植株中的相對(duì)含量有所增加。有證據(jù)顯示，這2種物質(zhì)對(duì)白蠟窄吉丁和蘋果蠹蛾(CydiapomonellaL.)分別有強(qiáng)烈的引誘效果[22,37]。與健康對(duì)照植株釋放的揮發(fā)物相比，其他3個(gè)處理收集到的新物質(zhì)石竹烯不僅能引起花椒窄吉丁強(qiáng)烈的觸角電位反應(yīng)，而且在一定濃度時(shí)對(duì)花椒窄吉丁有驅(qū)避作用[33]。與機(jī)械損傷處理植株釋放的揮發(fā)物相比，壬醛在茉莉酸甲酯處理植株和蘋果小吉丁蟲危害植株中的相對(duì)含量有所增加。有研究表明，壬醛在一定濃度時(shí)對(duì)松墨天牛(MonochamusalternatusHope)具有明顯的引誘效果[38]。因此，不同處理誘導(dǎo)下上述特有揮發(fā)物或相對(duì)含量發(fā)生明顯改變的揮發(fā)物，在蘋果小吉丁蟲的寄主植物定位、產(chǎn)卵地點(diǎn)選擇或求偶等行為中可能發(fā)揮重要作用。這些物質(zhì)的具體化學(xué)通訊功能需要在今后的行為生測、觸角電位及相關(guān)田間試驗(yàn)中進(jìn)行深入探討，這將為利用這些物質(zhì)研發(fā)針對(duì)蘋果小吉丁蟲的高效引誘劑或驅(qū)避劑以及綠色治理策略奠定基礎(chǔ)。

另外，與健康對(duì)照植株釋放的揮發(fā)物相比，水楊酸甲酯和芳樟醇在受到機(jī)械損傷后相對(duì)含量有所減少，但在受到蘋果小吉丁蟲危害后相對(duì)含量有所上升。有研究表明，前一種物質(zhì)對(duì)二點(diǎn)葉螨(TetranychusurticaeKoch)的捕食性天敵智利小植綏螨(PhytoseiuluspersimilisAthias-Henriot)具有明顯的吸引作用[39]，而后一種物質(zhì)對(duì)水稻害蟲褐飛虱(NilaparvatalugensStal)的寄生性天敵稻虱纓小蜂(AnagrusnilaparvataePang & Wang)具有強(qiáng)烈的引誘作用[40]。此外，與健康對(duì)照植株釋放的揮發(fā)物相比，一些烷烴如十五烷和十七烷等在機(jī)械損傷植株中含量顯著減少。有研究表明，十五烷對(duì)捕食性天敵擬環(huán)紋豹蛛(Pardosapseudoannulata)有引誘效果[41]。因此，上述物質(zhì)可能在野蘋果樹的間接防御中發(fā)揮一定作用，而機(jī)械損傷處理比茉莉酸甲酯或蟲害處理可能更容易誘導(dǎo)野蘋果樹釋放能吸引自然天敵的揮發(fā)物。如果這些物質(zhì)在野蘋果樹-蘋果小吉丁蟲-自然天敵系統(tǒng)中的功能得到證實(shí)，機(jī)械損傷處理這種簡單易行的辦法便可能用于增強(qiáng)野果林中蘋果小吉丁蟲的自然控制。

4 結(jié) 論

本研究通過頂空-固相微萃取技術(shù),對(duì)不同處理?xiàng)l件下新疆野蘋果植株揮發(fā)物的釋放情況進(jìn)行了GC-MS分析，結(jié)果表明，總共收集到不同種類的揮發(fā)物58種，其中4種不同處理共有的揮發(fā)物有18種，健康植株特有的揮發(fā)物共3種，機(jī)械損傷植株和茉莉酸甲酯處理植株特有的揮發(fā)物均為5種，蟲害植株特有的揮發(fā)物共4種。與健康對(duì)照植株釋放的揮發(fā)物相比，其他3個(gè)處理總共收集到了21種新物質(zhì)。機(jī)械損傷、茉莉酸甲酯處理及蟲害處理等外界因素會(huì)導(dǎo)致新疆野蘋果樹體內(nèi)揮發(fā)性化合物組分在含量和物質(zhì)種類上發(fā)生明顯改變，尤其是醇類、酯類和萜烯類物質(zhì)的變化。例如順-3-己烯-1-醇在健康對(duì)照植株體內(nèi)含量較高，但是在茉莉酸甲酯和蟲害處理植株體內(nèi)卻未檢測到。此外，與健康對(duì)照植株釋放的揮發(fā)物相比，茉莉酸甲酯處理和小吉丁危害植株上3-己烯醛和乙酸葉醇酯等物質(zhì)含量顯著減少，(順,反)-α-法尼烯和芳樟醇等物質(zhì)含量有所增加，這些物質(zhì)與新疆野蘋果樹-蘋果小吉丁蟲-天敵的三級(jí)營養(yǎng)關(guān)系和植物誘導(dǎo)化學(xué)防御等可能有緊密聯(lián)系。通過因子分析法提取的3個(gè)主成分總共解釋了處理之間揮發(fā)物變化的81.11%。通過系統(tǒng)聚類分析，可以將4種不同處理分為不同的類別，茉莉酸甲酯處理植株與健康植株聚為一類，機(jī)械損傷植株和蟲害植株各自歸為一類。聚類結(jié)果與4種不同處理間的主成分二維分布圖結(jié)果一致，2種不同的數(shù)據(jù)分析方法可以從不同的角度對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行更深層次的剖析，為開發(fā)更加有效的植物源引誘劑和驅(qū)避劑、更好地防治此類害蟲提供了相關(guān)理論及科學(xué)依據(jù)。