星天牛成虫对楝挥发性物质的GC-EAD反应

刘佳敏，徐华潮

（浙江农林大学，浙江 临安 311300）

星天牛成虫对楝挥发性物质的GC-EAD反应

刘佳敏，徐华潮*

（浙江农林大学，浙江 临安 311300）

采用活体植物动态顶空套袋法与气质联用分析技术，对楝（Melia azedarach）的挥发性化学物质进行分析，并且利用GC-EAD技术测定了星天牛（Anoplophora chinensis）成虫对楝挥发性化学物质的GC-EAD反应，结果表明：楝的挥发性化学物质有20种，其中含有萜烯类化合物（97.71%）8种，烃类化合物（1.021%）5种，醇类化合物（0.23%）3种，酮类化合物（0.02%）1种；星天牛成虫的触角对5种化合物的刺激作用比较敏感，其中对β-蒎烯刺激活性最高，对左旋-α-蒎烯、月桂烯、丁苯、桃金娘烯醇有较轻微的反应。

星天牛；动态顶空；挥发性化学物质；GC-MS；GC-EAD

星天牛（Anoplophora chinensis）属鞘翅目（Coleptera）天牛科（Cerambycidae），是在我国分布较广，危害树木种类较多的一种蛀干性害虫。既蛀食大树，也取食幼树，切断输送养分和水分的通道，导致树木衰弱或死亡[1]。天牛对树木的危害选择性很强，不同树种对天牛危害或忌避或抗或被喜食[2～3]。

能够引起天牛远距离行为反应的关键物质主要是植物的挥发性有机物。植物挥发性有机物（volatile organic compounds, VOCs）是植物通过次生代谢途径合成的低沸点、易挥发的小分子化合物，参与植食性昆虫行为的调控[4～6]。有研究表明，植物释放的特定的挥发性气味物质能够对天牛起到引诱的作用[7～9]。

在对星天牛行为和习性的观察研究中，发现其成虫特别喜欢取食楝树（Melia azedarach）皮作为补充营养，而且成虫寿命一般可达40 ～ 50 d[10～11]。本文采用动态顶空套袋采集法收集楝的挥发性化学物质，结合气质联用仪（GC-MS）分析技术对楝的挥发性化学物质进行分析，并利用电生理学技术，研究星天牛成虫对楝植株释放的挥发性物质的GC-EAD反应，为筛选出对星天牛具有生物活性的植物源引诱剂奠定理论基础, 从而为进一步实现对星天牛危害的生态控制提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试昆虫

在慈溪市沿海防护林柳树木段中采集星天牛成虫300余头，放置于自然条件下人工饲养，成虫羽化后收集备用。

1.2 材料与仪器

2年生楝选自慈溪市沿海防护林。大气采样仪（QC-1型）；气相色谱与质谱联用仪（Agilent 7890A-5975C GC/MSD）；

1.3 楝挥发性气体化学成分的收集与测定

1.3.1 试验方法 采用动态顶空套袋采集法收集2年生楝植株自然状态下所挥发的气体。将聚乙烯塑料袋紧紧的绑在楝树干上，连接好抽气泵及填有0.5 cm super-Q吸附剂的玻璃管（7 cm×0.5 cm ID)，用玻璃棉将两端密封，出气口与5 cm活性炭的玻璃管（7 cm×1 cm ID）相连。气流计维持1.5 L/min的平稳气流，采样设备的所有部件通过硅胶管相连。采样时间为5 h（10:00－15:00），每个处理5个重复。每个挥发物样品用含有以正十二烷（150 ppb）为内标的色谱纯正己烷（500 μL）洗脱，洗脱后的样品保存在－5℃待用。

1.3.2 仪器条件 仪器是气相色谱与质谱联用仪（Agilent 7890A-5975C GC/MSD）。载气是99.999%氦气，气流为1.5 mL/min。色谱柱为DB-5MS，60 m×0.25 mm（I.D.）×0.25 μm（film）。每次进样1 μL，分流比为100：1。升温程序为：50℃恒温2 min，然后以10℃/min的速度升温到250℃，最后250℃恒温5 min。溶剂延迟2 min。离子源温度230℃，四极杆150℃。Aux-2进样口温度为280℃，前进样口温度为250℃，质谱轰击电压为70eV，扫描的质量范围为20 ～ 300，共运行27 min。

1.4 GC-EA D测定

1.4.1 测定方法 GC-EAD实验在中国科学院动物研究所进行。将星天牛成虫的触角沿基部剪下，尖端切除少许后，用导电胶将其横搭在电极上。每种标样各取3 μL进样到气相色谱中进行GC-EAD分析。试验用虫均为活体，此实验重复5次，GC-EAD色谱图上的化合物的峰形和保留时间进行详细对比，从而鉴定具有活性的物质。1.4.2 仪器条件 色谱条件：Agilent 6890N-5973N气相色谱，色谱柱为DB-5MS，60m (long)×0.25mm (I.D.) ×0.25mm (film)；载气：氦气，气流为1 mL/min；无分流进样口温度250℃；程序升温条件：柱箱起始温度50℃，保留1min，然后以5℃/min 的升温速率升到250℃；氢火焰检测器；触角电位检测器。

2 结果分析

2.1 楝挥发性气体化学成分分析

分离所得的挥发性物质化合物，通过检索Xcalibur软件（Finnigan）所带的NIST库中的图谱，结合保留时间，进行比较鉴定。分析鉴定结果，从图1楝挥发性气体GC/MS总离子流图可检出25个化合物，实际鉴定出20种，其他化合物由于质谱信息量不足无法确定，其中已确定化合物占总检出量80%。采用色谱面积归一法分析得到表1，由表1可知挥发性物质组分中左旋-α-蒎烯相对含量较高，楝挥发性气体中（依据相对含量）已知含有萜烯类化合物（97.71%）8种，烃类化合物（1.021%）5种，醇类化合物（0.23%）3种，酮类化合物（0.02%）1种。主要成分是萜烯类化合物、烃类化合物，含有最多的萜烯类物质是左旋-α-蒎烯，占有89.07%。楝自然状态下挥发性气体的最主要成分是萜烯类化合物，符合挥发物成分的共性。

图1 楝挥发性气体GC/MS总离子流图

表1 楝挥发性气体成分

2.2 星天牛对楝挥发性气体的GC-EAD应用

根据5次重复实验的图谱，选择出其中一个刺激较为明显并且具有重复反应的图谱，星天牛成虫对20种挥发性物质的GC-EAD分析结果，如图2所示。

图2 星天牛对楝树枝挥发性化学物质的GC-EAD反应图谱

由图2可知星天牛成虫的触角对5种化合物的刺激作用比较敏感，其中β-蒎烯刺激活性最高，左旋-α-蒎烯、月桂烯、丁苯、桃金娘烯醇能对光肩星天牛成虫的触角唤起轻度的反应，其余化合物对触角没有明显的刺激反应。

3 结论

利用动态顶空套袋法对楝自然状态下挥发的气体进行收集，并通过气相色谱与质谱联用仪进行进一步的分析与鉴定，能比较真实的反映出自然状态下楝所释放出的气体情况。本次实验表明，星天牛嗜食树种楝的挥发性物质主要由20种化合物组成，自然状态下的挥发性气体强度以萜烯类最多，达到89.07%，醇类和酮类化合物相对较弱。萜类化合物分布广泛，种类繁多，是植物次生代谢物中最多的一类化合物[12～14]。

昆虫的化学信息物质具有明显的物种特异性，并且在昆虫的生境选择、交配定位和种群分布过程中起着重要作用。研究化学信息物质对昆虫触角的GC-EAD反应有利于筛选生物活性化合物，为害虫的综合治理提供有效的生态防治方法。

以往在研究植物挥发物和昆虫之间的关系时，首先根据文献通过筛选初步确定目标组分；然后利用试剂纯品逐一进行生物测定以确定其对昆虫的行为反应（EAG测定技术），过程重复，操作繁琐，相比之下，利用GC-EAD技术可以直接用挥发物的提取物检测得到活性组分。本次实验GC-EAD的测定结果表明楝的挥发性化学物质中有5种化合物对星天牛成虫触角的刺激作用比较明显，其中β-蒎烯刺激活性最高，其次为左旋-α-蒎烯、月桂烯、丁苯、桃金娘烯醇，其数据与以前相比，更为可靠、有效，同时很大程度上可以提高工作效率。这 5种化合物对星天牛野外的实际诱集能力如何，最终要通过具体的野外生物测定进一步确定，而后研制出对星天牛具有一定引诱作用的引诱剂配方，为星天牛的防治提供新的技术手段。

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GC-EAD Response of Anoplophora chinensis to Volatiles from Melia azedarach

LIU Jia-min，XU Hua-chao*
（Zhejiang A & F University, Lin’an 311300, China）

Voltile organic compounds/VOCs from Melia azedarach were collected by dynamic headspace and determined by TDS/ GC/MS. Response of Anoplophora chinensis to VOCs was detected by GC-EAD. The result demonstrated that there were 20 types of VOCs from M. azedarach, including 8 terpenoids(97.71%), 5 aromatics(1.021%), 3 alcohols(0.23%), 1 ketones(0.02%). GC-EAD detection showed that that the antenna of A. chinensis were sensitive to five compounds. Beta-pinene had the most effective to the insect, and L-alpha-pinene, myrcene, styrene butadiene and myrtenol had litter effect.

Anoplophora chinensis; head space collection; GC-MS；GC-EAD

S763.38

A

1001-3776（2014）02-0028-04

2013-09-12；

2014-02-12

浙江省科技厅重大科技专项重点项目（2010C12029）

刘佳敏（1987－），女，山西人，硕士生；*通讯作者。