北京平谷地区次生林栓皮栎枝叶挥发性物质组分分析及对机械损伤的响应

张玉婷 王小菲 倪妍妍 刘建锋* 江泽平

(1.中国林业科学研究院林业研究所，北京 100091； 2.国家林业局林木培育重点实验室，北京 100091)

植物在生长过程中都会产生和释放挥发性物质(volatile organic compounds,VOCs)，其种类繁多，据估计超过上万种[1]，这些挥发性物质主要包括芳香烃类、萜烯类、酯类、醛酮类、烷烃类、醇类以及含氮、含硫、含氯等化合物。

植物挥发性物质的释放是植物与昆虫、病原菌以及非生物环境胁迫等长期协同进化的结果。植物所释放的这些挥发性物质通常在调节植物与植物，植物与微生物、昆虫、动物间，具有一定的生态功能。研究发现昆虫取食、机械损伤、化学诱导、病原菌侵染均可造成某些挥发性组分的大量释放[2～4]，对于昆虫、病原菌以及草食动物等的侵害具有强烈的威慑作用，如一些挥发性气体可直接阻止昆虫取食和病原扩展[5]、也可能作为信号分子吸引传粉昆虫、植物动物的天敌以及参与植物通讯等，以保护植物自身免受昆虫及其他动物的伤害[6～7]。研究还发现VOCs还可对植物的伤口有良好的愈合作用[8]，因此，植物挥发性物质(VOCs)在植物化学防御中起着十分重要的作用，并认为是一种防御机制(诱导防御)。

随着研究的深入，科学家也提出了一些假说：如植物挥发性气体有利于维持膜的活性，可以增强植物抵抗外界环境胁迫的能力[9～10]，这是由于大多VOCs具有强还原性，可以清除质膜表面的OH-，避免过氧化的伤害[11～12]；其次，异戊二烯或单萜可以提高植物的耐热性假说[9]、植物通过合成更多VOCs来替代光呼吸进行保护植物，减少高温带来的光损伤[13]以及通过植物VOCs推测植物适应全球变化等假说[14]。

由上述可知，植物挥发性物质VOCs因其是生态系统中的信号分子和化学防御物质，在调节植物生长发育、抵抗生物胁迫(如昆虫啃食、病原菌侵染等)和非生物胁迫(如高温、冷害等)等方面起着十分重要的作用[1]，且近年来，VOCs有关的报道也屡见不鲜，研究者对其生理生态作用都给予了一定的关注。而栓皮栎(Quercusvariabilis)是东亚地区分布最广的树种之一，具有较强的适应性，是我国亚热带、暖温带落叶阔叶林中具有代表性的树种之一，重要的软木种质资源，通过对其挥发性气体进行研究，了解其在机械损伤前后，用于一定程度上模拟昆虫及食草动物取食前后挥发性气体成分的变化，这对于国内生态树种害虫的防治策略以及抗虫种质资源的选育提供新的思路和方法，具有重要的理论和实际意义。

从上个世纪中期以来，国际上已经开始对植物挥发性气体(VOCs)的来源、释放，在大气中的化学行为以及对环境的响应等方面开展了大量研究[15～24]，主要涉及植物病理学、昆虫生态学、医学、心理学、食品、香味化学以及大气化学等学科，对于植物挥发性物质在生态学上的研究也受到国内学者越来越多的关注[25～29]，但我国在该领域的研究起步较晚，仍处于初级阶段。而且，很少研究基于枝叶挥发性气体的释放对机械损伤的响应。因此，本文从植物防御角度出发，通过分析北京地区天然次生林栓皮栎枝叶挥发性气体的释放，目的在于：(1)分析栓皮栎枝叶挥发性物质的组成成分；(2)通过机械损伤模拟虫食侵害，对比自然状态，分析机械损伤下植物挥发性气发生如何变化？这为理解植物区域环境适应以及植物抗逆生理等方面的研究提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 采样方法

采用动态顶空吸附采样法对北京平谷栓皮栎天然次生林中栓皮栎枝叶挥发物进行采集，运用热脱附—气相色谱/质谱联用仪(Thermal Desorption System/Gas Chromatography/Mass Spectrum,TDS-GC-MS)进行样品分析。由于植物挥发性气体的释放也会受到天气因素的影响，因此，本文统一选择无风晴朗的天气下进行气体采样，以免影响测定结果。

采集样品前，首先将吸附管使用氮气在28.5℃下老化4 h，流速设为100 mL·min-1。统一选择阳面5～10个枝条(总叶片控制在300片左右)，用体积为20 L的Teflon采样袋将枝叶罩于其中，下端密封，然后使用大气采样器(QC-1S型，北京市劳动保护科学研究所制)抽干采样袋内的空气，再经过活性炭和GDX-101过滤，抽入净化后的空气，密闭系统，循环采集6 h(8:00～14:00)，气体流速设为100 mL·min-1。样品采集完后，在4℃下保存待分析。

同时，为了分析自然状态下和机械损伤下(一定程度上可以模拟虫食损伤)的挥发物质成分的变化，本文对相同方位枝叶进行机械损伤处理，即将等量枝叶按1 cm×1 cm大小剪碎，气体采集方法与上述一致。

1.2 GC-MS检测装置及分析条件

仪器：HP6890GC-25973NMS联用仪(美国安捷伦公司)。植物VOCs成分分析采用热脱附—气相色谱/质谱联用法分析(Thermo Desorption System-Gas Chromatography/Mass Spectrum,TDS-GC-MS)。

色谱(GC)条件：进样口温度250℃；检测器温度300℃；色谱柱：HP-5MS. 30 m×250 μm×0.25 μm；程序升温：从40℃的初始温度以5℃·min-1的速率增至250℃，保持10 min。

质谱(MS)条件：电子能量：70 eV；电离方式：El；离子源温度：230℃；四级杆温度：150℃；接口温度：250℃；扫描范围：30～500 u；载气：高纯He(纯度99.999%)；载气流量：l mL·min-1。

1.3 数据分析

获得色谱图后，使用与GC-MS配套的Xcalibur软件(NIST2008谱库)自动检索和解析，根据植物的挥发性物质保留时间来对其组成成分进行定性，明确其化学成分。同时，选取特征离子进一步定量分析：即通过计算单位采样时间内等量枝叶释放出的VOCs特征离子峰峰面积进行定量，计算各组分的相对含量。

2 结果与分析

2.1 栓皮栎枝叶自然状态下(机械损伤前)挥发物主要组成成分

通过气质联用(GC/MS)分析，从自然生长状态下的北京平谷地区栓皮栎枝叶中鉴定出8类物质总共55种挥发性物质(表1)。其中，酯类和烷烃类物质含量最多，各6种和14种，其相对含量占总物质的30.32%和30.02%；其次是醇类和醛酮类，醇类物质有15种，醛酮类物质有6种，其相对含量占总物质的18.09%和10.34%；萜烯类和烯烃类物质较少，萜烯类物质有2种，其相对含量占总物质的0.82%；烯烃类物质有3种，其相对含量占总物质的2.22%；除了以上几类外，将含氮、含硫、含氯以及杂环化合物等归为一类，有9种物质，占8.19%。55种挥发性物质中主要以酞酸二丁酯Dibutyl phthalate(占25.24%)、壬醛Nonanal(占5.33%)、2-甲基-1-己醇1-Hexanol,2-ethyl-(占6.44%)、2,6,10-三甲基十四烷Tetradecane,2,6,10-trimethyl-(占6.92%)、十四烷Tetradecane(占6.50%)等酯类、醇类和烷烃类物质为主，占总物质含量的50.58%。

2.2 栓皮栎枝叶机械损伤后挥发物主要组成成分

从机械损伤下的栓皮栎枝叶中鉴定出8类物质总共60种挥发性物质(表1)。其中，酯类和烷烃类物质含量最多，各14种和10种，其相对含量占总物质的41.60%和33.14%；其次，萜烯类物质有4种，其相对含量占总物质的3.44%；芳香烃物质有2种，其相对含量占总物质的3.11%；醇类物质有11种，其相对含量占总物质的4.35%；醛酮类物质有7种，其相对含量占总物质的3.47%；烯烃类物质有4种，其相对含量占总物质的6.09%；其余的含氮、含硫、含氯以及杂环化合物等有8种，占总物质含量的4.81%。60种挥发性物质中主要以酞酸二丁酯Dibutyl phthalate(22.02%)、4-己烯-1-醇乙酸酯4-Hexen-1-ol,acetate(15.09%)、(Z)-3,7-二甲基-1,3,6-十八烷三烯1,3,6-Octatriene,3,7-dimethyl-,(Z)-(5.55%)、3-亚甲基-1,1-二甲基-2-乙烯基环己烷Cyclohexane,2-ethenyl-1,1-dimethyl-3-methylene-(19.64%)等酯类和烷烃类物质为主，占总挥发性物质含量的62.03%。

2.3 栓皮栎枝叶机械损伤前后挥发性物质组分的变化

机械损伤对挥发性物质的成分及其相对含量产生了明显的影响(表1，图1～2)，由图2可知，受机械损伤后，芳香烃、萜烯类、烯烃、酯类和烷烃类物质相对含量都有不同程度的增加。具体来看(表1)，芳香烃化合物多了萘Naphthalene和3,4-二乙基联苯1,1′-Biphenyl,3,4-diethyl-，其中主要成分是萘Naphthalene；萜烯类物质中未检测到à-蒎烯 à-Pinene及3-蒈烯 3-Carene，而新增4种成分，其中主要成分有d-柠檬烯d-Limonene和à-金合欢烯à-Farnesene；烯烃化合物中未见1H-Indene,1-methylene-和10-Heneicosene(c,t)，新增的主要成分是(Z)-3,7-二甲基-1,3,6-十八烷三烯1,3,6-Octatriene,3,7-dimethyl-,(Z)-；醛酮类化合物少了苯二酮 Acetophenone多了à-异佛乐酮 à-Isophorone和乙酸香叶丙酮 Acetone,Geranyl-；醇类化合物中2-甲基-1-己醇 1-Hexanol,2-ethyl-、à-枯基醇 à-Cumyl alcohol等9种未被检测出，而新增加5种成分；酯类化合物相较于自然挥发状态下多了8种，其中主要成分有4-己烯-1-醇乙酸酯4-Hexen-1-ol,acetate、乙酸己酯Acetic acid,hexyl ester、苯甲酸乙酯Benzoic acid,ethyl ester和苯甲酸丁酯Benzoic acid,butyl ester等；烷烃类化合物二者相比，自然状态下挥发的7种成分未被检测出，新增4种，新增的主要成分有3-亚甲基-1,1-二甲基-2-乙烯基环己烷2-ethenyl-1,1-dimethyl-3- methylene-Cyclohexane和十九烷Nonadecane等；以及其他含氮、含硫、含氯化合物也发生了小范围的变化。

表1北京平谷地区栓皮栎枝叶在自然状态和机械损伤下挥发性气体的主要组分和相对含量比较

Table1ComparisonofthemaincomponentsandrelativecontentsofVOCsinthebranchesandleavesofQuercusvariabilisundernaturalstateandaftermechanicaldamage,inPinggu,Beijing

类别Category保留时间Apex RT化学式Formula名称Name自然生长Natural growth机械损伤Mechanical damage峰面积(107)Peak area相对含量Relative content(%)峰面积(107)Peak area相对含量Relative content(%)芳香烃Aromatics5.33C8H10对二甲苯p-Xylene0.650.26//13.99C10H8萘Naphthalene//17.832.9426.87C16H183,4-二乙基联苯1,1'-Biphenyl,3,4-diethyl-//1.010.17萜烯类Terpenes6.86C10H16à-蒎烯 à-Pinene0.880.35//9.92C10H163-蒈烯 3-Carene1.190.48//6.89C10H163,6,6-三甲基-2-降派烯2-Norpinene,3,6,6-trimethyl-//1.610.269.46C10H16d-柠檬烯 d-Limonene//13.432.2220.67C15H24à-佛手柑油烯 à-Bergamotene//2.170.3622.44C15H24à-金合欢烯 à-Farnesene//3.620.60烯烃Olefines9.95C10H16(Z)-3,7-二甲基-1,3,6-十八烷三烯1,3,6-Octatriene,3,7-dimethyl-,(Z)-//33.665.5513.96C10H81-亚甲基茚 1H-Indene,1-methylene-4.041.61//17.5C11H10五烯Bicyclo[4.4.1] undeca-1,3,5,7,9-pentaene//1.010.1719.39C21H4210-Heneicosene(c,t)0.870.35//23.63C15H302-甲基-Z-4-十四烯2-Methyl-Z-4-tetradecene//1.390.2326.45C35H7017-三十五碳烯 17-Pentatriacontene//0.900.15醛酮类Aldehydes8.13C8H14O6-甲基-5-庚烯-2-酮5-Hepten-2-one,6-methyl-2.230.892.120.3510.45C8H8O苯二酮Acetophenone1.330.53//11.6C9H18O壬醛Nonanal13.395.335.430.8912.15C9H14Oà-异佛乐酮 à-Isophorone//1.290.2114.51C10H20O癸醛Decanal5.652.255.500.9120.02C12H24O十二醛Dodecanal1.770.712.380.3920.98C13H22O乙酸香叶丙酮Acetone,Geranyl-//2.260.3731.24C17H24O37,9-Di-tert-butyl-1-oxaspiro(4,5)deca-6,9-diene-2,8-dione1.580.631.980.33

续表1Continuedtable1

类别Category保留时间Apex RT化学式Formula名称Name自然生长Natural growth机械损伤Mechanical damage峰面积(107)Peak area相对含量Relative content(%)峰面积(107)Peak area相对含量Relative content(%)醇类Alcohols8.69C8H14O23-己烯-1-醇 3-Hexen-1-ol,(E)-7.863.135.540.919.41C8H18O2-甲基-1-己醇 1-Hexanol,2-ethyl-16.186.44//11.07C9H12Oà-枯基醇 à-Cumyl alcohol1.550.62//12.06C10H18O22,6-二甲基-3,7-辛二烯-2,6-二醇3,7-Octadiene-2,6-diol,2,6-dimethyl-0.870.35//14.25C10H18Oà-松油醇 à-Terpieol0.870.35//18.16C14H22O81,4-Diacetyl-3-acetoxymethyl-2,5-methylene-l-rhamnitol0.910.36//18.56C14H30O2-己基-2-辛醇 2-Hexyl-1-octanol0.790.32//19.59C17H36O1-十七醇 1-Heptadecanol0.820.32//10.64C10H18O2氧化芳樟醇Linalool oxide(fr.1)//1.440.2411.1C10H18O2顺一氧化芳樟醇cis-Linalool Oxide//2.070.3411.49C10H18Oá-芳樟醇 á-Linalool//2.460.4120.13C15H26O表蓝桉醇Epiglobulol1.990.793.450.5720.33C15H32O3,7,11-三甲基-1-十二醇1-Dodecanol,3,7,11-trimethyl-1.790.712.960.4922.49C14H22O2,4-双(1,1-二甲乙基)-苯酚Phenol,2,4-bis(1,1-dimethylethyl)-2.020.81//23.61C19H40O1-十九烷醇 1-Nonadecanol1.230.49//24.03C16H34O2邻十四烷氧基乙醇Ethanol,2-(tetradecyloxy)-//1.510.2526.05C20H42O2邻十八烷氧基乙醇Ethanol,2-(octadecyloxy)-//1.920.3226.02C22H46O1-二十二烷醇 1-Docosanol2.571.021.190.2026.18C17H36O2-甲基十六醇 1-Hexadecanol,2-methyl-3.821.521.510.2532.9C20H42O22-十八烷氧基乙醇 2-Octadecoxyethanol2.140.852.330.38酯类Esters8.34C13H22O2丙酸香叶酯Geranyl propionate//0.930.158.78C8H14O24-己烯-1-醇乙酸酯 4-Hexen-1-ol,acetate//91.4915.098.93C8H16O2乙酸己酯Acetic acid,hexyl ester//4.960.8210.83C13H22O21,3,7-三甲基-乙酸-2,6-乙烯酯Acetic acid,1,3,7-trimethylocta-2,6-dienyl ester//1.290.2112.79C10H20O2乙酸-2-乙基己酯Acetic acid,2-ethylhexyl ester4.021.603.590.5913.51C9H10O2苯甲酸乙酯Benzoic acid,ethyl ester//6.871.1313.91C10H18O2丁酸-3-己烯酯(E)Butanoic acid,3-hexenyl ester,(E)-//4.570.7515.18C11H20O2顺式-3-己烯异戊酸酯cis-3-Hexenyl isovalerate//1.870.3117.89C11H14O2苯甲酸异丁酯Benzoic acid,2-methylpropyl ester1.030.411.200.2019.13C11H14O2苯甲酸丁酯Benzoic acid,butyl ester//5.680.9421.34C15H26O2异戊酸香叶酯Geranyl isovalerate4.421.762.860.4730.33C22H34O4邻苯二甲酸-8-甲基丁壬酯1,2-Benzenedicarboxylic acid,butyl 8-methylnonyl ester1.810.722.170.3631.78C39H76O33-十八烷氧基油酸丙酯Oleic acid,3-(octadecyloxy)propyl ester1.480.593.340.5532.53C16H22O4酞酸二丁酯Dibutyl phthalate63.3925.2492.8922.02

续表1Continuedtable1

类别Category保留时间Apex RT化学式Formula名称Name自然生长Natural growth机械损伤Mechanical damage峰面积(107)Peak area相对含量Relative content(%)峰面积(107)Peak area相对含量Relative content(%)烷烃Alkanes10.16C12H26十二烷Dodecane8.903.553.700.6110.17C15H322,6,10-三甲基十二烷Dodecane,2,6,10-trimethyl-//1.340.2211.98C11H183-亚甲基-1,1-二甲基-2-乙烯基环己烷Cyclohexane,2-ethenyl-1,1-dimethyl-3-methylene-3.001.19134.7119.6411.47C11H24十一烷Undecane1.360.54//14.71C13H282,6-二甲基十一烷Undecane,2,6-dimethyl-0.770.30//15.82C17H362,6,10-三甲基十四烷Tetradecane,2,6,10-trimethyl-17.386.9218.403.0318.35C13H26环已烷Heptylcyclohexane1.640.65//18.69C20H4210-甲基十九烷 10-Methylnonadecane0.730.29//19.04C14H303-甲基十三烷Tridecane,3-methyl-3.011.20//19.15C15H322,6,10-三甲基十二烷Dodecane,2,6,10-trimethyl-3.741.49//19.83C14H30十四烷Tetradecane16.326.5012.432.0522.34C19H40十九烷Nonadecane11.514.5812.652.0923.13C20H422,6,11,15-四甲基十六烷Hexadecane,2,6,11,15-tetramethyl-//2.170.3624.03C19H406-甲基十八烷Octadecane,6-methyl-1.440.57//24.73C16H34十六烷Hexadecane3.391.354.980.8225.8C27H56二十七烷Heptacosane2.200.8810.151.6727.02C17H36十七烷Heptadecane//3.890.64其他Rest9.04C6H4Cl21,4-二氯苯 Benzene,1,4-dichloro-1.400.5611.181.8410.46C10H11ClOç-氯丁酰苯 ç-Chlorobutyrophenone//0.930.1510.63C15H25F5O2五氟丙酸十二烷酯Pentafluoropropionic acid,dodecyl ester0.840.34//13.49C10H23NOHydroxylamine,O-decyl-2.921.16//14.82C19H18N2O2S5-Benzylidene-3-(3,4-dimethylanilinomethyl)-2,4-thiazolidinedione//1.050.1715.08C7H5NS苯并噻唑Benzothiazole0.720.280.970.1615.55C35H70O31,3-Dioxane,5-(hexadecyloxy)-2-pentadecyl-,trans-0.990.39//20.58C16H26O3十二烯基丁二酸酐2-Dodecen-1-yl(-)succinic anhydride3.121.24//21.06C18H35ClO2氯化乙酸十六酯Acetic acid,chloro-,hexadecyl ester3.331.332.270.3722.51C14H22O2,4-双(1,1-二甲乙基)苯酚Phenol,2,4-bis(1,1-dimethylethyl)-//1.280.2126.86C16H34S叔十六硫醇tert-Hexadecanethiol1.740.692.020.3352.04C18H35NO油酸酰胺9-Octadecenamide,(Z)-5.522.209.471.56

图1 北京平谷地区栓皮栎枝叶机械损伤前(A)、后(B)挥发性物质VOCs成分的总离子流图Fig.1 The total ion flow diagram of VOCs compositions in the branches and leaves of Q.variabilis in Pinggu,Beijing A.Behalf of natural state;B.Stand for that after the mechanical damage

图2 北京平谷地区栓皮栎枝叶机械损伤前、后挥发性物质VOCs含量比较Fig.2 Before and after mechanical damage,the comparison of VOCs compositions content released by Q.variabilis’s branches and leaves in Pinggu,Beijing

3 讨论与小结

3.1 栓皮栎VOCs组分分析

许多研究表明，植物所释放出的挥发性物质一定程度上是受控于植物自身的遗传特性[30～34]。如高群英研究发现绿化植物金丝桃、大花金鸡菊、荷花玉兰在自然状态下释放的主要挥发性物质是萜烯类化合物；董建华等指出女贞枝叶挥发性物质主要组分为酯、烯烃、醇和醛类化合物。本文通过气质联用分析发现北京平谷地区次生林栓皮栎枝叶中的挥发性物质有酯类、烷烃类、萜烯类、芳香烃类、醛酮类、醇类、烯烃类以及其他含氮、氯、硫等物质等8大类，虽然机械损伤前后挥发性物质的组分和含量均有所变化，但是每一类物质主要成分是基本是保持一致的。不论是自然生长还是机械损伤下，栓皮栎枝叶中酯类和烷烃类挥发性物质含量最多，占总物质含量的30.32%～41.60%和30.02%～33.14%。其中主要存在的酯类物质有酞酸二丁酯Dibutyl phthalate、4-己烯-1-醇乙酸酯4-Hexen-1-ol,acetate、乙酸-2-乙基己酯Acetic acid,2-ethylhexyl ester等；主要的烷烃类主要有3-亚甲基-1,1-二甲基-2-乙烯基环己烷Cyclohexane,2-ethenyl-1,1-dimethyl-3-methylene-、2,6,10-三甲基十四烷Tetradecane,2,6,10-trimethyl-、十四烷Tetradecane、十九烷Nonadecane、十六烷Hexadecane、二十七烷Heptacosane等；主要的萜烯类主要有d-柠檬烯d-Limonene等；主要的芳香烃类主要有萘Naphthalene等；主要的醛酮类主要有壬醛Nonanal、癸醛Decanal、十二醛Dodecanal、6-甲基-5-庚烯-2-酮5-Hepten-2-one,6-methyl-等；主要的醇类物质主要有反-3-己烯醇3-Hexen-1-ol,(E)-、表蓝桉醇Epiglobulol、1-二十二烷醇1-Docosanol、2-甲基十六醇1-Hexadecanol,2-methyl-、2-十八烷氧基乙醇2-Octadecoxyethanol等；主要的烯烃类主要有1-亚甲基茚1H-Indene,1-methylene-等；其他含氮、氯、硫等主要化合物有油酸酰胺9-Octadecenamide,(Z)-、叔十六硫醇tert-Hexadecanethiol、1,4-二氯苯Benzene,1,4-dichloro-、氯化乙酸十六酯Acetic acid,chloro-,hexadecyl ester等。

3.2 机械损伤对栓皮栎挥发性物质的影响

除了受自身遗传特性控制之外，植物挥发性物质也会受到周围环境的影响。许多研究发现植物所释放的挥发性物质对于昆虫、病原菌以及草食动物等的侵害具有强烈的威慑作用，如可直接阻止昆虫取食和病原扩展[5,35]、也可能作为信号分子吸引传粉昆虫、植物动物的敌以及参与植物通讯等，以保护植物免受昆虫及其他动物的伤害[6～7,36]。本文通过剪碎枝叶模拟虫食效应，分析栓皮栎枝叶受损伤以后挥发性物质的变化，结果发现机械损伤对栓皮栎枝叶挥发性物质成分及含量均产生了不同程度的影响。其一，栓皮栎机械损伤后总峰面积(可表征所有挥发物的总含量)均有明显的增加；其次，与自然状态下相比，在机械损伤下栓皮栎枝叶中的萘Naphthalene、d-柠檬烯d-Limonene、4-己烯-1-醇乙酸酯4-Hexen-1-ol,acetate、酞酸二丁酯Dibutyl phthalate、乙酸己酯Acetic acid,hexyl ester、苯甲酸丁酯Benzoic acid,butyl ester、3-亚甲基-1,1-二甲基-2-乙烯基环己烷Cyclohexane,2-ethenyl-1,1-dimethyl-3-methylene-等物质含量明显增加。其中d-柠檬烯d-Limonene具有较强的杀虫作用，其杀虫机理主要是通过破坏昆虫体表的蜡质防水保护层，使昆虫体内的排泄物产生处受阻，影响昆虫对氧气的吸收，以至于使昆虫出现窒息、快速击倒[37]；其次萘Naphthalene[38]和酞酸二丁酯Dibutyl phthalate[39～40]也具有一定的毒性，如酞酸二丁酯能引起植食性昆虫中枢神经和周围神经系统的功能性变化，以及使其呼吸困难，共济失调，后肢麻痹等；因此，这些有毒挥发性物质的释放可对周围昆虫产生一定的驱避性，甚至直接阻止昆虫取食，这对于栓皮栎可能具有直接或间接防御的生态功能，作为栓皮栎自身遗传特性和周围环境驱动下的一种化学防御策略。受周围环境和植物自身遗传特性的影响，不同树种对机械损伤等响应也会不同，如董建华等对女贞枝叶研究结果发现机械损伤增加了二氢月桂烯醇Dihydromyrcenol、对-薄荷-1,4(8)-孟二烯p-Mentha-1,4(8)-diene、长叶环烯Longicyclene、2-甲基-丙酸丁酯Propanoic acid,2-methyl-,butyl ester等化合物。

除此之外，还有许多物质在机械损伤后也发生了或多或少的变化，而且不同地方栓皮栎新增和减少的挥发性物质也有所不同，虽然暂时不能完全弄清楚每种物质的功能特性及其形成机制，但是这些物质很可能是机械损伤以后诱导产生的，是栓皮栎对于外界环境(如虫食和机械损伤等)的生理生态响应，有必要在将来的研究中进一步深入分析。

4 结论

(1)北京平谷地区次生林栓皮栎枝叶中的挥发性物质涵盖酯类、烷烃类、萜烯类、芳香烃类、醛酮类、醇类、烯烃类以及其他含氮、氯、硫等物质等8大类。不论是自然生长还是机械损伤下，栓皮栎枝叶中酯类和烷烃类挥发性物质含量最多，占总物质含量的30.32%～41.60%和30.02%～33.14%。

(2)机械损伤对栓皮栎枝叶挥发性物质成分及含量均产生了不同程度的影响。其一，栓皮栎机械损伤后挥发物的总含量有明显的增加；其次，与自然状态下相比，在机械损伤下栓皮栎枝叶中的萘、d-柠檬烯、4-己烯-1-醇乙酸酯、酞酸二丁酯、乙酸己酯、苯甲酸丁酯、3-亚甲基-1,1-二甲基-2-乙烯基环己烷等物质含量明显增加。这些物质对昆虫具有一定的驱避作用，这可能是栓皮栎的一种化学防御策略来响应和免受外界虫食等胁迫的侵害。其三，许多物质在机械损伤后也发生了或多或少小幅度的变化，虽暂时不能完全弄清楚每种物质的功能特性及其形成机制，但至少知道这些物质是机械损伤以后诱导产生的，有待进步一步的研究。