不同状态下的四合木挥发物化学成分分析

陈易彤 陈燕萍 刘强 朱耿平

摘 要：近年来，濒危植物四合木受到红缘天牛和槐绿虎天牛的严重危害，为探究四合木挥发物与2种天牛之间的关系，进而为利用四合木挥发性物质研制红缘天牛和槐绿虎天牛引诱剂奠定基础。本研究对野外自然状态下未损有花、未损无花、人为机械损伤有花和天牛蛀蚀的有花等四种状态下的四合木挥发物，以及被天牛蛀食后枝条上产生的虫胶挥发物进行循环顶空采集，运用GC-MS进行成分分析，共得到醛、醇、烷、酮、酚、酯、含氮化合物等7类物质。通过对比以上不同处理的四合木挥发物成分，研究发现（E）-3-Pyridinecarbaldehyde O-acetyl oxime、正辛醛、壬醛、反-2-十三烯醇和肉桂酸乙酯等成分与开花四合木的挥发物成分有关，癸醛及乙酸异丁酯与四合木的机械损伤有关，愈创木酚、左旋樟脑、L-薄荷醇与四合木受到天牛蛀蚀后产生的应激反应有关，而水杨酸甲酯、反-2-十三稀醇、月桂醛可能与红缘天牛取食有关。

关键词：四合木 化学成分 分析

四合木（Tetraena mongolica Maxim）是蒺藜科（Zygophyllaceae）中单种属植物[1]，为我国特有的国家二级保护植物[2]，分布范围十分狭窄，集中分布在内蒙古鄂尔多斯西北部，十分珍稀，被誉为“植物大熊猫”[3]。其科学价值和生态价值很大。由于人类活动的不断加剧，四合木的分布区在不断缩小和破碎化，加之近年来红缘天牛和槐绿虎天牛的危害，种群数量急剧减少。经连续几年在四合木分布区的研究，红缘天牛和槐绿虎天牛对四合木的危害，在很多地段危害率高达90%以上，可能会成为四合木近期灭绝的主要因素[4]。

两种天牛在西鄂尔多斯均为2年完成一代，跨3年。红缘天牛幼虫在四合木枝条内约650天，槐绿虎天牛幼虫长达670多天；尤其是槐绿虎天牛发育不整齐，羽化时间不集中，从6月下旬持续到8月中旬。因此传统的化学防治施很难奏效。虫害诱导的植物挥发物能对天敌产生引诱作用[5，6]，植食性昆虫是依据植物挥发物来寻找适宜的寄主[7]，且被害的植株释放出挥发物的量较大，会释放许多新的挥发物组分[9]。故本文研究了四合木在不同状态下挥发物成分。国内外有关四合木化学成分的研究主要有四合木花[5]和茎叶[6]的化学成分分析，丁琳琳[7]等使用萃取的方法对四合木的茎叶部位做了化学成分的提取与分析，其使用的为干燥的四合木茎叶。本次实验采用的是顶空采集法收集的活体状态下四合木的挥发物，能够更好地为筛选对红缘天牛和槐绿虎天牛有引诱活性的物质奠定基础。

1材料与方法

1.1采集时间地点和仪器

挥发物采集时间2013年6月。采集地点为内蒙古乌海市西鄂尔多斯国家级自然保护区四合木核心区。

采集仪器：大气采样仪（QC-1S型，北京市劳动保护科学研究所）；吸附管（Tenax TA 60-80 mesh，美国CNW Technologies GmbH 公司）；采集袋（规格40cm*30cm，点断式增厚保鲜袋，无锡妙洁华泰塑料制品有限公司）；活性炭管。

1.2采集材料和方法

采集材料：选取未损有花，未损无花，人为机械损伤有花，天牛蛀蚀的有花等四种状态下的四合木挥发物，以及被天牛蛀食后枝条上产生的虫胶挥发物。

采集方法：采用顶空采集法[8-9]。分为抽气、充气、循环采样三步。抽气：将采集袋内的空气抽出，使袋内达到真空状态，排净气体。抽气时将选中的植株用采样袋包裹住，在袋子的底端和顶端分别连接硅胶管，作为气流的入口和出口，底端用铁丝扎紧固定，硅胶管用夹子夹紧。上端与大气采样仪进气口相连，打开大气采样仪开始进行抽气，气流速速设置为1L/min，抽气40min。充气：将经活性炭过滤后的纯净空气充入到采集袋中，为保证袋内环境为只有植物本身的挥发物成分。将采样袋上端的硅胶管用夹子夹紧并与大气采样仪断开，将下端的硅胶管的夹子移去并将其与活性炭管相连，活性炭管的另一端与大气采样仪的出气口相连，打开大气采样仪使过滤空气泵入采集袋内，当袋内空气达到采样袋体积的2/3左右时，关掉电源，静待10min。循环采样：将采集袋上端的硅胶管与内填Tenax-GR的吸附管相连，吸附管另一端与大气采样仪的进气口相连，移去硅胶管上的夹子使之与采样装置成为一个闭合的回路，打开大气采样仪开始循环采气，时间设置为30min。

1.3化学成分分析

气质联用仪（Turbo Mass 650-clarus 600T，美国PE公司）。TurboMass Version 5.4.2软件对得到的图谱进行分析，所得图谱与NIST2008谱库中的图谱进行检索比对，鉴定出挥发物组分，通过面积归一化法计算各组分相对含量。根据不同物质的出峰时间以及峰面积大小，经数据处理系统对数据进行面积归一化处理，进而用计算机进行谱图库检索，扣除杂质峰后选出以下挥发物成分。

2结果与分析

2.1 未损有花四合木挥发物的化学成分

经GC-MS分析未损有花四合木揮发性物质成分有10种，其中醛类物质含量最高，占64.30%，其次为醇类，占19.76%，含氮化合物8.63%，酯类7.30%（表1）。

2.2 未损无花四合木挥发物的化学成分

经GC-MS分析未损无花四合木挥发性物质成分有6种，其中酯类物质含量最高，占41.78%，其次为含氮化合物，占38.46%，醛类14.04%（表2）。

2.3 人为机械损伤有花四合木挥发物的化学成分

经GC-MS分析机械损伤枝条的挥发性物质成分有10种，其中醛类物质含量最高，占62.57%，其次为含氮化合物16.80%，酯类10.31%（表3）。

2.4 天牛蛀蚀的有花四合木挥发物的化学成分

经GC-MS分析受损有花枝条的挥发性物质成分有11种，其中醛类物质含量最高，占57.96%，其次为含氮化合物，占37.55%，酯类4.14%，醇类0.19%，胺类0.17%（表4）。

3结论与讨论

3.1对比未损无花四合木和未损有花四合木的挥发物

对比未损无花四合木和未损有花四合木的挥发物进行分析，二者的挥发物之中皆含有醛类、含氮化合物、酯类、醇类等4类化合物，共有化合物5种，即：（E）-3-Pyridinecarbaldehyde O-acetyl oxime，正辛醛，壬醛，反-2-十三烯醇和肉桂酸乙酯，共有化合物分别占未损无花四合木和未损有花四合木挥发物总量的62.2%和56.8%。未损无花四合木挥发物中酯类含量最大，占41.8%，未损有花四合木中醛类含量最大，占64.30%。推测二者的差别可能与四核木花的挥发物成分有关。

3.2对比人为机械损伤有花四合木和未损有花四合木的挥发物

对比人为机械损伤有花四合木和未损有花条四合木的挥发物进行分析，二者共有化合物两种，为肉桂酸乙酯和正辛醛，分别占其挥发物总量的4.14%，3.83%和11.05%，10.26%。人为机械损伤有花四合木挥发物中有癸醛及乙酸异丁酯，而二者未在未损有花四合木挥发物内检测出，推测二者的差别可能四合木的机械损伤有关。

3.3对比天牛蛀蚀的有花四合木与未损有花四合木的挥发物

对比天牛蛀蚀的有花四合木与未损有花四合木的挥发物进行分析，二者皆含有酯类、醛类、醇类、含氮化合物等4类化合物。在确定的15种植物挥发物中（表6），二者共有的化合物为肉桂酸乙酯、正辛醛与正己醛。癸醛、乙酸丁酯、肉豆蔻胺则为天牛蛀蚀的有花四合木挥发性化合物，在未损无花四合木挥发物内未检测到。水杨酸甲酯、反-2-十三稀醇、月桂醛则为未损无花四合木挥发性化合物，在天牛蛀蚀的有花四合木挥发物内未检测到。推测二者的差别可能与红缘天牛取食四合木有关。

四合木对不同的胁迫所产生的应激反应可能是不同的。在西鄂尔多斯地区，四合木正受到红缘天牛的较严重破坏，本研究鉴定出的挥发物成分，是否会对红缘天牛具有引诱活性，尚需深入研究。

参考文献

[1] 马毓泉，張寿州.四合木属系统地位的研究[J].植物分类学报，1990，28（3）：89-95.

[2] 中国国家环保局主持，中国植物研究所编.中国濒危植物[M]，北京：科学出版社，1998.

[3] 王海艺.“植物大熊猫”—四合木[J].百科知识，2007（4）：49.

[4] 李升，刘强. 二种天牛对濒危植物四合木的危害[J]. 昆虫知识，2009，46（3）：407-410.

[5] Dicke M. ，Sabelis M. W.，Takabayashi J.，Bruin J.，Post human M.A.J.Chem.

[5] 胡佳续，刘强.四合木花石油醚提取物的化学成分分析[J].天津师范大学学报（自然科学版），2009，29（4）：50-54.

[6] 胡佳续，刘强.四合木茎叶石油醚提取物化学成分分析[J].广西植物，2010，30（3）：426-428.