北京平谷地區(qū)次生林栓皮櫟枝葉揮發(fā)性物質(zhì)組分分析及對機械損傷的響應(yīng)

張玉婷 王小菲 倪妍妍 劉建鋒* 江澤平

(1.中國林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所，北京 100091； 2.國家林業(yè)局林木培育重點實驗室，北京 100091)

植物在生長過程中都會產(chǎn)生和釋放揮發(fā)性物質(zhì)(volatile organic compounds,VOCs)，其種類繁多，據(jù)估計超過上萬種[1]，這些揮發(fā)性物質(zhì)主要包括芳香烴類、萜烯類、酯類、醛酮類、烷烴類、醇類以及含氮、含硫、含氯等化合物。

植物揮發(fā)性物質(zhì)的釋放是植物與昆蟲、病原菌以及非生物環(huán)境脅迫等長期協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果。植物所釋放的這些揮發(fā)性物質(zhì)通常在調(diào)節(jié)植物與植物，植物與微生物、昆蟲、動物間，具有一定的生態(tài)功能。研究發(fā)現(xiàn)昆蟲取食、機械損傷、化學(xué)誘導(dǎo)、病原菌侵染均可造成某些揮發(fā)性組分的大量釋放[2～4]，對于昆蟲、病原菌以及草食動物等的侵害具有強烈的威懾作用，如一些揮發(fā)性氣體可直接阻止昆蟲取食和病原擴展[5]、也可能作為信號分子吸引傳粉昆蟲、植物動物的天敵以及參與植物通訊等，以保護(hù)植物自身免受昆蟲及其他動物的傷害[6～7]。研究還發(fā)現(xiàn)VOCs還可對植物的傷口有良好的愈合作用[8]，因此，植物揮發(fā)性物質(zhì)(VOCs)在植物化學(xué)防御中起著十分重要的作用，并認(rèn)為是一種防御機制(誘導(dǎo)防御)。

隨著研究的深入，科學(xué)家也提出了一些假說：如植物揮發(fā)性氣體有利于維持膜的活性，可以增強植物抵抗外界環(huán)境脅迫的能力[9～10]，這是由于大多VOCs具有強還原性，可以清除質(zhì)膜表面的OH-，避免過氧化的傷害[11～12]；其次，異戊二烯或單萜可以提高植物的耐熱性假說[9]、植物通過合成更多VOCs來替代光呼吸進(jìn)行保護(hù)植物，減少高溫帶來的光損傷[13]以及通過植物VOCs推測植物適應(yīng)全球變化等假說[14]。

由上述可知，植物揮發(fā)性物質(zhì)VOCs因其是生態(tài)系統(tǒng)中的信號分子和化學(xué)防御物質(zhì)，在調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育、抵抗生物脅迫(如昆蟲啃食、病原菌侵染等)和非生物脅迫(如高溫、冷害等)等方面起著十分重要的作用[1]，且近年來，VOCs有關(guān)的報道也屢見不鮮，研究者對其生理生態(tài)作用都給予了一定的關(guān)注。而栓皮櫟(Quercusvariabilis)是東亞地區(qū)分布最廣的樹種之一，具有較強的適應(yīng)性，是我國亞熱帶、暖溫帶落葉闊葉林中具有代表性的樹種之一，重要的軟木種質(zhì)資源，通過對其揮發(fā)性氣體進(jìn)行研究，了解其在機械損傷前后，用于一定程度上模擬昆蟲及食草動物取食前后揮發(fā)性氣體成分的變化，這對于國內(nèi)生態(tài)樹種害蟲的防治策略以及抗蟲種質(zhì)資源的選育提供新的思路和方法，具有重要的理論和實際意義。

從上個世紀(jì)中期以來，國際上已經(jīng)開始對植物揮發(fā)性氣體(VOCs)的來源、釋放，在大氣中的化學(xué)行為以及對環(huán)境的響應(yīng)等方面開展了大量研究[15～24]，主要涉及植物病理學(xué)、昆蟲生態(tài)學(xué)、醫(yī)學(xué)、心理學(xué)、食品、香味化學(xué)以及大氣化學(xué)等學(xué)科，對于植物揮發(fā)性物質(zhì)在生態(tài)學(xué)上的研究也受到國內(nèi)學(xué)者越來越多的關(guān)注[25～29]，但我國在該領(lǐng)域的研究起步較晚，仍處于初級階段。而且，很少研究基于枝葉揮發(fā)性氣體的釋放對機械損傷的響應(yīng)。因此，本文從植物防御角度出發(fā)，通過分析北京地區(qū)天然次生林栓皮櫟枝葉揮發(fā)性氣體的釋放，目的在于：(1)分析栓皮櫟枝葉揮發(fā)性物質(zhì)的組成成分；(2)通過機械損傷模擬蟲食侵害，對比自然狀態(tài)，分析機械損傷下植物揮發(fā)性氣發(fā)生如何變化？這為理解植物區(qū)域環(huán)境適應(yīng)以及植物抗逆生理等方面的研究提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 采樣方法

采用動態(tài)頂空吸附采樣法對北京平谷栓皮櫟天然次生林中栓皮櫟枝葉揮發(fā)物進(jìn)行采集，運用熱脫附—氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀(Thermal Desorption System/Gas Chromatography/Mass Spectrum,TDS-GC-MS)進(jìn)行樣品分析。由于植物揮發(fā)性氣體的釋放也會受到天氣因素的影響，因此，本文統(tǒng)一選擇無風(fēng)晴朗的天氣下進(jìn)行氣體采樣，以免影響測定結(jié)果。

采集樣品前，首先將吸附管使用氮氣在28.5℃下老化4 h，流速設(shè)為100 mL·min-1。統(tǒng)一選擇陽面5～10個枝條(總?cè)~片控制在300片左右)，用體積為20 L的Teflon采樣袋將枝葉罩于其中，下端密封，然后使用大氣采樣器(QC-1S型，北京市勞動保護(hù)科學(xué)研究所制)抽干采樣袋內(nèi)的空氣，再經(jīng)過活性炭和GDX-101過濾，抽入凈化后的空氣，密閉系統(tǒng)，循環(huán)采集6 h(8:00～14:00)，氣體流速設(shè)為100 mL·min-1。樣品采集完后，在4℃下保存待分析。

同時，為了分析自然狀態(tài)下和機械損傷下(一定程度上可以模擬蟲食損傷)的揮發(fā)物質(zhì)成分的變化，本文對相同方位枝葉進(jìn)行機械損傷處理，即將等量枝葉按1 cm×1 cm大小剪碎，氣體采集方法與上述一致。

1.2 GC-MS檢測裝置及分析條件

儀器：HP6890GC-25973NMS聯(lián)用儀(美國安捷倫公司)。植物VOCs成分分析采用熱脫附—氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用法分析(Thermo Desorption System-Gas Chromatography/Mass Spectrum,TDS-GC-MS)。

色譜(GC)條件：進(jìn)樣口溫度250℃；檢測器溫度300℃；色譜柱：HP-5MS. 30 m×250 μm×0.25 μm；程序升溫：從40℃的初始溫度以5℃·min-1的速率增至250℃，保持10 min。

質(zhì)譜(MS)條件：電子能量：70 eV；電離方式：El；離子源溫度：230℃；四級桿溫度：150℃；接口溫度：250℃；掃描范圍：30～500 u；載氣：高純He(純度99.999%)；載氣流量：l mL·min-1。

1.3 數(shù)據(jù)分析

獲得色譜圖后，使用與GC-MS配套的Xcalibur軟件(NIST2008譜庫)自動檢索和解析，根據(jù)植物的揮發(fā)性物質(zhì)保留時間來對其組成成分進(jìn)行定性，明確其化學(xué)成分。同時，選取特征離子進(jìn)一步定量分析：即通過計算單位采樣時間內(nèi)等量枝葉釋放出的VOCs特征離子峰峰面積進(jìn)行定量，計算各組分的相對含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 栓皮櫟枝葉自然狀態(tài)下(機械損傷前)揮發(fā)物主要組成成分

通過氣質(zhì)聯(lián)用(GC/MS)分析，從自然生長狀態(tài)下的北京平谷地區(qū)栓皮櫟枝葉中鑒定出8類物質(zhì)總共55種揮發(fā)性物質(zhì)(表1)。其中，酯類和烷烴類物質(zhì)含量最多，各6種和14種，其相對含量占總物質(zhì)的30.32%和30.02%；其次是醇類和醛酮類，醇類物質(zhì)有15種，醛酮類物質(zhì)有6種，其相對含量占總物質(zhì)的18.09%和10.34%；萜烯類和烯烴類物質(zhì)較少，萜烯類物質(zhì)有2種，其相對含量占總物質(zhì)的0.82%；烯烴類物質(zhì)有3種，其相對含量占總物質(zhì)的2.22%；除了以上幾類外，將含氮、含硫、含氯以及雜環(huán)化合物等歸為一類，有9種物質(zhì)，占8.19%。55種揮發(fā)性物質(zhì)中主要以酞酸二丁酯Dibutyl phthalate(占25.24%)、壬醛Nonanal(占5.33%)、2-甲基-1-己醇1-Hexanol,2-ethyl-(占6.44%)、2,6,10-三甲基十四烷Tetradecane,2,6,10-trimethyl-(占6.92%)、十四烷Tetradecane(占6.50%)等酯類、醇類和烷烴類物質(zhì)為主，占總物質(zhì)含量的50.58%。

2.2 栓皮櫟枝葉機械損傷后揮發(fā)物主要組成成分

從機械損傷下的栓皮櫟枝葉中鑒定出8類物質(zhì)總共60種揮發(fā)性物質(zhì)(表1)。其中，酯類和烷烴類物質(zhì)含量最多，各14種和10種，其相對含量占總物質(zhì)的41.60%和33.14%；其次，萜烯類物質(zhì)有4種，其相對含量占總物質(zhì)的3.44%；芳香烴物質(zhì)有2種，其相對含量占總物質(zhì)的3.11%；醇類物質(zhì)有11種，其相對含量占總物質(zhì)的4.35%；醛酮類物質(zhì)有7種，其相對含量占總物質(zhì)的3.47%；烯烴類物質(zhì)有4種，其相對含量占總物質(zhì)的6.09%；其余的含氮、含硫、含氯以及雜環(huán)化合物等有8種，占總物質(zhì)含量的4.81%。60種揮發(fā)性物質(zhì)中主要以酞酸二丁酯Dibutyl phthalate(22.02%)、4-己烯-1-醇乙酸酯4-Hexen-1-ol,acetate(15.09%)、(Z)-3,7-二甲基-1,3,6-十八烷三烯1,3,6-Octatriene,3,7-dimethyl-,(Z)-(5.55%)、3-亞甲基-1,1-二甲基-2-乙烯基環(huán)己烷Cyclohexane,2-ethenyl-1,1-dimethyl-3-methylene-(19.64%)等酯類和烷烴類物質(zhì)為主，占總揮發(fā)性物質(zhì)含量的62.03%。

2.3 栓皮櫟枝葉機械損傷前后揮發(fā)性物質(zhì)組分的變化

機械損傷對揮發(fā)性物質(zhì)的成分及其相對含量產(chǎn)生了明顯的影響(表1，圖1～2)，由圖2可知，受機械損傷后，芳香烴、萜烯類、烯烴、酯類和烷烴類物質(zhì)相對含量都有不同程度的增加。具體來看(表1)，芳香烴化合物多了萘Naphthalene和3,4-二乙基聯(lián)苯1,1′-Biphenyl,3,4-diethyl-，其中主要成分是萘Naphthalene；萜烯類物質(zhì)中未檢測到à-蒎烯 à-Pinene及3-蒈烯 3-Carene，而新增4種成分，其中主要成分有d-檸檬烯d-Limonene和à-金合歡烯à-Farnesene；烯烴化合物中未見1H-Indene,1-methylene-和10-Heneicosene(c,t)，新增的主要成分是(Z)-3,7-二甲基-1,3,6-十八烷三烯1,3,6-Octatriene,3,7-dimethyl-,(Z)-；醛酮類化合物少了苯二酮 Acetophenone多了à-異佛樂酮 à-Isophorone和乙酸香葉丙酮 Acetone,Geranyl-；醇類化合物中2-甲基-1-己醇 1-Hexanol,2-ethyl-、à-枯基醇 à-Cumyl alcohol等9種未被檢測出，而新增加5種成分；酯類化合物相較于自然揮發(fā)狀態(tài)下多了8種，其中主要成分有4-己烯-1-醇乙酸酯4-Hexen-1-ol,acetate、乙酸己酯Acetic acid,hexyl ester、苯甲酸乙酯Benzoic acid,ethyl ester和苯甲酸丁酯Benzoic acid,butyl ester等；烷烴類化合物二者相比，自然狀態(tài)下?lián)]發(fā)的7種成分未被檢測出，新增4種，新增的主要成分有3-亞甲基-1,1-二甲基-2-乙烯基環(huán)己烷2-ethenyl-1,1-dimethyl-3- methylene-Cyclohexane和十九烷Nonadecane等；以及其他含氮、含硫、含氯化合物也發(fā)生了小范圍的變化。

表1北京平谷地區(qū)栓皮櫟枝葉在自然狀態(tài)和機械損傷下?lián)]發(fā)性氣體的主要組分和相對含量比較

Table1ComparisonofthemaincomponentsandrelativecontentsofVOCsinthebranchesandleavesofQuercusvariabilisundernaturalstateandaftermechanicaldamage,inPinggu,Beijing

類別Category保留時間Apex RT化學(xué)式Formula名稱Name自然生長Natural growth機械損傷Mechanical damage峰面積(107)Peak area相對含量Relative content(%)峰面積(107)Peak area相對含量Relative content(%)芳香烴Aromatics5.33C8H10對二甲苯p-Xylene0.650.26//13.99C10H8萘Naphthalene//17.832.9426.87C16H183,4-二乙基聯(lián)苯1,1'-Biphenyl,3,4-diethyl-//1.010.17萜烯類Terpenes6.86C10H16à-蒎烯 à-Pinene0.880.35//9.92C10H163-蒈烯 3-Carene1.190.48//6.89C10H163,6,6-三甲基-2-降派烯2-Norpinene,3,6,6-trimethyl-//1.610.269.46C10H16d-檸檬烯 d-Limonene//13.432.2220.67C15H24à-佛手柑油烯 à-Bergamotene//2.170.3622.44C15H24à-金合歡烯 à-Farnesene//3.620.60烯烴Olefines9.95C10H16(Z)-3,7-二甲基-1,3,6-十八烷三烯1,3,6-Octatriene,3,7-dimethyl-,(Z)-//33.665.5513.96C10H81-亞甲基茚 1H-Indene,1-methylene-4.041.61//17.5C11H10五烯Bicyclo[4.4.1] undeca-1,3,5,7,9-pentaene//1.010.1719.39C21H4210-Heneicosene(c,t)0.870.35//23.63C15H302-甲基-Z-4-十四烯2-Methyl-Z-4-tetradecene//1.390.2326.45C35H7017-三十五碳烯 17-Pentatriacontene//0.900.15醛酮類Aldehydes8.13C8H14O6-甲基-5-庚烯-2-酮5-Hepten-2-one,6-methyl-2.230.892.120.3510.45C8H8O苯二酮Acetophenone1.330.53//11.6C9H18O壬醛Nonanal13.395.335.430.8912.15C9H14Oà-異佛樂酮 à-Isophorone//1.290.2114.51C10H20O癸醛Decanal5.652.255.500.9120.02C12H24O十二醛Dodecanal1.770.712.380.3920.98C13H22O乙酸香葉丙酮Acetone,Geranyl-//2.260.3731.24C17H24O37,9-Di-tert-butyl-1-oxaspiro(4,5)deca-6,9-diene-2,8-dione1.580.631.980.33

續(xù)表1Continuedtable1

類別Category保留時間Apex RT化學(xué)式Formula名稱Name自然生長Natural growth機械損傷Mechanical damage峰面積(107)Peak area相對含量Relative content(%)峰面積(107)Peak area相對含量Relative content(%)醇類Alcohols8.69C8H14O23-己烯-1-醇 3-Hexen-1-ol,(E)-7.863.135.540.919.41C8H18O2-甲基-1-己醇 1-Hexanol,2-ethyl-16.186.44//11.07C9H12Oà-枯基醇 à-Cumyl alcohol1.550.62//12.06C10H18O22,6-二甲基-3,7-辛二烯-2,6-二醇3,7-Octadiene-2,6-diol,2,6-dimethyl-0.870.35//14.25C10H18Oà-松油醇 à-Terpieol0.870.35//18.16C14H22O81,4-Diacetyl-3-acetoxymethyl-2,5-methylene-l-rhamnitol0.910.36//18.56C14H30O2-己基-2-辛醇 2-Hexyl-1-octanol0.790.32//19.59C17H36O1-十七醇 1-Heptadecanol0.820.32//10.64C10H18O2氧化芳樟醇Linalool oxide(fr.1)//1.440.2411.1C10H18O2順一氧化芳樟醇cis-Linalool Oxide//2.070.3411.49C10H18Oá-芳樟醇 á-Linalool//2.460.4120.13C15H26O表藍(lán)桉醇Epiglobulol1.990.793.450.5720.33C15H32O3,7,11-三甲基-1-十二醇1-Dodecanol,3,7,11-trimethyl-1.790.712.960.4922.49C14H22O2,4-雙(1,1-二甲乙基)-苯酚Phenol,2,4-bis(1,1-dimethylethyl)-2.020.81//23.61C19H40O1-十九烷醇 1-Nonadecanol1.230.49//24.03C16H34O2鄰十四烷氧基乙醇Ethanol,2-(tetradecyloxy)-//1.510.2526.05C20H42O2鄰十八烷氧基乙醇Ethanol,2-(octadecyloxy)-//1.920.3226.02C22H46O1-二十二烷醇 1-Docosanol2.571.021.190.2026.18C17H36O2-甲基十六醇 1-Hexadecanol,2-methyl-3.821.521.510.2532.9C20H42O22-十八烷氧基乙醇 2-Octadecoxyethanol2.140.852.330.38酯類Esters8.34C13H22O2丙酸香葉酯Geranyl propionate//0.930.158.78C8H14O24-己烯-1-醇乙酸酯 4-Hexen-1-ol,acetate//91.4915.098.93C8H16O2乙酸己酯Acetic acid,hexyl ester//4.960.8210.83C13H22O21,3,7-三甲基-乙酸-2,6-乙烯酯Acetic acid,1,3,7-trimethylocta-2,6-dienyl ester//1.290.2112.79C10H20O2乙酸-2-乙基己酯Acetic acid,2-ethylhexyl ester4.021.603.590.5913.51C9H10O2苯甲酸乙酯Benzoic acid,ethyl ester//6.871.1313.91C10H18O2丁酸-3-己烯酯(E)Butanoic acid,3-hexenyl ester,(E)-//4.570.7515.18C11H20O2順式-3-己烯異戊酸酯cis-3-Hexenyl isovalerate//1.870.3117.89C11H14O2苯甲酸異丁酯Benzoic acid,2-methylpropyl ester1.030.411.200.2019.13C11H14O2苯甲酸丁酯Benzoic acid,butyl ester//5.680.9421.34C15H26O2異戊酸香葉酯Geranyl isovalerate4.421.762.860.4730.33C22H34O4鄰苯二甲酸-8-甲基丁壬酯1,2-Benzenedicarboxylic acid,butyl 8-methylnonyl ester1.810.722.170.3631.78C39H76O33-十八烷氧基油酸丙酯Oleic acid,3-(octadecyloxy)propyl ester1.480.593.340.5532.53C16H22O4酞酸二丁酯Dibutyl phthalate63.3925.2492.8922.02

續(xù)表1Continuedtable1

類別Category保留時間Apex RT化學(xué)式Formula名稱Name自然生長Natural growth機械損傷Mechanical damage峰面積(107)Peak area相對含量Relative content(%)峰面積(107)Peak area相對含量Relative content(%)烷烴Alkanes10.16C12H26十二烷Dodecane8.903.553.700.6110.17C15H322,6,10-三甲基十二烷Dodecane,2,6,10-trimethyl-//1.340.2211.98C11H183-亞甲基-1,1-二甲基-2-乙烯基環(huán)己烷Cyclohexane,2-ethenyl-1,1-dimethyl-3-methylene-3.001.19134.7119.6411.47C11H24十一烷Undecane1.360.54//14.71C13H282,6-二甲基十一烷Undecane,2,6-dimethyl-0.770.30//15.82C17H362,6,10-三甲基十四烷Tetradecane,2,6,10-trimethyl-17.386.9218.403.0318.35C13H26環(huán)已烷Heptylcyclohexane1.640.65//18.69C20H4210-甲基十九烷 10-Methylnonadecane0.730.29//19.04C14H303-甲基十三烷Tridecane,3-methyl-3.011.20//19.15C15H322,6,10-三甲基十二烷Dodecane,2,6,10-trimethyl-3.741.49//19.83C14H30十四烷Tetradecane16.326.5012.432.0522.34C19H40十九烷Nonadecane11.514.5812.652.0923.13C20H422,6,11,15-四甲基十六烷Hexadecane,2,6,11,15-tetramethyl-//2.170.3624.03C19H406-甲基十八烷Octadecane,6-methyl-1.440.57//24.73C16H34十六烷Hexadecane3.391.354.980.8225.8C27H56二十七烷Heptacosane2.200.8810.151.6727.02C17H36十七烷Heptadecane//3.890.64其他Rest9.04C6H4Cl21,4-二氯苯 Benzene,1,4-dichloro-1.400.5611.181.8410.46C10H11ClO?-氯丁酰苯 ?-Chlorobutyrophenone//0.930.1510.63C15H25F5O2五氟丙酸十二烷酯Pentafluoropropionic acid,dodecyl ester0.840.34//13.49C10H23NOHydroxylamine,O-decyl-2.921.16//14.82C19H18N2O2S5-Benzylidene-3-(3,4-dimethylanilinomethyl)-2,4-thiazolidinedione//1.050.1715.08C7H5NS苯并噻唑Benzothiazole0.720.280.970.1615.55C35H70O31,3-Dioxane,5-(hexadecyloxy)-2-pentadecyl-,trans-0.990.39//20.58C16H26O3十二烯基丁二酸酐2-Dodecen-1-yl(-)succinic anhydride3.121.24//21.06C18H35ClO2氯化乙酸十六酯Acetic acid,chloro-,hexadecyl ester3.331.332.270.3722.51C14H22O2,4-雙(1,1-二甲乙基)苯酚Phenol,2,4-bis(1,1-dimethylethyl)-//1.280.2126.86C16H34S叔十六硫醇tert-Hexadecanethiol1.740.692.020.3352.04C18H35NO油酸酰胺9-Octadecenamide,(Z)-5.522.209.471.56

圖1 北京平谷地區(qū)栓皮櫟枝葉機械損傷前(A)、后(B)揮發(fā)性物質(zhì)VOCs成分的總離子流圖Fig.1 The total ion flow diagram of VOCs compositions in the branches and leaves of Q.variabilis in Pinggu,Beijing A.Behalf of natural state;B.Stand for that after the mechanical damage

圖2 北京平谷地區(qū)栓皮櫟枝葉機械損傷前、后揮發(fā)性物質(zhì)VOCs含量比較Fig.2 Before and after mechanical damage,the comparison of VOCs compositions content released by Q.variabilis’s branches and leaves in Pinggu,Beijing

3 討論與小結(jié)

3.1 栓皮櫟VOCs組分分析

許多研究表明，植物所釋放出的揮發(fā)性物質(zhì)一定程度上是受控于植物自身的遺傳特性[30～34]。如高群英研究發(fā)現(xiàn)綠化植物金絲桃、大花金雞菊、荷花玉蘭在自然狀態(tài)下釋放的主要揮發(fā)性物質(zhì)是萜烯類化合物；董建華等指出女貞枝葉揮發(fā)性物質(zhì)主要組分為酯、烯烴、醇和醛類化合物。本文通過氣質(zhì)聯(lián)用分析發(fā)現(xiàn)北京平谷地區(qū)次生林栓皮櫟枝葉中的揮發(fā)性物質(zhì)有酯類、烷烴類、萜烯類、芳香烴類、醛酮類、醇類、烯烴類以及其他含氮、氯、硫等物質(zhì)等8大類，雖然機械損傷前后揮發(fā)性物質(zhì)的組分和含量均有所變化，但是每一類物質(zhì)主要成分是基本是保持一致的。不論是自然生長還是機械損傷下，栓皮櫟枝葉中酯類和烷烴類揮發(fā)性物質(zhì)含量最多，占總物質(zhì)含量的30.32%～41.60%和30.02%～33.14%。其中主要存在的酯類物質(zhì)有酞酸二丁酯Dibutyl phthalate、4-己烯-1-醇乙酸酯4-Hexen-1-ol,acetate、乙酸-2-乙基己酯Acetic acid,2-ethylhexyl ester等；主要的烷烴類主要有3-亞甲基-1,1-二甲基-2-乙烯基環(huán)己烷Cyclohexane,2-ethenyl-1,1-dimethyl-3-methylene-、2,6,10-三甲基十四烷Tetradecane,2,6,10-trimethyl-、十四烷Tetradecane、十九烷Nonadecane、十六烷Hexadecane、二十七烷Heptacosane等；主要的萜烯類主要有d-檸檬烯d-Limonene等；主要的芳香烴類主要有萘Naphthalene等；主要的醛酮類主要有壬醛Nonanal、癸醛Decanal、十二醛Dodecanal、6-甲基-5-庚烯-2-酮5-Hepten-2-one,6-methyl-等；主要的醇類物質(zhì)主要有反-3-己烯醇3-Hexen-1-ol,(E)-、表藍(lán)桉醇Epiglobulol、1-二十二烷醇1-Docosanol、2-甲基十六醇1-Hexadecanol,2-methyl-、2-十八烷氧基乙醇2-Octadecoxyethanol等；主要的烯烴類主要有1-亞甲基茚1H-Indene,1-methylene-等；其他含氮、氯、硫等主要化合物有油酸酰胺9-Octadecenamide,(Z)-、叔十六硫醇tert-Hexadecanethiol、1,4-二氯苯Benzene,1,4-dichloro-、氯化乙酸十六酯Acetic acid,chloro-,hexadecyl ester等。

3.2 機械損傷對栓皮櫟揮發(fā)性物質(zhì)的影響

除了受自身遺傳特性控制之外，植物揮發(fā)性物質(zhì)也會受到周圍環(huán)境的影響。許多研究發(fā)現(xiàn)植物所釋放的揮發(fā)性物質(zhì)對于昆蟲、病原菌以及草食動物等的侵害具有強烈的威懾作用，如可直接阻止昆蟲取食和病原擴展[5,35]、也可能作為信號分子吸引傳粉昆蟲、植物動物的敵以及參與植物通訊等，以保護(hù)植物免受昆蟲及其他動物的傷害[6～7,36]。本文通過剪碎枝葉模擬蟲食效應(yīng)，分析栓皮櫟枝葉受損傷以后揮發(fā)性物質(zhì)的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)機械損傷對栓皮櫟枝葉揮發(fā)性物質(zhì)成分及含量均產(chǎn)生了不同程度的影響。其一，栓皮櫟機械損傷后總峰面積(可表征所有揮發(fā)物的總含量)均有明顯的增加；其次，與自然狀態(tài)下相比，在機械損傷下栓皮櫟枝葉中的萘Naphthalene、d-檸檬烯d-Limonene、4-己烯-1-醇乙酸酯4-Hexen-1-ol,acetate、酞酸二丁酯Dibutyl phthalate、乙酸己酯Acetic acid,hexyl ester、苯甲酸丁酯Benzoic acid,butyl ester、3-亞甲基-1,1-二甲基-2-乙烯基環(huán)己烷Cyclohexane,2-ethenyl-1,1-dimethyl-3-methylene-等物質(zhì)含量明顯增加。其中d-檸檬烯d-Limonene具有較強的殺蟲作用，其殺蟲機理主要是通過破壞昆蟲體表的蠟質(zhì)防水保護(hù)層，使昆蟲體內(nèi)的排泄物產(chǎn)生處受阻，影響昆蟲對氧氣的吸收，以至于使昆蟲出現(xiàn)窒息、快速擊倒[37]；其次萘Naphthalene[38]和酞酸二丁酯Dibutyl phthalate[39～40]也具有一定的毒性，如酞酸二丁酯能引起植食性昆蟲中樞神經(jīng)和周圍神經(jīng)系統(tǒng)的功能性變化，以及使其呼吸困難，共濟失調(diào)，后肢麻痹等；因此，這些有毒揮發(fā)性物質(zhì)的釋放可對周圍昆蟲產(chǎn)生一定的驅(qū)避性，甚至直接阻止昆蟲取食，這對于栓皮櫟可能具有直接或間接防御的生態(tài)功能，作為栓皮櫟自身遺傳特性和周圍環(huán)境驅(qū)動下的一種化學(xué)防御策略。受周圍環(huán)境和植物自身遺傳特性的影響，不同樹種對機械損傷等響應(yīng)也會不同，如董建華等對女貞枝葉研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)機械損傷增加了二氫月桂烯醇Dihydromyrcenol、對-薄荷-1,4(8)-孟二烯p-Mentha-1,4(8)-diene、長葉環(huán)烯Longicyclene、2-甲基-丙酸丁酯Propanoic acid,2-methyl-,butyl ester等化合物。

除此之外，還有許多物質(zhì)在機械損傷后也發(fā)生了或多或少的變化，而且不同地方栓皮櫟新增和減少的揮發(fā)性物質(zhì)也有所不同，雖然暫時不能完全弄清楚每種物質(zhì)的功能特性及其形成機制，但是這些物質(zhì)很可能是機械損傷以后誘導(dǎo)產(chǎn)生的，是栓皮櫟對于外界環(huán)境(如蟲食和機械損傷等)的生理生態(tài)響應(yīng)，有必要在將來的研究中進(jìn)一步深入分析。

4 結(jié)論

(1)北京平谷地區(qū)次生林栓皮櫟枝葉中的揮發(fā)性物質(zhì)涵蓋酯類、烷烴類、萜烯類、芳香烴類、醛酮類、醇類、烯烴類以及其他含氮、氯、硫等物質(zhì)等8大類。不論是自然生長還是機械損傷下，栓皮櫟枝葉中酯類和烷烴類揮發(fā)性物質(zhì)含量最多，占總物質(zhì)含量的30.32%～41.60%和30.02%～33.14%。

(2)機械損傷對栓皮櫟枝葉揮發(fā)性物質(zhì)成分及含量均產(chǎn)生了不同程度的影響。其一，栓皮櫟機械損傷后揮發(fā)物的總含量有明顯的增加；其次，與自然狀態(tài)下相比，在機械損傷下栓皮櫟枝葉中的萘、d-檸檬烯、4-己烯-1-醇乙酸酯、酞酸二丁酯、乙酸己酯、苯甲酸丁酯、3-亞甲基-1,1-二甲基-2-乙烯基環(huán)己烷等物質(zhì)含量明顯增加。這些物質(zhì)對昆蟲具有一定的驅(qū)避作用，這可能是栓皮櫟的一種化學(xué)防御策略來響應(yīng)和免受外界蟲食等脅迫的侵害。其三，許多物質(zhì)在機械損傷后也發(fā)生了或多或少小幅度的變化，雖暫時不能完全弄清楚每種物質(zhì)的功能特性及其形成機制，但至少知道這些物質(zhì)是機械損傷以后誘導(dǎo)產(chǎn)生的，有待進(jìn)步一步的研究。