番石榴果肉挥发物化学组成及对桔小实蝇产卵行为的影响

陈凯歌，邱雪兰，杜虎斌，曾鑫年

(天然农药与化学生物学教育部重点实验室/华南农业大学资源环境学院，广州510642)

植物挥发性次生物质是植物在代谢过程中产生的一些短链的碳氢化合物及其衍生物，含量微小、易变化、组成复杂 (樊慧等，2004)。许多昆虫利用寄主植物释放的特殊气味物质来寻找适宜的产卵场所，以保证下一代能有足够的食料(Baur et al．，1993)。美洲棉铃虫Heliothis zea的寄主棉花、番茄等散发的挥发性物质，可诱导已交配的美洲棉铃虫雌蛾产生寄主定向行为，并刺激雌蛾产卵 (Tingle et al．，1989)。寄主植物的挥发性物质可刺激或激发抱卵雌虫在寄主上着落。柑桔属Citrus植物释放的挥发性气味可直接通过刺激达摩凤蝶Papilio demoleus Linnaeus与其寄主植物的接触而提高产卵机率 (Saxena and Goyal，1978)。有些昆虫在感受到寄主植物挥发性物质后产卵量会增加。胡萝卜花中的挥发成份桧萜水合物、4－萜品烯醇、醋酸冰片酯和 (Z)－3－己烯醇醋酸酯等可增加香芹黑凤蝶Papilio polyxenes着陆的频率和产卵量 (Baur et al．，1993)。樱桃绕实蝇Rhagoletis cerasi L．的产卵率在其寄主挥发性物质出现时明显增加 (Levinson and Haisch，1984)。

桔小实蝇Bactrocera dorsalis Hendel属双翅目实蝇科果实蝇属，可危害番石榴、柑桔、杨桃、芒果、香蕉、茄子、瓜类等40多科250多种水果和蔬菜。该虫在广西南宁地区对番石榴已造成为害，并有迅速蔓延、为害加重之势。受害严重的果园，果实被害率达80%～100%，严重影响水果的品质和产量 (雷艳梅等，2011)。桔小实蝇主要以幼虫为害，其成虫产卵于果皮上，孵化后幼虫潜居果内取食果肉，常造成水果腐烂或脱落，严重影响水果的产量和质量 (张润杰和侯柏华，2005)。

从害虫生态控制的角度来看，阐明寄主植物挥发物对昆虫寄主选择的作用，确定出引诱刺激昆虫产卵的物质将有利于高效和实用的害虫行为调节剂的研究与开发。本文通过研究寄主番石榴果肉挥发物对桔小实蝇产卵的影响，期望对桔小实蝇产卵的影响因素有更进一步地了解，为桔小实蝇的产卵行为调节控制提供一定的参考价值。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试虫源

从广州市杨桃公园采集受害杨桃落果，待果中的桔小实蝇幼虫老熟后将其挑出，放入3～4 cm深的湿润细沙供其化蛹，成虫羽化后转至25 cm×30 cm×30 cm的笼中并加入人工饲料 (酵母粉:精幼砂糖=1∶1)和清水饲养。饲养条件:温度25±2℃，相对湿度60% ～80%，光照周期为L∶D=14∶10 h。选取性成熟并处于产卵高峰期的20～30日龄健康成虫供试。

1.1.2 试验材料

番石榴果实 (品种为台湾“珍珠”，平均硬度0.82±0.05 N/cm2，平均糖度15.83±0.17%)购自广州市天河区长湴市场。蔗糖 (分析纯)，江苏强盛功能化学股份有限公司;水解蛋白诱剂，广东出入境检验检疫局。

进行生物测定时使用了一种自制的桔小实蝇人工产卵器 (如图1所示)，该人工产卵器由一个100 mL具盖塑料离心管制成，在离心管上均匀的扎48个孔洞，桔小实蝇不能到达到人工产卵器内部。

图1 人工产卵器Fig.1 Artificial oviposition device

1.2 试验方法

1.2.1 番石榴果肉挥发物质检测

使用Agilent 6890/5975C气相色谱——质谱联用 (GC－MS)分析。样品前处理:把番石榴果实去皮后将果肉切成小块，称取15.0 g置于50 mL顶空样品瓶中，室温下，用100μm聚二甲基硅氧烷 (PDMS)固相微萃取头进行微萃取，萃取时间40 min。

色谱条件:HP－5毛细管柱 (30 m×0.25 mm×0.25μm)，程序升温，初温50℃保持 l min，然后以5℃/min升至140℃，再以10℃/min升至250℃，保持10 min;进样口温度240℃，不分流，载气He，流量1.0 mL/min。萃取头在进样口于240℃下脱附2 min。

质谱条件:EI检测器，检测口温度250℃，电离能70 eV，扫描质量范围30～350 amu。

1.2.2 番石榴果肉对桔小实蝇产卵影响

先将蔗糖、水解蛋白用清水配制成10 mg/mL的溶液，分别在人工产卵器底部放置棉团 (空白对照)、和2 mL清水 (清水对照)、2 mL蔗糖、2 mL水解蛋白和2 g番石榴果肉。将各处理的人工产卵器分别放入接有20对性成熟的桔小实蝇(雌 ∶雄=1∶1)养虫笼 (25 cm×30 cm×30 cm)中，重复3次，每5 min记录一次人工产卵器上的桔小实蝇聚集数量，记录30 min，24 h后取出检查人工产卵器上的产卵量。

1.2.3 不同浓度的番石榴果肉挥发物对桔小实蝇产卵影响

在人工产卵器中底部分别放置重量为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13 g的成熟番石榴果肉。其它处理同1.2.1，24 h后取出检查人工产卵器上的产卵量。

1.3 数据分析

使用SPSS statistics 17.0软件对数据进行统计分析处理。平均数据以“平均数 ±标准误”(Mean±SE)表示。

2 结果与分析

2.1 番石榴果肉挥发物成分分析

经气相色谱与质谱联用对番石榴果肉挥发物进行分析，其总离子流色谱图见图2，共分析鉴定出18种化学成分，用质谱离子峰面积归一化法测定得这些化学成分各自的相对含量，各组分的相对含量见表1。检出的18种挥发性物质中，酯类占41.54%，萜烯类占41.52%，含量最高的为乙酸叶醇酯，占40.07%，其次为石竹烯，含量为23.55%。

2.2 番石榴果肉挥发物对桔小实蝇产卵行为影响

为探究番石榴果肉挥发物对桔小实蝇的产卵行为的影响，测试了不同处理对桔小实蝇的引诱和产卵量影响，结果见表2和图3。由表2可知，在观测的6个时刻中，桔小实蝇在番石榴果肉处理上聚集量除在第5分钟时为2.7头/管外，其余时刻维持在4～5头/管，显著高于蔗糖、清水对照和空白对照3个处理上的诱集虫数;桔小实蝇在水解蛋白处理上聚集量维持在8～9头/管。

图2 番石榴果肉挥发性物质的总离子流Fig.2 TIC of guava fruit flesh volatile

表1 番石榴果肉实挥发性物质化学成分及含量Table1 Compoundsandcontentofguavafruitfleshvolatile

表2 不同引诱物对桔小实蝇成虫的诱聚效果Table 2 Amount of responded oriental fruit fly adults to different lures at different time

由图3可知，24 h后桔小实蝇在番石榴果肉和水解蛋白处理上的产卵量分别为6.80±0.23和7.07±0.16粒/管，均著高于桔小实蝇在其它处理上的产卵量，且其它处理的产卵量均小于1.50粒/管。番石榴果肉和水解蛋白具有诱集桔小实蝇产卵的作用，桔小实蝇在感受到挥发性产卵刺激物后会增加产卵量。

图3 番石榴果肉对桔小实蝇产卵影响Fig.3 Oviposition of oriental fruit fly influenced by guava fruit flesh volatile

图4 不同重量的番石榴果肉对桔小实蝇产卵影响Fig.4 Oviposition of oriental fruit fly influenced by different weight of ripe guava fruit flesh

2.3 不同的番石榴果量肉对桔小实蝇产卵影响

在人工产卵器中放置不同重量的番石榴果肉，测试其桔小实蝇产卵影响，其结果见图4。从图4中可以看出，桔小实蝇的产卵量随着番石榴果肉的重量增加呈增加趋势。当人工产卵器中番石榴果肉重量从0增至13 g时，桔小实蝇的产卵量也随之从0增至46.32±0.35粒/管，当番石榴果肉增至11 g时，桔小实蝇的产卵量达最大值，为46.32±0.35粒/管，继续增加番石榴果肉，其产卵量趋于不变，维持在46.00粒/管左右。

3 结论与讨论

不同发育期、不同品种的果实其挥发物成分存在差异。研究表明菠萝、草莓、芒果、樱桃等水果的同一品种不同发育期或不同品种同一发育期其果实挥发性成分存在显著差异 (刘胜辉等，2008;张云涛等，2009;唐会周等，2010;谢超等，2011)。Soares(2007)等采用顶空吸附和气相色谱与质谱联用分析了不同发育期的白番石榴果实挥发物，发现未成熟果实和中熟果实挥发物主要是醛类:(E)－2－己烯醛和 (Z)－3－己烯醛，成熟果实主要是酯类:乙酸叶醇酯和E－3－己烯乙酸酯以及萜烯类:石竹烯、(±)－柠檬烯和α－蛇麻烯等。马锞等 (2011)分析了不同发育阶段的番石榴果实 (品种“新世纪”)的挥发性物质。结果表明，挥发物的主要成分包括萜烯类、酯类、醇类和醛类四大类，其中萜烯类和醇类物质的相对含量随着果实的成熟而减少，酯类和醛类物质则随着果实的成熟而增加。青果、成熟果和完熟果中的共同挥发物有9种，分别是己醛、反－2－已烯醛、叶醇、正己醇、β－石竹烯、乙酸叶醇酯、乙酸己酯、α－古巴烯、2－正戊基呋喃，其总的相对含量分别为81.61%、76.36%和85.57%。Jorge等 (1999)通过水蒸汽蒸馏法提取了四种番石榴成熟果实挥发提取物，并通过气相色谱与质谱联用分析了其化学组分。鉴定出每个品种挥发物成分17种，主要组分为石竹烯、柠檬烯、3－苯丙基乙酸酯， (Z)－3己烯醛乙酸酯。本研究中检出“珍珠”番石榴的18种挥发性物质中，主要为萜烯类和酯类，乙酸叶醇酯、石竹烯、α－荜澄茄油烯、柠檬烯等，并未检出醇类和醛类。

植物挥发性物质对昆虫的寄主植物定位、产卵行为、取食行为等起重要作用。植食性昆虫选择适宜的产卵场所也是为后代选择适宜的寄主。昆虫对寄主植物化学指纹图谱的感知是其对寄主定向行为主要因素，产卵雌成虫对植物的接受或拒绝主要取决于植物体内的接触产卵刺激物 (唐宇翀等，2010)。胭脂红番石榴果肉挥发物对桔小实蝇性成熟雌、雄成虫有显著的引诱效果，且性成熟桔小实蝇成虫喜欢在番石榴果实上产卵 (袁盛勇等，2005;许益镌等，2005;刘桂清等，2010)。本研究表明，番石榴果肉挥发物对性成熟桔小实蝇成虫具有引诱产卵的作用。

研究中同时发现水解蛋白挥发物同样可以引诱其产卵，现有研究表明:蛋白饵剂对桔小实蝇的引诱效果虽然与其中的小肽、氨基酸和代谢产生的胺类物质有关，但与蛋白质的含量没有明显的关系，总糖含量也是一个重要影响因素，因为桔小实蝇不仅需要取食蛋白质完成进一步发育，同时需要能量来完成飞行、觅食、交配等行为，二者的比例共同决定了蛋白饵剂的挥发性风味物质，决定蛋白诱饵的引诱能力 (杜迎刚等，2007;2012;王波等，2010)。蛋白诱饵对桔小实蝇有引诱产卵作用同样是因为桔小实蝇为寻找适宜的场所产卵在感受到蛋白诱饵挥发物后做出的一系列行为反应。

植物挥发性物质是介导植食性昆虫寄主接受行为的重要因子，是潜在的害虫行为调节剂。本文初步探讨了番石榴果肉挥发物对桔小实蝇性成熟成虫引诱产卵作用并分析了番石榴果肉挥发物化学组成，需要进一步通过分离和鉴定番石榴果实中的信息化合物，从中筛选其产卵的信息化合物，从而用于桔小实蝇的诱集和防治，达到对桔小实蝇的综合防治。

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