多孔橫溝象寄主油橄欖枝條及樹皮揮發(fā)物成分分析

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多孔橫溝象寄主油橄欖枝條及樹皮揮發(fā)物成分分析

王保新1,2楊偉1方睿1肖前剛2張俊2李卓苗3

（1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院四川成都611130；2.成都市農(nóng)林科學(xué)院四川成都611130；3.廣西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院廣西桂林541006）

揭示多孔橫溝象對(duì)寄主植物油橄欖的選擇機(jī)制，能為篩選對(duì)多孔橫溝象具有生物活性的植物源引誘劑以實(shí)現(xiàn)對(duì)該蟲的生態(tài)控制提供理論指導(dǎo)。研究采用頂空固相微萃取（HS-SPME）結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用（GC-MS）技術(shù)，測(cè)定分析油橄欖枝條和樹皮中各揮發(fā)性化合物的相對(duì)含量。結(jié)果表明：油橄欖枝條和樹皮中的揮發(fā)性成分主要是萜烯類、烴類、芳香族化合物、醇類、醛類、酮類、酯類和雜環(huán)化合物8類106種揮發(fā)性化合物，其中枝條有8類67種，樹皮有8類59種；油橄欖枝條和樹皮中主要的揮發(fā)性成分均為烴類、萜烯類和醇類，此三類物質(zhì)在枝條和樹皮中的相對(duì)含量分別為63.02%和65.05%；油橄欖枝條和樹皮含有的相同揮發(fā)性成分有20種，主要為烴類和醇類。研究結(jié)果可為篩選出對(duì)多孔橫溝象具有引誘活性的植物揮發(fā)物成分提供理論基礎(chǔ)，有助于進(jìn)一步利用該活性成分開發(fā)植物源引誘劑。

多孔橫溝象；油橄欖；枝條；樹皮；揮發(fā)物成分

準(zhǔn)確定位寄主植物對(duì)于植食性昆蟲補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)和選擇合適的產(chǎn)卵場(chǎng)所是至關(guān)重要的，而在植物與植食性昆蟲之間的化學(xué)通信中起決定性作用的物質(zhì)是植物的揮發(fā)性氣味成分[1]。隨著化學(xué)生態(tài)學(xué)和昆蟲行為生態(tài)學(xué)的發(fā)展，利用植物揮發(fā)性活性成分研發(fā)植物源引誘劑用于蟲害防控成為熱點(diǎn)[2-3]，尤其是對(duì)隱蔽性強(qiáng)、危害性大的蛀干害蟲的監(jiān)測(cè)和防治意義重大[4]。

多孔橫溝象（Roelofs）屬鞘翅目（Coleoptera）象甲科（Curculionidae）魔喙象亞科（Molytinae），分布于日本九州[5]及我國(guó)山東、臺(tái)灣、福建、浙江、四川、甘肅、廣西、云南、江西等地，主要為害油橄欖（）、苦楝（）、桃（）、東亞女貞（）、日本女貞（）、水蠟（）和洋白蠟（）等[5-7]，在四川、甘肅等油橄欖種植區(qū)內(nèi)為害日益嚴(yán)重[8]。薛正等通過對(duì)近緣種進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，我國(guó)分布較廣的大粒橫溝象（MatsumuraetKono）實(shí)為多孔橫溝象，大粒橫溝象為多孔橫溝象的異名[9]。多孔橫溝象成蟲行動(dòng)遲鈍，飛行能力弱，羽化出孔后有補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)習(xí)性，以取食枝條為主，喜選擇近基部樹干產(chǎn)卵，偶見于近地粗根處產(chǎn)卵[10]。

目前，針對(duì)多孔橫溝象的防治研究較少，尚無針對(duì)寄主植物揮發(fā)物成分的相關(guān)研究。油橄欖（）作為世界聞名的優(yōu)質(zhì)木本油料樹種，在四川乃至全國(guó)栽種面積逐年增加，油橄欖產(chǎn)業(yè)呈快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)[11]。但在栽培過程中，以多孔橫溝象為代表的蛀干害蟲發(fā)生最為嚴(yán)重，防治極其困難，已嚴(yán)重制約油橄欖產(chǎn)業(yè)發(fā)展[12]。本研究采用頂空固相微萃取（HS-SPME）結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用（GC-MS）技術(shù)，測(cè)定多孔橫溝象寄主油橄欖取食部位（枝條）和產(chǎn)卵部位（樹皮）的揮發(fā)性成分，以期為揭示多孔橫溝象寄主定位機(jī)制提供理論依據(jù)，為篩選對(duì)多孔橫溝象具有引誘活性的揮發(fā)物成分，開發(fā)植物源引誘劑，實(shí)現(xiàn)對(duì)該蟲的生態(tài)控制提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

2020年4月，在成都市農(nóng)林科學(xué)院溫江園區(qū)油橄欖基地內(nèi)采集油橄欖健康植株的枝條和近基部的樹皮。枝條選擇：選擇長(zhǎng)勢(shì)良好，無病蟲害、無霉變的健康植株的新鮮嫩枝。樹皮選擇：選擇樹皮色澤較好，無病蟲害、無霉變、無裂縫和刻槽，且新鮮健康的油橄欖樹皮。樣品采集后帶回實(shí)驗(yàn)室，洗凈瀝干，粉碎待用。

1.2 儀器設(shè)備

選用UltraGCMS-QP2010氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS），日本島津公司；AgilentJ&WScientificDB-5MS超高惰性氣相色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），美國(guó)安捷倫公司；SupelcoStableflex固相微萃取頭（SPME）（50/30 μmDVB/CAR/PDMS），美國(guó)Supelco公司等。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 揮發(fā)物成分萃取

油橄欖枝條及樹皮揮發(fā)物成分萃取參照卓志航等[13]的方法。取粉碎后的樣品5 g置于15 mL頂空進(jìn)樣瓶中密封，60 ℃條件下平衡30 min后，將SPME手柄頂端的萃取頭插入進(jìn)樣瓶，吸附50 min后取出萃取頭。

1.3.2 揮發(fā)物成分分析

用GC-MS對(duì)上述萃取出的植物揮發(fā)物進(jìn)行成分分析，分析方法參照卓志航等[13]的方法并進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。將上述吸附后的萃取頭插入GC-MS的氣相色譜進(jìn)樣口，推出纖維頭，進(jìn)樣口溫度為250 ℃，解析3 min。GC條件：分流比10∶1，載氣為高純氦氣，流速為1 mL/min。升溫程序：35 ℃保持2 min，以2 ℃/min升至100 ℃保持2 min，以10 ℃/min升至200 ℃保持5 min。MS條件：接口溫度280 ℃，四級(jí)桿溫度為150 ℃，離子源溫度220 ℃，電離方式為EI；離子化能量70 eV；質(zhì)量掃描范圍50 amu～550 amu。

樣品放入頂空進(jìn)樣瓶前，在上述同樣條件下對(duì)頂空進(jìn)樣瓶進(jìn)行揮發(fā)性成分檢測(cè)，即檢測(cè)頂空進(jìn)樣瓶空瓶中的揮發(fā)物質(zhì)作為對(duì)照，以除去雜質(zhì)干擾。

1.4 數(shù)據(jù)分析

將檢測(cè)到的揮發(fā)性化合物與NIST.14 library進(jìn)行匹配，對(duì)匹配度大于800（最大值為1 000）的鑒定結(jié)果予以確認(rèn)，并以峰面積歸一化法確定各化合物的相對(duì)含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 揮發(fā)物成分統(tǒng)計(jì)

通過GC-MS分析并除去空瓶中的雜質(zhì)，結(jié)果如表1、表2所示，油橄欖枝條和樹皮中共有8類106種揮發(fā)物，其中，萜烯類22種，烴類36種，芳香族化合物8種，醇類18種，醛類6種，酮類6種，酯類4種，雜環(huán)化合物6種。油橄欖枝條和樹皮中主要成分均為烴類、萜烯類和醇類，其他類物質(zhì)較少。

表1　油橄欖枝條的揮發(fā)性成分及相對(duì)含量

續(xù)表1油橄欖枝條的揮發(fā)性成分及相對(duì)含量

序號(hào)保留時(shí)間/min化學(xué)名稱CAS號(hào)相對(duì)含量/%物質(zhì)種類 2221.766順式-檜烯17699-16-01.09萜烯 2322.331壬醛124-19-61.01醛類 2424.6664-(1-甲基乙基)-1-甲基-環(huán)乙烯醇619-62-50.78醇類 2527.1284-萜烯醇562-74-32.46醇類 2633.135(Z)-2-癸烯醛2497-25-80.9醛類 2734.2352,5,5,8a-Tetramethyl-3,4,4a,5,6,8a-hexahydro-2H-chromene72746-44-20.68雜環(huán)化合物 2834.561(2.alpha.,4a.alpha.,8a.alpha.)-3,4,4a,5,6,8a-hexahydro-2,5,5,8a-tetramethyl-2H-1-Benzopyran41678-32-40.54雜環(huán)化合物 2934.875茶香螺烷36431-72-82.45雜環(huán)化合物 3038.1446-cyclohexyl-Dodecane13151-86-50.72萜烯 3139.2421,3,4,5,6,7-hexahydro-2,5,5-trimethyl-2H-2,4a-Ethanonaphthalene32391-44-90.93萜烯 3239.3872-甲基四癸烷1560-95-81.4烴類 3339.744β-欖香烯515-13-90.96萜烯 3439.8283-亞甲基十三烷19780-34-80.49烴類 3539.8884-(2,2-二甲基-6-亞甲基環(huán)己基)-2-丁酮13720-12-20.91酮類 3640.0551-十三烯2437-56-10.47烴類 3740.1766-丙十三烷55045-10-81.14烴類 3840.355α-柏木烯469-61-40.51萜烯 3940.4801-石竹烯87-44-50.95萜烯 4040.851羅漢柏烯470-40-60.65萜烯 4140.951香檸檬烯17699-05-70.88萜烯 4241.197雙環(huán)[2.2.2]辛烷-2-酮2716-23-65.3酮類 4341.3083-甲基十四烷18435-22-80.67烴類 4441.3721-環(huán)戊基-癸烷1795-21-70.99烴類 4541.475(E)-β-金合歡烯28973-97-90.99萜烯 4641.5522,6,10,15-四甲基十七烷54833-48-60.62烴類 4741.6862,6,10-三甲基十三烷3891-99-41.56烴類 4841.7961,2,3,4,4a,5,6,7-八氫-4a,8-二甲基-2-(1-異丙烯基)-萘103827-22-12.3芳香族化合物 4942.010馬兜鈴烯26620-71-32.9萜烯 5042.083β-瑟林烯17066-67-03.7萜烯 5142.172trans-Sesquisabinenehydrate145512-84-11.26醇類 5242.6821,2,3,5,6,8a-六氫-4,7-二甲基-1-(1-異丙烯基)-萘16729-01-41.83芳香族化合物 5342.755β-杜松烯523-47-71.16萜烯 5442.9572,6,10,14-四甲十六烷638-36-81.48烴類 5543.040正三十一烷630-04-61.06烴類 5643.3052-環(huán)己十二烷13151-82-11.5烴類 5743.4654-chlorooctahydro-2,4-Methano-1H-indene98640-25-63.73雜環(huán)化合物 5843.6083-甲基十五烷2882-96-41.68烴類 5943.9401-十六烷醇36653-82-40.55醇類 6044.136柏木醇77-53-21.96醇類

續(xù)表1油橄欖枝條的揮發(fā)性成分及相對(duì)含量

序號(hào)保留時(shí)間/min化學(xué)名稱CAS號(hào)相對(duì)含量/%物質(zhì)種類 6144.3071,2,3,4,4a,5,8,9,12,12a-decahydro-1,4-Methanobenzocyclodecene74708-73-94.6烴類 6244.817環(huán)戊十一烷6785-23-51.17烴類 6344.896α-香附酮473-08-51.21酮類 6444.990順式環(huán)十二烯1486-75-50.68烴類 6545.210紅沒藥醇515-69-51.32醇類 6645.295十三醇112-70-90.62醇類 6748.218棕櫚酸甲酯112-39-01.74酯類

表2　油橄欖樹皮的揮發(fā)性成分及相對(duì)含量

續(xù)表2油橄欖樹皮的揮發(fā)性成分及相對(duì)含量

序號(hào)保留時(shí)間/min化學(xué)名稱CAS號(hào)相對(duì)含量/%物質(zhì)種類 2939.2854-異丙基苯甲酸甲酯20185-55-10.51酯類 3039.5524,5-二甲基十一烯17312-82-21.06烴類 3139.761(1S,5S)-2-Methyl-5-((R)-6-methylhept-5-en-2-yl)bicyclo[3.1.0]hex-2-ene159407-35-90.74烴類 3239.8223-亞甲基十三烷19780-34-81.83烴類 3339.8444-(2,2-二甲基-6-亞甲基環(huán)己基)-2-丁酮13720-12-21.3酮類 3440.135長(zhǎng)葉烯475-20-73.32萜烯 3540.947反式-香檸檬烯13474-59-40.82萜烯 3641.1566-甲基十三烷13287-21-30.77烴類 3741.3053-甲基十四烷18435-22-81.01烴類 3841.366己基環(huán)戊烷4457-00-53.35烴類 3941.583甲基丙烯酸異冰片酯7534-94-31.7酯類 4041.6812,6,10-三甲基十三烷3891-99-40.85烴類 4142.004α-姜黃烯644-30-40.82萜烯 4242.075雅欖藍(lán)烯10219-75-71.57萜烯 4342.298十五烯13360-61-73.03烴類 4442.414Cyclopropanecarboxylicacid, 1-hydroxy-, (2,6-di-t-butyl-4-methylphenyl) ester108546-75-42.58芳香族化合物 4542.804Β-倍半水芹烯20307-83-91.25萜烯 4642.9542,6,10,14-四甲十六烷638-36-81.49烴類 4743.1914-乙基十四烷55045-14-20.53烴類 4843.2412,4-二甲基庚烷2213-23-20.72烴類 4943.3022-環(huán)己十二烷13151-82-11.04烴類 5043.50511-(1-ethylpropyl)-Heneicosane55282-11-61.62烴類 5143.6063-甲基十五烷2882-96-42.02烴類 5243.827(3,3-二甲基戊基)-環(huán)己烷61142-22-11.3烴類 5344.134柏木醇77-53-21.28醇類 5444.694降姥鮫烷3892-00-00.82烴類 5544.813環(huán)戊十一烷6785-23-50.9烴類 5644.994E-7-十四醇37011-95-31.01醇類 5745.1311,2,3,4-tetramethoxy-5-(2-propenyl)-Benzene15361-99-61.6芳香族化合物 5847.0646,10,14-三甲基-2-十五烷酮502-69-21.44酮類 5948.216棕櫚酸甲酯112-39-02.37酯類

2.2 取食部位揮發(fā)物成分分析

由表1可以看出，油橄欖枝條共含有8類67種揮發(fā)性成分，分別是烴類18種，相對(duì)含量為23.15%；萜烯類16種，相對(duì)含量為25.27%；醇類13種，相對(duì)含量為14.60%；酮類5種，相對(duì)含量為10.90%；醛類4種，相對(duì)含量為9.34%；酯類2種，相對(duì)含量為2.49%；芳香族化合物3種，相對(duì)含量為4.76%；雜環(huán)化合物6種，相對(duì)含量為9.49%。這說明油橄欖枝條的揮發(fā)性成分中烴類最多，萜烯類次之，酯類最少。而相對(duì)含量萜烯類最高，烴類次之，酯類含量最低。

2.3 產(chǎn)卵部位揮發(fā)物成分分析

由表2可以看出，油橄欖樹皮共含有8類59種揮發(fā)性成分，分別是烴類27種，相對(duì)含量為43.11%；萜烯類7種，相對(duì)含量為10.24%；醇類8種，相對(duì)含量為11.70%；酮類3種，相對(duì)含量為3.67%；醛類3種，相對(duì)含量為10.85%；酯類3種，相對(duì)含量為4.58%；芳香族化合物5種，相對(duì)含量為7.98%；雜環(huán)化合物3種，相對(duì)含量為7.87%。這說明油橄欖樹皮的揮發(fā)性成分中烴類最多，醛類次之，酯類、醛類、酮類以及雜環(huán)化合物最少。而相對(duì)含量烴類最高，醇類次之，酮類含量最低。

2.4 油橄欖枝條和樹皮揮發(fā)物成分比較分析

對(duì)比表1、表2可以看出，油橄欖枝條和樹皮含有的相同揮發(fā)性成分有7類20種，其中烴類9種，包括2-甲基四癸烷、3-亞甲基十三烷、1-十三烯、3-甲基十四烷、2,6,10-三甲基十三烷、2,6,10,14-四甲十六烷、2-環(huán)己十二烷、3-甲基十五烷和環(huán)戊十一烷；醇類3種，包括乙醇、異戊醇和柏木醇；雜環(huán)化合物3種，包括2,5,5,8a-Tetramethyl-3,4,4a,5,6,8a-hexahydro-2H-chromene、(2.alpha.,4a.alpha.,8a.alpha.)-3,4,4a,5,6,8a- hexahydro-2,5,5,8a-tetramethyl-2H-1-Benzopyran和茶香螺烷；酮類2種，包括5-甲基-3-庚酮和4-(2,2-二甲基-6-亞甲基環(huán)己基)-2-丁酮；萜烯類、醛類和酯類各1種，分別是6-cyclohexyl-Dodecane、壬醛和棕櫚酸甲酯。油橄欖枝條與樹皮的相同揮發(fā)性成分，占油橄欖枝條揮發(fā)物成分種類的29.85%，占油橄欖枝條揮發(fā)物成分相對(duì)含量的23.58%；占油橄欖樹皮揮發(fā)物成分種類的33.90%，占油橄欖樹皮揮發(fā)物成分相對(duì)含量的44.65%。

3 結(jié)論與討論

3.1 活性物質(zhì)的選擇

本研究通過HS-SPME結(jié)合GC-MS技術(shù)，測(cè)定了多孔橫溝象寄主植物油橄欖枝條和樹皮的揮發(fā)性物質(zhì)成分，共發(fā)現(xiàn)萜烯類、烴類、芳香族化合物、醇類、醛類、酮類、酯類、雜環(huán)化合物等8類106種揮發(fā)性物質(zhì)，根據(jù)余武秀編譯的《化學(xué)信息素及其在害蟲防治中的潛在應(yīng)用》，昆蟲在棲息地定位、寄主定位和接受階段、產(chǎn)卵階段中起重要作用的化學(xué)信息素主要來自寄主，主要的種類包括醛類、醇類、含硫化合物、酯類、萜烯類和雜環(huán)芳香族化合物[14]。本研究測(cè)出的油橄欖枝條和樹皮的揮發(fā)物中相對(duì)含量較高的是醛類、醇類、酯類、萜烯類和雜環(huán)芳香族化合物，可用于后續(xù)引誘活性測(cè)定試驗(yàn)。

3.2 揮發(fā)性物質(zhì)作用預(yù)測(cè)

寄主植物的揮發(fā)性成分對(duì)植食性昆蟲的寄主定向行為、補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)和產(chǎn)卵等行為場(chǎng)所的選擇起著重要作用[15]。油橄欖枝條和樹皮中的揮發(fā)性物質(zhì)勢(shì)必以特定的配方對(duì)多孔橫溝象取食和產(chǎn)卵行為起著調(diào)控作用[16]。萜烯類、醇類、醛類和酯類都是常見的植物揮發(fā)性物質(zhì)，也是影響昆蟲定位補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)寄主和產(chǎn)卵寄主的關(guān)鍵物質(zhì)[14]。如α-蒎烯對(duì)北美家天牛（）、松墨天牛（）具有較強(qiáng)的引誘活性[13]，(Z)-3-己烯-1-醇對(duì)未交配云斑天牛雌、雄蟲有明顯的引誘作用[17]，牧草盲蝽（）不同寄主的揮發(fā)物中，壬醛、金合歡烯、α-蒎烯、1-石竹烯、乙酸順式-3-己烯酯等對(duì)牧草盲蝽有引誘作用[18]。油橄欖枝條揮發(fā)物中特有的諸如萜品烯、1-辛烯-3-醇、4-萜烯醇、正己醛和異硫氰酸酯等物質(zhì)推測(cè)可能是多孔橫溝象雌雄成蟲定位取食部位的關(guān)鍵性物質(zhì)。產(chǎn)卵寄主揮發(fā)物成分中一般含有對(duì)雌成蟲產(chǎn)卵具有引誘作用的物質(zhì)[19]。如苗昌見研究發(fā)現(xiàn)煙草揮發(fā)物中的煙堿、壬醛、γ-萜品油烯、萘在特定濃度下對(duì)煙夜蛾雌成蟲有顯著的產(chǎn)卵引誘作用[20]；桔小實(shí)蠅的3種寄主果實(shí)中共有的揮發(fā)物成分β-石竹烯在低濃度下對(duì)桔小實(shí)蠅雌成蟲具有引誘作用[21]。油橄欖樹皮揮發(fā)物中特有的諸如左旋樟腦、1-辛醇、α-松油醇、甲基丙烯酸異冰片酯、環(huán)辛四烯等物質(zhì)推測(cè)可能是多孔橫溝象雌成蟲定位產(chǎn)卵部位的關(guān)鍵性物質(zhì)。而油橄欖枝條和樹皮揮發(fā)物中相同的成分物質(zhì)可能是寄主植物中調(diào)節(jié)植食性昆蟲行為的一般性物質(zhì)，這在云斑天牛補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)寄主小果薔薇（）和野薔薇（）揮發(fā)性成分以及核桃（）樹皮及樹葉揮發(fā)性成分研究中也有類似報(bào)道[13,16]。

4 結(jié)語(yǔ)

本研究測(cè)定了多孔橫溝象的寄主植物油橄欖枝條（取食部位）和樹皮（產(chǎn)卵部位）的植物揮發(fā)物成分及相對(duì)含量，可為篩選對(duì)多孔橫溝象具有引誘活性的植物揮發(fā)物成分，進(jìn)一步開發(fā)植物源引誘劑提供理論基礎(chǔ)，但揮發(fā)物中對(duì)多孔橫溝象補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)及產(chǎn)卵行為具有調(diào)控作用的具體物質(zhì)成分和配比，仍需開展進(jìn)一步的研究和驗(yàn)證。

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10.3969/j.issn.2095-1205.2023.09.05

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