横坑切梢小蠹寄主云南松针叶及树皮的挥发性成分

徐颖凯，冯先慧，王红伟，杨 伟，杨 桦*

(1.四川省环科源科技有限公司,四川 成都 610041; 2.江油市彰明林业站,四川 江油 621700;3.四川农业大学林学院四川省林业生态工程省级重点实验室,四川 成都 611130)

植物挥发物是由植物表面或叶中积累的贮存位点所释放的挥发性物质，属于植物次生性化学物质，由一些相对分子量在100～200的烃类、醇类、酮类、含氮化合物、有机酸和有机硫等有机化学物质组成的混合物，并以一定的比例构成了该种植物特定的化学指纹图谱[1～4]。化学指纹图谱对引导昆虫产卵、刺激昆虫取食、诱导昆虫交配和繁殖及昆虫趋向性等行为都有调控作用[5～8]。例如，Schoonhoven等[9]在研究马铃薯甲虫Leptinotarsadecemlineata对马铃薯Solanumtuberosum叶片气味的定向选择行为中发现，只要有马铃薯叶片气味存在，马铃薯甲虫就会产生寄主定向行为；小菜蛾Plutellaxylostella可以利用十字花科植物所释放的挥发物芥子油而准确地找到寄主植物并进行取食、产卵[10]；胡萝卜花中有5种成分对棉铃虫Helicoverpaarmigera取食有很强烈的引诱作用[11]；美洲棉铃虫H.zea的寄主棉花、番茄等作物所散发的一些挥发性物质，可以明显地诱导已交配雌蛾产生定向行为，并刺激雌蛾产卵[12]。

横坑切梢小蠹属于鞘翅目Coleoptera，小蠹科Scolytidae，切梢小蠹属Tomicus，是一种重要的林木蛀干害虫，主要危害云南松Pinusyunnanensis、马尾松P.massoniana、油松P.tabuliformis等松属类植物。横坑切梢小蠹国外主要分布在日本、俄罗斯、法国、丹麦等国家，在我国分布于河南、四川、陕西、江西、云南等地[13]。由于该虫隐蔽性强、世代重叠严重，造成其虫情调查和监测难度较大，常造成松树的成片枯死，给林业生产和生态环境建设造成了巨大损失。横坑切梢小蠹成虫羽化后，飞到临近云南松树冠，蛀食嫩梢补充营养，到成虫性发育成熟后便会陆续从枝梢转移到树干进行交配产卵。而且小蠹类害虫是通过化学信息素进行寄主的搜寻、定位和种群的信息交流。因此，采用萃取蒸馏结合气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术，分析鉴定横坑切梢小蠹补充营养部位和产卵部位挥发性成分，比较其差异，为高效利用信息素对该类害虫的种群监测提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

于2012年7月中旬在四川省甘孜州泸定县二郎山云南松林，采取云南松健康、无霉变和无开口裂缝，且新鲜的韧皮部，以及当年生健康枝梢。在离地面约2 m的树干上，割下其韧皮部，同时采取每株树上直径为0.5 cm～1.5 cm的云南松枝梢，并迅速分别放入采样袋里密封后，放入加有冰袋的医用冷藏箱中。将枝梢带回室内及时处理并提取挥发物，进行后续挥发物的提取。

1.2 仪器设备

Agilent 7890A-5975C气相色谱-质谱(GC-MS)联用仪，配有HP-5MS弹性石英毛细管柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)，美国安捷伦公司；旋转蒸发仪(PRA-202C)，中国普渡科技公司。

1.3 方法

1.3.1 云南松挥发物

提取将采集的云南松针叶与树皮分别洗净，剪成1 cm长的小段，分别称取600 g材料放入水蒸气蒸馏装置内，加入1 200 mL去离子水，连续蒸馏4 h，馏出液用无水乙醚萃取，加入无水硫酸钠脱水，低温浓缩下除去乙醚，得到具有浓郁芳香气味的淡黄色透明油状物，在-80℃超低温冰箱里保存备用。

1.3.2 成分分析与鉴定

挥发性成分的检测条件参照蒋丽等[14]。对提取的挥发物利用重蒸正己烷进行稀释1 000倍后进行分析，气相色谱条件：使用30 cm × 0.25 mm × 25 μm 厚涂层的HP-5MS 石英毛细管色谱柱，流速1.2 mL·min-1，初始温度70℃，保留1 min；以10℃·min-1的速度由70℃升至100℃，保持1 min；再以10、5、10、3、20℃·min-1的速度分别升到122℃、141℃、160℃、190℃、250℃；250℃保持2 min。进样量1 μL，分流比为20∶1，载气为高纯氦气(He)，流速为24 mL·min-1。

质谱条件：电子轰击源(EI)，电子轰击电压70 eV，进样口温度250℃，离子源温度200℃，扫描速度0.4 s，扫描范围m/z 40～450，灯丝电流150 μA。对所得通过计算机数据库进行检索对照，确定化学组分。

1.4 数据分析

将检测的未知化合物(挥发性成分)与NIST.11 library进行匹配，对匹配度大于800(最大值为1 000)的鉴定结果予以确认，并以峰面积归一化法确定各化合物的相对含量。用Origin绘图软件对获得的总离子流图进行优化。

2 结果与分析

云南松针叶的挥发性成分的总离子图见图1。通过GC-MS分析鉴定出35种化学物质，鉴定出来的化合物占提取的挥发物组分色谱峰面积的87.47%(表1)。在所鉴定的化合物中，萜烯类物质24种，共占峰面积的81.05%；醇类物质5种，共占峰面积的3.84%；酮类物质两种，共占峰面积的1.18%；醚类、酚类和酯类物质各1种，分别占峰面积的0.03%、0.51%和0.72%；萘占峰面积的0.14%。云南松针叶提取的挥发性成分中峰面积较高的有：荜澄茄油烯(42.29%)，β-石竹烯(13.64%)，

β-水芹烯(5.26%)， β-蒎烯(4.99%)，云南松树皮挥发物成分的总离子图见图2。通过GC-MS分析鉴定出34种化学物质，鉴定出来的化合物占提取的挥发物组分色谱峰面积的97.98%(表2)。在所鉴定的化合物中，萜烯类物质22种，共占峰面积的92.24%；醇类物质5种，共占峰面积的3.22%；酮类和苯类物质各有两种，分别占峰面积的0.22%和0.29%；醚类、酚类和酯类物质各1种，分别占峰面积的0.29%、0.71%、和1.01%。云南松树皮提取的挥发性成分中峰面积较高的有：β-蒎烯(27.68%)，β-石竹烯(17.56%)，β-水芹烯(17.18%)，(+)-α-蒎烯(12.72%)，2-侧柏烯(7.05%)，长叶烯(4.52%)，α-石竹烯(2.7%)，α-松油醇(1.79%)，乙酸冰片酯(1.01%)。

图1 云南松针叶提取物GC-MS总离子图Fig 1 The GC-MS total lion chromatogram of extracts from needles of P.yunnanensis

表1云南松针叶挥发性成分

Tab.1 The volatile compositions from needles of P.yunnanensis

(﹢)-α蒎烯(4.78%)，α-石竹烯(2.62%)，α-衣兰油烯(2.62%)，T-杜松醇(1.89%)，γ-杜松烯(1.48%)，α-松油醇(1.35%)。

图1 云南松树皮提取物GC-MS总离子图Fig.2 The GC-MS total lion chromatogram of extracts from bark of P.yunnanensis

表2云南松树皮挥发性成分

续表2

序号No.保留时间Retention time/min化合物Compound相对分子质量Relative molecular mass分子式Molecular fomula相对含量Relative content(%)相似度Similarity(%)2311.441(+)-环长叶烯204.35C15H240.14942411.487α-蒎烯136.24C10H160.13932511.784(+)-苜蓿烯204.35C15H240.09992612.099长叶烯204.35C15H244.52992712.2482-叔丁基-1,4-二甲氧基苯194.27C12H18O20.22932812.322β-石竹烯204.35C15H2417.56992912.831(E)-β-金合欢烯204.35C15H240.1933012.912α-石竹烯204.35C15H242.7963113.375荜澄茄油烯204.35C15H240.3953213.673α-衣兰油烯204.35C15H240.11913313.852,6-二叔丁基对甲酚220.35C15H24O0.71983414.085δ-杜松烯204.35C15H240.1493

由表3可见，云南松针叶和树皮共有22种挥发性成分，其中萜烯类占了18种，醇类1种，酯类1种，酚类1种。综上，云南松针叶挥发性成分相对含量中有88.58%与云南松树皮相同；云南松树皮发挥性成分相对含量中有81.88%与针叶相同。

表3云南松针叶和树皮的相同挥发性成分

Tab.3 Identical volatile components inP.yunnanensisbark and needles

化合物Compound物质种类Substance species相对含量(%) Relative content针叶 needles树皮 bark三环烯萜烯类0.050.06(+)-α-蒎烯萜烯类12.724.78莰烯萜烯类0.280.27桧烯萜烯类0.230.06β-蒎烯萜烯类27.684.993-蒈烯萜烯类0.090.13β-水芹烯萜烯类17.185.26γ-松油烯萜烯类0.110.08异松油烯萜烯类0.750.42樟脑萜烯类0.130.85α-松油醇醇类1.791.352-异丙基-5-甲基茴香醚醚类0.290.03乙酸冰片酯酯类1.010.72α-蒎烯萜烯类0.130.50长叶烯萜烯类4.520.10β-石竹烯萜烯类17.5613.64(E)-β-金合欢烯萜烯类0.100.42α-石竹烯萜烯类2.702.62荜澄茄油烯萜烯类0.3042.29α-衣兰油烯萜烯类0.112.622,6-二叔丁基对甲酚酚类0.710.51δ-杜松烯萜烯类0.140.18

3 讨论

云南松针叶和树皮挥发性成分在组成和含量上差别很大。在针叶和树皮挥发性成分中，(+)-α-蒎烯相对含量分别为12.72%和4.78%，β-蒎烯为27.68%和4.99%，β-水芹烯为17.18%和5.26%，异松油烯为0.75%和0.42%，长叶烯为4.52%和0.1%，β-石竹烯为17.56%和13.64%，(E)-β-金合欢烯为0.1%和0.42%，荜澄茄油烯为0.3%和42.29%。树皮中桃金娘烯醇含量为0.7%，马鞭草烯酮含量为0.09%，而松针中则没检测到这两种物质。殷彩霞等[15]利用石油醚浸泡昆明地区云南松的枝梢韧皮部和松针发现，α-蒎烯在二者提取物种的相对含量分别为47.13%和9.14%，β-蒎烯含量为10.93%和1.79%；β-水芹烯为21.97%，而松针中则未检测到。杨燕等[16]对贵州地区的云南松松针进行水蒸气蒸馏提取分析发现，α-蒎烯相对含量为 4.141%、β-蒎烯为0.856%、异松油烯为0.402%、β-荜澄茄烯为0.489%、α-松油醇为0.715%、大根香叶烯D为15.045%、十六酰胺为16.581%和β-石竹烯为4.473%。伍苏然等[17]利用采用顶空吸附法收集的云南松健康松和衰弱松针叶自然挥发性物质主要成分为α-蒎烯(73.43%和21.24%)、β-蒎烯(13.28%和28.54%)、柠檬烯(4.58%和23.01% )，并推测α-蒎烯与β-蒎烯的相对比例的变化是云南松树势衰弱程度变化的一个重要信号。

本研究中在云南松树皮挥发性成分中检测到了马鞭烯酮和桃金娘烯醇，而在其他研究中这两种物质则是在小蠹虫的后肠提取物中才被检测到的[18]，是不是对横坑切梢小蠹后肠提取物进行分析，也可以发现这些物质，是否为横坑切梢小蠹的性信息素，还需进一步研究。

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