椰心叶甲危害对椰树心叶挥发物的影响

蒋方一丁，吕宝乾，唐继洪，卢 辉，何 杏，苏 豪

1海南大学，海南 儋州 571737；2中国热带农业科学院环境与植物保护研究所/农业农村部热带作物有害生物综合治理重点实验室/海南省南繁生物安全与分子育种重点实验室，海南 海口 571101

植物利用自己的合成代谢能力产生挥发物，用以保护自己免受生物和非生物的压力，并向互惠互利者和竞争对手提供信息(可能是假信息)(Baldwin，2010)。植物挥发物介导植物与节肢动物、微生物和其他植物之间的相互作用，并参与非生物胁迫的反应。植物挥发物排放受到许多环境因素的影响，包括食草动物的破坏、微生物的入侵和邻近植物的暗示，以及光照、温度、湿度和养分的有效性。

椰心叶甲BrontispalongissimaGestro(鞘翅目Coleoptera：叶甲总科Chrysomeloidea)传入中国后，在几年内迅速暴发成灾，成为危害我国棕榈科植物最严重的外来入侵害虫之一(耿秉晋等，1999)，严重影响了棕榈植物种植业及其相关产业(吕宝乾等，2005)。在椰心叶甲对椰树叶片挥发物的EAG和嗅觉行为反应中，椰心叶甲对寄主植物具有显著或极显著的趋向性(杨楠等，2008)。宋晓君等(2011)研究表明，椰心叶甲3龄幼虫危害诱导产生的(E)-4,8-二甲基-1,3,7-壬三烯，对椰甲截脉姬小蜂AsecodeshispinarumBoucek有引诱作用。本文以未受椰心叶甲危害和机械损伤的健康植株和被椰心叶甲危害的植株为研究材料,采用自动热脱附仪-气相色谱仪-质谱仪(TD-GC-MS)技术测定椰树健康心叶和受害心叶中的挥发性物质，分析椰心叶甲危害后椰子叶片内挥发性物质种类及组成的变化，以期通过化学生态学方法理解椰心叶甲-寄主-天敌(或其他害虫)三级关系。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试椰树品种：本地青椰CocosnuciferaL.，为海南省儋州市中国热带农业科学院内植株。

1.1 主要仪器

管线切割器(Agilent)、硅胶管(内径1.0 mm，外径1.8 mm，壁厚0.4 mm，德国Carl Roth)、通风柜、真空电热恒温干燥箱(DHG-9037A，上海精宏)、老化仪(SC-10，Superlab)、自动热脱附仪-气相色谱仪-质谱仪(MARKES TD100-xr/thermo scientific Trace 1300 GC/ISQ 7000MSD)。

1.2 试验方法

1.2.1 铝箔纸和玻璃石英管的处理 将玻璃石英管、镊子、剪刀浸泡于正戊烷/二氯甲烷1∶1混合液(500 mL)24 h，并将铝箔纸切割成15 cm×15 cm。

1.2.2 椰子叶片处理 提前48 h分别将20头3龄椰心叶甲幼虫放置在实验组的10株未受椰心叶甲危害和机械损伤的健康植株上，另选10株未受椰心叶甲危害和机械损伤的健康植株作为对照。

1.2.3 硅胶管和空石英样品管预处理 用管线切割器将硅胶管切割成1 cm长的硅胶管，然后在乙腈∶甲醇溶液(4∶1，v∶v)中浸泡3 h以上或过夜，在通风柜中晾干，于真空电热恒温干燥箱中在100 mL·min-1N2流下210 ℃老化3 h，冷却到室温后分装到棕色玻璃瓶中，充氩气保存备用。

将空石英样品管置于老化仪中，在60 mL·min-1N2流下335 ℃老化30 min备用。

1.2.4 挥发物的吸附 用铝箔纸擦拭去掉叶片表面杂质，各取2根老化的1 cm长硅胶管置于干净玻璃石英管中，用铝箔纸和封口膜将干净玻璃石英管密封，置于植株受害处和健康植株心叶处，静置24 h后，将硅胶管取出，置于老化的空石英样品管中，用普通冰袋冷冻打包后，进行TD-GC-MS分析

1.2.5 挥发物物质的鉴定与比较 产生的挥发性有机化合物通过硅胶管吸附，进行TD-GC-MS分析。

色谱条件：石英毛细管柱 TG-5SILMS(5%苯甲基硅氧烷：0.25 mm×30 m，0.25 μm)；载气为氦气，柱流量为 1.0 mL·min-1；热脱附条件：传输线温度205 ℃；预解析1 min；一级解析200 ℃，8 min；二级解析预吹扫1 min，低温-10 ℃，高温230 ℃，5 min。色谱柱初始温度30 ℃，保持3 min，以5 ℃·min-1升温速率升至210 ℃；不分流。

质谱条件：EI电离源，电离电压70 eV，离子源温度300 ℃；质谱范围20～450 u。通过NIST17数据库比较鉴定椰子叶片产生的挥发性有机化合物。在Excel 2010软件中进行后期编辑，将最终结果组织为二维数据矩阵，包含保留时间、挥发物、化学式和CAS号等信息。

2 结果与分析

通过对植株上被椰心叶甲危害之前的叶片以及危害后的叶片进行TD-GC-MS检测分析，共检测出112种物质，其中健康对照组检测出80种物质，危害后的实验组检测出46种物质，主要为烃类化合物及其衍生物，相对含量最高的是环烃和无环烃。其中,Heptadecane,2,6,10,14-tetramethyl-在受危害后的叶片中的含量显著低于危害前含量。-Propyl-1-pentanol、2-Piperidinone, N-[4-bromo-n-butyl]-、Hexadecane, 1,1-bis(dodecyloxy)-、Octadecanal, 2-bromo-、Acetic acid、2-Dodecen-1-yl(-)succinic anhydride、Styrene、Tridecane、1-Iodo-2-methylundecane、Heptadecane, 2,6-dimethyl-等在健康植株中检出，但被危害后未检出。而2-Propanol, 1-amino-,(S)-、Germacrene D、1,2,4-Metheno-1H-indene, octahydro-1,7a-dimethyl-5-(1-methylethyl)-,[1S-(1a,2a,3aβ,4a,5a,7aβ,8S*)]-、(1R,9R,E)-4,11,11-Trimethyl-8-methylenebicyclo[7.2.0]undec-4-ene、1-Isopropyl-4,7-dimethyl-1,2,3,5,6,8a-hexahydronaphthalene、Copaene、Tetradecane、Caryophyllene、Muurolene、Heptadecane, 2,6-dimethyl-等在健康植株中未检测到，但危害后新检出(表1)。

3 讨论

植物在遭受植食性昆虫取食后释放出与健康植株明显不同的挥发物，其中与昆虫形成关联反应的挥发物主要包括烃类化合物、芳香族化合物等(蔡晓明等，2008; 娄永根和程家安，2000)。此次实验较前人的研究，检测出更多的化合物，1,2,4-Metheno-1H-indene,octahydro-1,7a-dimethyl-5-(1-methylethyl)-,[1S-(1a,2a,3aβ,4a,5a,7aβ,8S*)]-、Copaene、Muurolene、Heptadecane, 2,6,10,14-tetramethyl--为其中较有代表性的物质。

植食性昆虫取食寄主植物后诱导产生的挥发物在寄生蜂的寄主定位过程中起着重要作用(Dickeetal.，1998)，在本实验中显著性降低的Heptadecane, 2,6,10,14-tetramethyl-(46.38%→0.29%)已经证实对天敌蜂类雌蜂具有显著的吸引作用(吕燕青等，2010)，其含量的降低可能导致对椰心叶甲天敌的吸引力减弱。

一种物种取食寄主植物后，可以通过改变寄主化学成分来促进另一种物种的暴发危害(Arianneetal.，2012；Veronicaetal.，2005)。椰心叶甲、椰子织蛾同属棕榈科食叶性害虫，据野外观察发现，部分受危害棕榈科植物上同时存在椰心叶甲与椰子织蛾，且两者之间无明显竞争作用。在受椰心叶甲危害后，椰子叶片挥发物中，显著性增高的1,2,4-Metheno-1H-indene,octahydro-1,、7a-dimethyl-5-(1-methylethyl)-、[1S-(1a,2a,3aβ,4a,5a,7aβ,8S*)]-(0%→11.07%)、Copaene(0%→5.14%)、Caryophyllene(0%→0.19%)、Muurolene(0%→0.30%)已经证实具有对蛾类产卵极显著的引诱作用(蒋兴川等，2018；马艳粉等，2012；Butteryetal.，1982；Shelly，2001)，这一结果说明椰子心叶受椰心叶甲危害后可能会产生发挥物以吸引椰子织蛾，造成害虫的互利入侵，但对椰子织蛾是否存在其他生理促进作用还需进一步验证。