西藏簇角纓象天牛成蟲后腸和糞便揮發(fā)性化合物

程振玉, 毛祥忠, 唐紹榮, 馬建鵬, 趙 寧,4

(1.西南林業(yè)大學生命科學學院，云南 昆明 650224；2.彌渡縣林業(yè)有害生物防治檢疫局，云南 大理 671000；3.云南大理州林業(yè)有害生物防治檢疫局，云南 大理 671000；4.西南林業(yè)大學云南省森林災害預警與控制重點實驗室，云南 昆明 650224)

西藏簇角纓象天牛(Caciacretiferathibetana)隸屬于鞘翅目(Coleoptera)天?？?Cerambycidae)溝脛天牛亞科(Lamiinae)纓象天牛屬(Cacia)，是一種嚴重危害核桃等經(jīng)濟林的主要蛀干害蟲之一，分布在我國云南、四川、廣西和西藏等省(自治區(qū)).該害蟲以幼蟲危害為主，其蛀食核桃樹枝干的韌皮部和木質(zhì)部，排泄物會堵塞篩管和導管，最終導致核桃樹枯死，進而造成嚴重的經(jīng)濟損失[1].目前，對西藏簇角纓象天牛的防治主要是采取傳統(tǒng)的化學藥劑噴殺、人工剪除危害枝等方法[2]，但前者會造成環(huán)境污染，后者又難以取得良好的防治效果.因此，急需尋找一種環(huán)保且高效的防治措施.

信息素是在昆蟲識別寄主、求偶、交配、躲避天敵等生理和行為活動過程中發(fā)揮重要作用的化學物質(zhì)，其主要分為聚集信息素、性信息素和示蹤信息素[3-4].周洪旭等[5]研究表明，利用昆蟲信息素對害蟲進行防治，具有高效、環(huán)保且不會傷害天敵等特點.目前，聚集信息素和性信息素被廣泛用于對衛(wèi)生害蟲或經(jīng)濟林木害蟲的防治和監(jiān)測.昆蟲性信息素是雌、雄個體交配前釋放的用以吸引對方完成交配的信息物質(zhì)[6]；昆蟲聚集信息素是由昆蟲蟲體合成、釋放并能引起雌、雄成蟲個體發(fā)生聚集行為的化學物質(zhì)，這些化學物質(zhì)一般分布在昆蟲的消化系統(tǒng)中[7-8].學者們已經(jīng)從天?？评ハx中鑒定到多個聚集信息素，主要包括酮類、醛類、酸類、醇類、酯類和烯烴類等[9-11].例如：錢明惠等[12]研究發(fā)現(xiàn)，蛀干害蟲松褐天牛(Monochamusalternatus)的聚集信息素為壬醛；朱寧等[13]報道了光肩星天牛(Anoplophoraglabripennis)和星天牛(Anoplophorachinensis)的共享聚集信息素為醇類化合物的4-庚氧基丁醇和醛類化合物的4-庚氧基丁醛；Iwabuchi et al[14]報道了葡萄虎天牛(Xylotrechuspyrrhoderus)的聚集信息素為(S)-2-羥基-3-辛酮和(2S,3s)-2，3-辛二醇.相比于昆蟲的性信息素，聚集信息素來源廣泛，在昆蟲的任何成長階段均能產(chǎn)生，且其在作用距離和防治效果方面均優(yōu)于性信息素[15-17]，因此，聚集信息素已經(jīng)成為當前國內(nèi)外學者研究的熱點[18].但有關(guān)西藏簇角纓象天牛的聚集信息素尚未見報道.研究發(fā)現(xiàn)，昆蟲的聚集信息素主要來自昆蟲的腺體或排泄物[18].基于此，本研究對西藏簇角纓象天牛的后腸和糞便中的揮發(fā)性化合物進行分析，以期為基于聚集信息素研發(fā)西藏簇角纓象天牛的新型綠色防治技術(shù)提供依據(jù).

1 材料與方法

1.1 供試昆蟲的采集與飼養(yǎng)

西藏簇角纓象天牛采集于云南省大理州彌渡縣青石嘴核桃基地，選擇體型健壯的成蟲，鑒定雌、雄后分別置于養(yǎng)蟲盒(27 cm×15 cm×12 cm)并帶回實驗室，以新鮮的核桃樹枝條飼養(yǎng)，飼養(yǎng)溫度為25 ℃，相對濕度為50%～60%，t光∶t暗=14∶10.

1.2 西藏簇角纓象天牛后腸揮發(fā)物的提取

參照Blomquist et al[19]的方法，將西藏簇角纓象天牛雌、雄成蟲分別固定于解剖鏡下并確定其前腸、中腸和后腸的位置，隨后用解剖刀切下后腸以及相關(guān)組織(部分中腸、馬氏管以及一些脂肪體)，置于裝有2 mL冷卻正己烷的采樣瓶中.每個采樣瓶中分別收集30頭西藏簇角纓象天牛雌、雄成蟲后腸，放入4 ℃冰箱中冷卻靜置48 h后使用N2吹掃法濃縮至0.5 mL，并將濃縮液轉(zhuǎn)移至另一個干凈的2 mL采樣瓶中，置于-20 ℃的冰箱中保存?zhèn)溆肹20].

1.3 西藏簇角纓象天牛糞便揮發(fā)物的提取

收集養(yǎng)蟲盒底部的新鮮蟲糞，將雌、雄成蟲糞便分別放入5 mL采樣瓶中，加入正己烷靜置24 h，過濾除去雜質(zhì)，采用N2吹掃法對樣品進行濃縮處理[2]，將濃縮樣品轉(zhuǎn)移至干凈的2 mL采樣瓶中，置于-10 ℃冰箱中保存?zhèn)溆?

1.4 化合物成分與含量的測定

采用氣質(zhì)聯(lián)用儀(gas chromatography-mass spectrometer, GC-MS)(Agilent 7890A-5975C, USA)分別對西藏簇角纓象天牛雌、雄成蟲后腸和糞便提取物進行測定.GC-MS檢測條件：起始溫度70 ℃，保持2 min，HP-5MS彈性石英毛細管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；以5 ℃·min-1升溫至200 ℃，保持5 min，然后以10 ℃·min-1升溫至280 ℃，保持10 min；電離方式為EI源，離子源溫度230 ℃；電子能量70 eV；接口溫度280 ℃；質(zhì)量掃描范圍40～500 u.通過質(zhì)譜標準庫NIST庫確認揮發(fā)性化合物成分，用面積歸一化法測定各種揮發(fā)性化合物的相對含量[21].

2 結(jié)果與分析

2.1 西藏簇角纓象天牛后腸揮發(fā)物

西藏簇角纓象天牛雌、雄成蟲后腸揮發(fā)物成分的離子流圖見圖1.從雌性后腸提取物中共檢測出相對含量大于0.1%的化合物4類17種(表1).其中：酮類化合物3種，醇類化合物2種，烷烴類化合物11種，醛類化合物1種；相對含量最多的化合物是十八甲基環(huán)九硅氧烷，達到了32.05%;十四甲基環(huán)七硅氧烷次之，含量為23.70%;3-己醇含量最少，僅有0.55%.從雄性后腸提取物中共檢測出相對含量大于0.1%的化合物4類18種(表1)，包括酮類化合物2種、醇類化合物3種、烷烴類化合物12種、醛類化合物1種.相對含量最多的化合物是4-庚氧基丁醇，達到30.15%；十二甲基環(huán)六硅氧烷次之，含量為19.08%；含量最少的化合物是2-己酮，僅有0.67%.雌蟲中有2種化合物在雄蟲中未檢測到，分別是二十一烷和5α，17α-孕甾體-20-酮；而雄蟲中有3種化合物在雌蟲中未檢測到，分別是4-庚氧基丁醇、二十七烷和3,9-二甲基十一烷(表1).

圖1 西藏簇角纓象天牛雌(A)、雄(B)成蟲后腸揮發(fā)物離子流圖Fig.1 Ion chromatogram of hindgut volatiles of C.cretifera thibetana female (A) and male (B) adults

表1 西藏簇角纓象天牛雌、雄成蟲后腸揮發(fā)物成分及其相對含量Table 1 Composition and relative content of volatiles in hindgut of C.cretifera thibetana male and female adults

2.2 西藏簇角纓象天牛糞便揮發(fā)物

西藏簇角纓象天牛雌、雄成蟲糞便揮發(fā)物成分的離子流圖見圖2.從雌蟲糞便中共檢測出相對含量大于0.1%的化合物8類18種(表2)，其中，酮類化合物4種，醇類化合物4種，烷烴類化合物2種，醛類化合物2種，萜烯類化合物3種，酸類化合物1種，芳香族化合物1種，酰類化合物1種.相對含量最多的化合物是(Z)-13-十八碳烯醛，達到17.15%；2-己酮次之，含量為13.87%；含量最少的化合物是[[4-[1,2-雙[(三甲基)硅氧基]乙基]-1,2-苯撐]雙氧]雙(三甲基硅烷)，僅有0.37%.雄蟲糞便中的揮發(fā)性化合物有8類16種(表2)，其中，酮類化合物3種，醇類化合物4種，萜烯類化合物3種，醛類化合物2種，酸類化合物1種，芳香族化合物1種，酰類化合物1種，烷烴類化合物1種.相對含量最多的化合物是α-蒎烯，達到19.23%；β-蒎烯次之，含量為11.72%；含量最少的化合物是4-環(huán)己基苯甲腈，僅有0.71%.西藏簇角纓象天牛雌、雄成蟲的糞便中均檢測到1種酸類化合物(15-羥基十酸)、1種芳香族化合物(4-環(huán)己基苯甲腈)和1種酰類化合物(十六酰氯)；但香茅醇在雌蟲糞便中未檢測到，1,16-十六烷二醇、[[4-[1,2-雙[(三甲基)硅氧基]乙基]-1,2-苯撐]雙氧]雙(三甲基硅烷)和5α，17α-孕甾體-20-酮在雄蟲糞便中未檢測到(表2).

圖2 西藏簇角纓象天牛雌(A)、雄(B)成蟲糞便揮發(fā)物離子流圖Fig.2 Ion chromatogram of feces volatiles of C.cretifera thibetana female (A) and male (B) adults

表2 西藏簇角纓象天牛雌、雄成蟲糞便揮發(fā)物成分及其相對含量Table 2 Composition and relative content of volatiles in feces of C.cretifera thibetana male and female adults

3 討論

本研究通過GC-MS測定表明，西藏簇角纓象天牛雌、雄成蟲后腸和糞便的揮發(fā)性化合物主要以酮類、醇類、烷烴類和醛類為主，萜烯類、酸類、芳香族和酰類化合物只在該蟲的糞便中檢測到，這與其他天?？评ハx的聚集信息素的特征[9]是一致的.同時，西藏簇角纓象天牛雌、雄成蟲糞便和后腸中檢測到的化合物含量存在差異：雌蟲的后腸和糞便中含量最多的揮發(fā)性化合物分別是烷烴類的十八甲基環(huán)九硅氧烷(32.05%)和醛類的(Z)-13-十八碳烯醛(17.15%)，雄蟲的后腸和糞便中含量最多的揮發(fā)性化合物分別是4-庚氧基丁醇(30.15%)和α-蒎烯(19.23%).一方面可能是由于雌、雄成蟲的生理差異導致其對化合物利用的不同，另一方面可能是由于其腸道中的微生物種類、消化酶等不同導致雌、雄成蟲腸道代謝物的不同.朱寧等[13]證實，4-庚氧基丁醇是光肩星天牛和星天牛的共享聚集信息素；毛祥忠等[2,22]證實，α-蒎烯和β-蒎烯對西藏簇角纓象天牛雌、雄成蟲有引誘作用.由此可知，4-庚氧基丁醇和α-蒎烯可能是西藏簇角纓象天牛聚集信息素的主要成分，對此有待進一步研究，且其對該蟲的調(diào)控作用也有待進一步驗證.