夏季降香黄檀叶片挥发物日变化分析

王 玲， 陈志云， 李东文， 莫 羡， 孔达卿， 黄志嘉

(1.中山市林业有害生物防治检疫站， 广东 中山 528043； 2.华南农业大学林学与风景园林学院， 广东 广州 510642)

降香黄檀(Dalbergiaodorifera)，又称黄花梨，属于蝶形花科(Papilionaceae)黄檀属(Dalbergia)，常绿半落叶乔木，可作为城市绿化树种，现为国家二级保护植物[1]，主要分布于广东、广西、海南等地方。其心材纹理紧密，坚实厚重，可用于制造家具、工艺品等，同时，作为中国古老的中药材，被广泛应用于各类中草药制剂，经济价值极高[2]。可导致降香黄檀病虫害的害虫种类主要包括棕斑澳黄毒蛾(Orvascasubnotata)、棉古毒蛾(Orgyiapostica)、黑肾卷裙夜蛾(Plecopteraoculata)，随着降香黄檀营林面积不断增加，这些害虫经常爆发成灾，严重影响降香黄檀的生长[3-4]。

植物和植食性昆虫相互之间形成了非常紧密的联系和多样的生态关系，其中最重要的一点就是依靠化学信息物进行的信息交流和彼此识别。每种植食性昆虫都有各自特定的食性范围，并且可以通过植物挥发物进行寄主和非寄主植物的辨识，从而得以将种群不断生长和繁衍下去，而植物自身在此过程中也形成了一套独特的防御机制。然而植物挥发物是植物在正常的生理代谢过程中产生的碳氢化合物及其衍生物，随着光照、温度、氧气含量等外界环境和植物生理状态的不断变化，植物挥发物的合成与释放是动态变化的，并呈现一定的节律[5-7]。植物挥发物在植物与植食性昆虫的化学通讯中起着关键作用，一方面它们可以调节控制植食性昆虫的很多行为，如昆虫对寄主植物的定位、识别和接受的选择过程，并刺激昆虫开展聚集、取食、交配、产卵和传粉等行为。另一方面它们也是植物防御昆虫取食危害的重要组成部分，一般分为2个方式，即组成抗性和诱导抗性。而在自然界中，昆虫取食、交配及产卵等行为均受环境中植物挥发物的影响，研究这些物质并将其纳入害虫综合治理，也能更好的达到生态调控的目的[8-9]。

野外调查发现，土沉香(Aquilariasinensis)种植区周边的降香黄檀可以引诱大量黄野螟(Heortiavitessoides)成虫(目前该地区最主要的食叶害虫,以幼虫群集咬食叶片，具有暴发性、暴食性的特点，被害株率一般达30%，严重发生时，被害株率高达90%以上。这可能是降香黄檀植株本身释放的植物次生物质吸引了黄野螟。因此，本试验应用动态顶空吸附法收集降香黄檀在夏季1 d中不同时间段叶片挥发物，探究降香黄檀叶片挥发物日变化节律的影响，运用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析其化学成分，以期为降香黄檀资源的进一步开发和病虫害绿色防控技术提供科学依据和理论支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料及仪器

试验材料：中国林业科学研究院热带林业研究所内5年生降香黄檀活体植株。

试验仪器及试剂：气相色谱-质谱联用仪(美国Agilent公司，7890B-5975C)；Porapak Q吸附管(郑州谱析科技有限公司)；HH-10型活化仪(郑州谱析科技有限公司)；QC-1B大气采样仪(北京市劳动保护科学研究所)；ACO9610超静音可调式气泵(广东海利集团有限公司)；二氯甲烷(高效液相色谱纯)；2 ml色谱瓶(美国Agilent公司)。

1.2 挥发物收集

于2020年夏季同1天内设置上午、下午和夜间3个挥发物收集时间段，分别为8:00—12:00(4 h)、12:00—18:00(6 h)、19:00—22:00(3 h)；天气晴朗，温度约为27～30 ℃。

采用动态顶空吸附法收集降香黄檀的叶片挥发物，具体装置连接如下：进气泵→圆底烧瓶(装有纯净水)→干燥塔(活性炭)→样品采集袋→吸附管(Porapak Q)→气体采样仪，仪器的连接统一使用无色无味的特氟隆管。

吸附管活化：挥发物收集前将Porapak Q 吸附管放入温度为220 ℃的活化仪中进行活化以去除杂质，活化时间设定为30 min。

具体试验操作步骤：将无色无味透明的聚氟乙烯采集袋套在降香黄檀叶片上，依次组装好装置；首先清除样品采集袋中的空气，然后将抽气泵中抽出的空气通入装有水的圆底烧瓶中，洗去空气中的灰尘和杂质，再通过装有活性炭的干燥塔，使其脱去水分，防止后续吸附剂对叶片挥发物的吸附作用，之后从样品采集袋的进气口导入经过净化的空气，模拟叶片在自然条件下进行气味的挥发；将挥发物质通过采集袋的出气口导入Porapak Q 吸附管中，进行吸附收集；最后用二氯甲烷(0.5 mL)洗脱吸附管，将所得洗脱液装入2 mL色谱瓶，氮吹仪浓缩至100 μl，样品保存于-20 ℃备用。

1.3 气相色谱和质谱条件

GC工作条件：色谱柱为 HP-5MS(30 m×0.25mm I.D×0.25 μm film)；进样口温度250 ℃；升温程序为初始温度50 ℃(保持1 min)，以3 ℃·min-1的速率增温至120 ℃(保持2 min)，以12℃·min-1速率增温至230 ℃(保持4 min)。

MS工作条件：离子源温度250 ℃；载气为氦气，流速1.0 mL·min-1；离子化能量70eV、350V；通过全扫描获得数据，扫描范围50～350 amu。

1.4 数据处理与分析

用自带的标准谱库(NIST8.0)对通过GC-MS分析得到的降香黄檀叶片挥发物的质谱数据进行检索和分析，选择相似度较高的检索结果，参考保留时间并进行人工解析谱图，按照面积归一法计算总离子流图各个成分的相对含量，利用Excel 2019进行数据统计分析。

2 结果与分析

通过GC-MS联用仪对降香黄檀不同时段叶片挥发物进行分析，明确不同时间段的气相质谱总离子流图，其叶片不同时段挥发物化学成分及相对含量如表1所示。由表1可知：8:00—12:00降香黄檀叶片挥发物主要有9种物质，分别为罗勒烯(2.78%)、萘(3.08%)、对乙基苯乙酮(5.85%)、石竹烯(1.76%)、α-法尼烯(3.04%)、邻苯二甲酸丁基异丁酯(1.50%)、邻苯二甲酸二丁酯(0.86%)、4-甲氧基肉桂酸(1.16%)、正二十烷(2.83%)，占总挥发物质含量的22.86%，其中萜烯类物质为主要成分，占总成分的7.58%；12:00—18:00降香黄檀叶片挥发物主要有9种物质，分别为对乙基苯乙酮(0.81%)、1-石竹烯(0.92%)、α-法尼烯(0.53%)、正二十烷(2.83%)、 3-蒈烯(0.61%)、甘菊蓝(0.40%)、水杨酸甲酯(0.37%)、癸醛(0.30%)、二十四烷(9.26%)，占总挥发物质含量的16.03%，其中烷烃为主要成分，占总成分的12.09%；19:00—22:00降香黄檀叶片挥发物有2种物质，分别为对乙基苯乙酮(1.55%)、正十七烷(41.67%)，占挥发物质含量的43.22%。其中在3个时间段均含有挥发物对乙基苯乙酮，但其含量却差异较大；在8:00—12:00和12:00—18:00的2个时间段，均含有1-石竹烯、α-法尼烯、正二十烷，且正二十烷含量均相同。

表1 降香黄檀叶片不同时间段挥发物化学成分及相对含量Tab.1 Chemical components and relative content of Dalbergia odorifera leaves in different times%化合物分子式相对含量8:00—12:0012:00—18:0019:00—22:00罗勒烯C10H162.78//萘C10H83.08//对乙基苯乙酮C10H12O5.850.811.551-石竹烯C15H241.760.92/α-法尼烯C15H243.040.53/邻苯二甲酸丁基异丁酯C16H22O41.50//邻苯二甲酸二丁酯C16H22O40.86//4-甲氧基肉桂酸C10H10O31.16//正二十烷C20H422.832.83/3-蒈烯C10H16/0.61/甘菊蓝C10H8/0.40/水杨酸甲酯C8H8O3/0.37/癸醛C10H20O/0.30/二十四烷C24H50/9.26/正十七烷C17H36//41.67 注:“/”代表不含该物质。

在8:00—12:00和12:00—18:00时间段，降香黄檀叶片挥发物成分均为9种； 19:00—22:00叶片挥发物成分为2种，且正十七烷含量较高，达到了41.67%；由于夜晚光照减少，黑暗条件阻碍了部分挥发物代谢，导致夜间19:00—22:00的叶片挥发物数量减少。在试验的3个时间段中，降香黄檀叶片挥发物中均存在对乙基苯乙酮和烷烃类化合物，而害虫的访花行为主要集中在白天，这可能与白天挥发物的种类较多相关。其它的相关研究也发现，植物挥发物的释放具有日变化规律，但不同植物其变化的趋势也会有差异[10]。司家屹等[11]对百里香挥发物质1天中的变化进行了研究，也发现黑暗环境减少了百里香挥发物的总数量，并且影响了各类挥发物的相对含量。1天中迷迭香释放的挥发物数量先增加后降低，毛竹挥发物日变化规律因挥发物成分不同而不同[12-13]。

3 结论与讨论

降香黄檀叶片挥发物主要成分为烷烃类、烯烃类、醛类、酯类、酮类、芳香族化合物和有机酸，但不同时间段的挥发物成分种类有所不同，含量也有较大的差异。孔德龙等[14]对黑黄檀(D.fusca)、降香黄檀、交趾黄檀(D.cochinchinensis)、南岭黄檀(D.balansae)、印度黄檀(D.sissoo)5种黄檀属植物挥发物成分分析发现含有烷烃类、芳烃类、醇类、酚类、酯类、醛类、酮类和萜烯类等8类化合物，其中5种植物均含有蒎烯、罗勒烯、三-蒈烯等成分。本试验结果在挥发物成分种类上与上述研究相似，但在总数与具体组分间却有差异，其原因可能是供试植物采集时间和研究方法的差异造成的[15]。此外，挥发物的释放在不同季节及不同时间均表现出不同的规律，同时正午阳光或者温度过高也会导致其气孔关闭，进而影响挥发物的正常释放。由于本试验主要探讨可能引诱黄野螟的挥发性活性化合物，因此主要集中于挥发量含量相对大的化合物的研究，并未对全部的化合物进行分析、鉴定，毕竟吸引昆虫的植物源挥发物主要集中于挥发量大的化合物，这跟微量的昆虫性信息素吸引同类昆虫有点差异[16]。

本研究通过对降香黄檀3个时间段(8:00—12:00、12:00—18:00、19:00—22:00)的叶片挥发物进行提取分析及化学鉴定，可以为植物挥发物的昼夜节律变化和释放机理提供一定的基础数据。此外，在今后的研究中可将降香黄檀叶片挥发物的昼夜节律变化与黄野螟的生活习性及生物行为特性相结合，找到植物挥发物的有效活性成分，进而调控害虫的行为，以期达到更好的绿色防治的效果。