不同狀態(tài)下的四合木揮發(fā)物化學(xué)成分分析

陳易彤 陳燕萍 劉強(qiáng) 朱耿平

摘 要：近年來，瀕危植物四合木受到紅緣天牛和槐綠虎天牛的嚴(yán)重危害，為探究四合木揮發(fā)物與2種天牛之間的關(guān)系，進(jìn)而為利用四合木揮發(fā)性物質(zhì)研制紅緣天牛和槐綠虎天牛引誘劑奠定基礎(chǔ)。本研究對(duì)野外自然狀態(tài)下未損有花、未損無花、人為機(jī)械損傷有花和天牛蛀蝕的有花等四種狀態(tài)下的四合木揮發(fā)物，以及被天牛蛀食后枝條上產(chǎn)生的蟲膠揮發(fā)物進(jìn)行循環(huán)頂空采集，運(yùn)用GC-MS進(jìn)行成分分析，共得到醛、醇、烷、酮、酚、酯、含氮化合物等7類物質(zhì)。通過對(duì)比以上不同處理的四合木揮發(fā)物成分，研究發(fā)現(xiàn)（E）-3-Pyridinecarbaldehyde O-acetyl oxime、正辛醛、壬醛、反-2-十三烯醇和肉桂酸乙酯等成分與開花四合木的揮發(fā)物成分有關(guān)，癸醛及乙酸異丁酯與四合木的機(jī)械損傷有關(guān)，愈創(chuàng)木酚、左旋樟腦、L-薄荷醇與四合木受到天牛蛀蝕后產(chǎn)生的應(yīng)激反應(yīng)有關(guān)，而水楊酸甲酯、反-2-十三稀醇、月桂醛可能與紅緣天牛取食有關(guān)。

關(guān)鍵詞：四合木 化學(xué)成分 分析

四合木（Tetraena mongolica Maxim）是蒺藜科（Zygophyllaceae）中單種屬植物[1]，為我國(guó)特有的國(guó)家二級(jí)保護(hù)植物[2]，分布范圍十分狹窄，集中分布在內(nèi)蒙古鄂爾多斯西北部，十分珍稀，被譽(yù)為“植物大熊貓”[3]。其科學(xué)價(jià)值和生態(tài)價(jià)值很大。由于人類活動(dòng)的不斷加劇，四合木的分布區(qū)在不斷縮小和破碎化，加之近年來紅緣天牛和槐綠虎天牛的危害，種群數(shù)量急劇減少。經(jīng)連續(xù)幾年在四合木分布區(qū)的研究，紅緣天牛和槐綠虎天牛對(duì)四合木的危害，在很多地段危害率高達(dá)90%以上，可能會(huì)成為四合木近期滅絕的主要因素[4]。

兩種天牛在西鄂爾多斯均為2年完成一代，跨3年。紅緣天牛幼蟲在四合木枝條內(nèi)約650天，槐綠虎天牛幼蟲長(zhǎng)達(dá)670多天；尤其是槐綠虎天牛發(fā)育不整齊，羽化時(shí)間不集中，從6月下旬持續(xù)到8月中旬。因此傳統(tǒng)的化學(xué)防治施很難奏效。蟲害誘導(dǎo)的植物揮發(fā)物能對(duì)天敵產(chǎn)生引誘作用[5，6]，植食性昆蟲是依據(jù)植物揮發(fā)物來尋找適宜的寄主[7]，且被害的植株釋放出揮發(fā)物的量較大，會(huì)釋放許多新的揮發(fā)物組分[9]。故本文研究了四合木在不同狀態(tài)下?lián)]發(fā)物成分。國(guó)內(nèi)外有關(guān)四合木化學(xué)成分的研究主要有四合木花[5]和莖葉[6]的化學(xué)成分分析，丁琳琳[7]等使用萃取的方法對(duì)四合木的莖葉部位做了化學(xué)成分的提取與分析，其使用的為干燥的四合木莖葉。本次實(shí)驗(yàn)采用的是頂空采集法收集的活體狀態(tài)下四合木的揮發(fā)物，能夠更好地為篩選對(duì)紅緣天牛和槐綠虎天牛有引誘活性的物質(zhì)奠定基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1采集時(shí)間地點(diǎn)和儀器

揮發(fā)物采集時(shí)間2013年6月。采集地點(diǎn)為內(nèi)蒙古烏海市西鄂爾多斯國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)四合木核心區(qū)。

采集儀器：大氣采樣儀（QC-1S型，北京市勞動(dòng)保護(hù)科學(xué)研究所）；吸附管（Tenax TA 60-80 mesh，美國(guó)CNW Technologies GmbH 公司）；采集袋（規(guī)格40cm*30cm，點(diǎn)斷式增厚保鮮袋，無錫妙潔華泰塑料制品有限公司）；活性炭管。

1.2采集材料和方法

采集材料：選取未損有花，未損無花，人為機(jī)械損傷有花，天牛蛀蝕的有花等四種狀態(tài)下的四合木揮發(fā)物，以及被天牛蛀食后枝條上產(chǎn)生的蟲膠揮發(fā)物。

采集方法：采用頂空采集法[8-9]。分為抽氣、充氣、循環(huán)采樣三步。抽氣：將采集袋內(nèi)的空氣抽出，使袋內(nèi)達(dá)到真空狀態(tài)，排凈氣體。抽氣時(shí)將選中的植株用采樣袋包裹住，在袋子的底端和頂端分別連接硅膠管，作為氣流的入口和出口，底端用鐵絲扎緊固定，硅膠管用夾子夾緊。上端與大氣采樣儀進(jìn)氣口相連，打開大氣采樣儀開始進(jìn)行抽氣，氣流速速設(shè)置為1L/min，抽氣40min。充氣：將經(jīng)活性炭過濾后的純凈空氣充入到采集袋中，為保證袋內(nèi)環(huán)境為只有植物本身的揮發(fā)物成分。將采樣袋上端的硅膠管用夾子夾緊并與大氣采樣儀斷開，將下端的硅膠管的夾子移去并將其與活性炭管相連，活性炭管的另一端與大氣采樣儀的出氣口相連，打開大氣采樣儀使過濾空氣泵入采集袋內(nèi)，當(dāng)袋內(nèi)空氣達(dá)到采樣袋體積的2/3左右時(shí)，關(guān)掉電源，靜待10min。循環(huán)采樣：將采集袋上端的硅膠管與內(nèi)填Tenax-GR的吸附管相連，吸附管另一端與大氣采樣儀的進(jìn)氣口相連，移去硅膠管上的夾子使之與采樣裝置成為一個(gè)閉合的回路，打開大氣采樣儀開始循環(huán)采氣，時(shí)間設(shè)置為30min。

1.3化學(xué)成分分析

氣質(zhì)聯(lián)用儀（Turbo Mass 650-clarus 600T，美國(guó)PE公司）。TurboMass Version 5.4.2軟件對(duì)得到的圖譜進(jìn)行分析，所得圖譜與NIST2008譜庫中的圖譜進(jìn)行檢索比對(duì)，鑒定出揮發(fā)物組分，通過面積歸一化法計(jì)算各組分相對(duì)含量。根據(jù)不同物質(zhì)的出峰時(shí)間以及峰面積大小，經(jīng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行面積歸一化處理，進(jìn)而用計(jì)算機(jī)進(jìn)行譜圖庫檢索，扣除雜質(zhì)峰后選出以下?lián)]發(fā)物成分。

2結(jié)果與分析

2.1 未損有花四合木揮發(fā)物的化學(xué)成分

經(jīng)GC-MS分析未損有花四合木揮發(fā)性物質(zhì)成分有10種，其中醛類物質(zhì)含量最高，占64.30%，其次為醇類，占19.76%，含氮化合物8.63%，酯類7.30%（表1）。

2.2 未損無花四合木揮發(fā)物的化學(xué)成分

經(jīng)GC-MS分析未損無花四合木揮發(fā)性物質(zhì)成分有6種，其中酯類物質(zhì)含量最高，占41.78%，其次為含氮化合物，占38.46%，醛類14.04%（表2）。

2.3 人為機(jī)械損傷有花四合木揮發(fā)物的化學(xué)成分

經(jīng)GC-MS分析機(jī)械損傷枝條的揮發(fā)性物質(zhì)成分有10種，其中醛類物質(zhì)含量最高，占62.57%，其次為含氮化合物16.80%，酯類10.31%（表3）。

2.4 天牛蛀蝕的有花四合木揮發(fā)物的化學(xué)成分

經(jīng)GC-MS分析受損有花枝條的揮發(fā)性物質(zhì)成分有11種，其中醛類物質(zhì)含量最高，占57.96%，其次為含氮化合物，占37.55%，酯類4.14%，醇類0.19%，胺類0.17%（表4）。

3結(jié)論與討論

3.1對(duì)比未損無花四合木和未損有花四合木的揮發(fā)物

對(duì)比未損無花四合木和未損有花四合木的揮發(fā)物進(jìn)行分析，二者的揮發(fā)物之中皆含有醛類、含氮化合物、酯類、醇類等4類化合物，共有化合物5種，即：（E）-3-Pyridinecarbaldehyde O-acetyl oxime，正辛醛，壬醛，反-2-十三烯醇和肉桂酸乙酯，共有化合物分別占未損無花四合木和未損有花四合木揮發(fā)物總量的62.2%和56.8%。未損無花四合木揮發(fā)物中酯類含量最大，占41.8%，未損有花四合木中醛類含量最大，占64.30%。推測(cè)二者的差別可能與四核木花的揮發(fā)物成分有關(guān)。

3.2對(duì)比人為機(jī)械損傷有花四合木和未損有花四合木的揮發(fā)物

對(duì)比人為機(jī)械損傷有花四合木和未損有花條四合木的揮發(fā)物進(jìn)行分析，二者共有化合物兩種，為肉桂酸乙酯和正辛醛，分別占其揮發(fā)物總量的4.14%，3.83%和11.05%，10.26%。人為機(jī)械損傷有花四合木揮發(fā)物中有癸醛及乙酸異丁酯，而二者未在未損有花四合木揮發(fā)物內(nèi)檢測(cè)出，推測(cè)二者的差別可能四合木的機(jī)械損傷有關(guān)。

3.3對(duì)比天牛蛀蝕的有花四合木與未損有花四合木的揮發(fā)物

對(duì)比天牛蛀蝕的有花四合木與未損有花四合木的揮發(fā)物進(jìn)行分析，二者皆含有酯類、醛類、醇類、含氮化合物等4類化合物。在確定的15種植物揮發(fā)物中（表6），二者共有的化合物為肉桂酸乙酯、正辛醛與正己醛。癸醛、乙酸丁酯、肉豆蔻胺則為天牛蛀蝕的有花四合木揮發(fā)性化合物，在未損無花四合木揮發(fā)物內(nèi)未檢測(cè)到。水楊酸甲酯、反-2-十三稀醇、月桂醛則為未損無花四合木揮發(fā)性化合物，在天牛蛀蝕的有花四合木揮發(fā)物內(nèi)未檢測(cè)到。推測(cè)二者的差別可能與紅緣天牛取食四合木有關(guān)。

四合木對(duì)不同的脅迫所產(chǎn)生的應(yīng)激反應(yīng)可能是不同的。在西鄂爾多斯地區(qū)，四合木正受到紅緣天牛的較嚴(yán)重破壞，本研究鑒定出的揮發(fā)物成分，是否會(huì)對(duì)紅緣天牛具有引誘活性，尚需深入研究。

參考文獻(xiàn)

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