黄瓜花挥发性化学物质鉴定及其对西花蓟马行为反应的影响

张治科，虎花，尚小霞

（宁夏农林科学院植物保护研究所，宁夏 银川 750002）

西花蓟马（Frankliniella occidentalis（Pergande）），又称苜蓿蓟马，属缨翅目（Thysanoptera）蓟马科（Thripidae）花蓟马属（Frankliniella）昆虫，原产于北美洲，迄今为止，已遍布美洲、欧洲、亚洲、非洲、大洋洲。西花蓟马以锉吸式口器为害植物，致使植株花瓣退色，叶片皱缩，茎和果形成伤疤，甚至枯死，同时还传播番茄斑萎病毒等[1]。由于西花蓟马食性杂，繁殖能力强[2-3]，适生区广泛[4]，竞争能力强[5]，个体微小，极具隐匿性，采用多次、高浓度化学药剂防治很容易使其产生抗药性[6-10]，且严重污染环境，生物防治技术研究[11-12]大多仍处于探索阶段。

宁夏地区自2012 年发现西花蓟马，该害虫已对辣椒、黄瓜等设施蔬菜作物造成了比较严重的危害[13-14]。鉴于植食性昆虫能识别寄主植物挥发的特异性气味[15-17]，从而引起寄主定向、求偶[18-21]等行为反应的特征，笔者借鉴西花蓟马对寄主植物的选择性[22-27]及其嗅觉识别机制方面的研究[28-30]，运用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）对黄瓜花中的挥发性化合物进行分离和鉴定，基本探明了黄瓜花中信息化学物质的组成，并采用自制的“Y”形嗅觉仪测定西花蓟马对这些挥发性化合物的行为反应，以期找出对西花蓟马引诱或趋避效果理想的植物源挥发性化合物及其最佳浓度，为西花蓟马的理化诱控提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

西花蓟马以新鲜四季豆饲喂，在（26±1） ℃、相对湿度（65±5）%、14 h 光照条件下饲养，选取羽化3 d 的西花蓟马成虫作为供试虫源。供试黄瓜为宁夏近年大面积推广种植的“L-1”品种，由宁夏农林科学院植物保护研究所提供。

1.2 方法

1.2.1 黄瓜花挥发性化学物质的提取和鉴定

采集新鲜黄瓜花，研碎，加入20 mL 顶空瓶，60 ℃水浴预热5 min，插入SPME 针，以顶空方式萃取30 min，采用Agilent 7890 A/5975C 气相色谱-质谱联用仪解析进样：柱箱程序升温40 ℃，保持 5 min，8 ℃/min 升温 至 250 ℃，恒温 10 min；运行41.25 min，前进样口He，模式分流，加热器250 ℃，压力7.069 9 psi，总流速9 mL/min，分流比5 1；毛细色谱柱DB-5ms，325 ℃，长30 m、内径250 μm、液膜厚0.25 μm；低质量数 40.0，高质量数 400.0，离子源温度230 ℃（最大值 250 ℃），四极杆温度150 ℃（最大值 200 ℃）。

根据总离子流图中的各峰经质谱计算机数据系统检索标准质谱图，确定挥发物成分，用峰面积归一化法测定各成分的相对质量分数，鉴定黄瓜花的挥发性成分的结构，计算相对含量。

1.2.2 西花蓟马对黄瓜花挥发性物质的行为反应的测定

将黄瓜花挥发性化合物单一组分分别用液体石蜡稀释为102的制剂，通过对西花蓟马进行行为反应的测试，初步筛选出对西花蓟马具有吸引或趋避作用的植物源挥发性化合物11 种；再将这些单一组分分别用液体石蜡稀释梯度为10、102、103、104、105的制剂对西花蓟马进行行为反应测试。

自制“Y”形嗅觉仪由透明玻璃制成，基部长16 cm，两臂长15 cm，内径 2 cm，两臂夹角 60°。对西花蓟马成虫进行行为测试时，将“Y”形嗅觉仪一侧臂连接放有黄瓜花挥发性物质的味源瓶，另一侧臂连接放有液体石蜡的味源瓶，作为对照，通气5 min, 使气味充满管道。“Y”形管两臂的气流量控制在200 mL/min，室内温度控制在（25±1） ℃，相对湿度60%～80%。

在“ Y”形嗅觉玻璃管的基臂端引入经饥饿处理5 h 的西花蓟马成虫，单头测试5 min。对西花蓟马成虫爬至超过连接味源瓶侧臂1/3 处并持续30 s 以上的，记为该成虫对该臂作出选择，产生正向反应；如果成虫爬行至另一侧臂，则记为产生负向反应；如果在5 min 内没有作出选择，则记为无反应。每处理测定供试西花蓟马5 头，重复3 次。对照以液体石蜡为味源剂进行测试。试验中每头西花蓟马仅测试1 次。

1.3 数据处理

采用Excel 2010 和DPS 数据处理系统分析试验数据。

2 结果与分析

2.1 黄瓜花挥发性物质的组分及含量

经GC-MS 分析，得到黄瓜花挥发性物质的总离子流图（图1）。经质谱计算机数据系统检索以及人工谱图分析，鉴定出81 种挥发性物质（表1），大致可分为16 类（图2），分别是醇类、醛类、酯类、酮类、环烷烃、烷烃、烯烃、环烯烃、芳香烃、醚类、 芳香醛、芳香醇、酚类、胺类、酰卤类、其他类。

图1 黄瓜花挥发性化合物 HSSPME GC-MS 图谱Fig. 1 Spectrum of volatile compounds in cucumber flowers

图2 黄瓜花主要挥发性化学物质的种类及其数量Fig.2 Types and quantities of volatile compounds in cucumber flowers

表1 黄瓜花的主要挥发性化学物质Table 1 Main volatile compounds in cucumber flowers

黄瓜花挥发性化合物中种类最多的是醇类，共包含19 种化合物，占总含量的34.41%，其中含量超过5%的化合物有3 种，即叶醇、（S）-氧化芳樟醇和芳樟醇；其次为醛类化合物，共有11 种，占总含量的18.22%，主要包括正己醛、2-已烯醛、正辛醛和壬醛；酯类化合物共有11 种，占总含量的7.42%，以梨醇酯和乙酸癸酯为主，其余几种化合物的含量均小于1%；环烷烃化合物共7 种，占总含量的7.4%，以甲基环戊烷、十甲基环五硅氧烷和环癸烷为主；酮类化合物共有7 种，占总含量的3.28%，以7-辛烯-2-酮和3,5-辛二烯-2-（E,E）-酮为主；烷烃化合物共有4 种，占总含量的1.25%，包括正十二烷、2,6,10-三甲基十二烷、四（三甲基硅氧基）硅烷和正二十三烷；烯烃化合物共有3 种，占总含量的0.54%，包括松油烯、莰烯和月桂烯；芳香烃类化合物共有3 种，占总含量的2.02%，以甲苯为主；醚类化合物有2 种，包括双（p-叔丁基苯基）醚和邻苯二甲醚，占总含量的5.2%；芳香醛类化合物共有2 种，占总含量的13.67%，包含苯甲醛和苯乙醛；环烯烃仅有3,5,5-三甲基-环己烯，占总含量的0.16%；芳香醇、酚类、胺类、酰卤类均只有1种化合物，分别占总含量的1.65%、2.17%、2.45%、0.16%，分别为苯甲醇、2,6-二叔丁基苯酚、（3-甲氧基-苯基）-（6-甲基-4-苯基-2-喹唑啉）-胺和亚麻酰氯；其他化合物共7 种，占总含量的4.68%，主要包括2-乙基呋喃、甲氧基苯基肟和4-（4-甲基戌烷-3- 烯基）-3,6-二氢-1,2-二噻。

2.2 西花蓟马对黄瓜花挥发性物质的行为反应

西花蓟马成虫对黄瓜花11 种挥发性物质的行为反应的测定结果列于表2。稀释梯度为10～105的1-辛烯3-醇和苯甲醛对西花蓟马均有引诱作用，1-辛烯3-醇稀释梯度为104时的引诱能力最强，正反应率为73.33%，苯甲醛稀释梯度为102和104时引诱西花蓟马的正反应率为66.67%；稀释梯度为10的叶醇、芳樟醇、异戊醛和乙酸癸酯对西花蓟马具有较强的引诱力，其中芳樟醇、异戊醛和乙酸癸酯的正反应率为53.33%；102的乙酸癸酯、异戊醇、1-戊烯-3-醇和月桂烯对西花蓟马具有一定的引诱作用，其中1-戊烯-3-醇引诱能力最强；103叶醇和芳樟醇对西花蓟马的正反应率分别为 66.67%和46.67%；104芳樟醇、异戊醛和乙酸癸酯对西花蓟马的正反应率分别为66.67%、46.67%和46.67%。

表2 西花蓟马对黄瓜花11 种挥发性化合物的行为反应Table 2 Behavioral responses of Frankliniella occidentalis to volatiles in different concentrations

表2(续)

稀释梯度为10 的月桂烯、苯甲醇和1-戊烯-3-醇对西花蓟马具有驱避作用，负向选择率为66.67%；102的苯乙醛和103的乙酸癸酯可驱避西花蓟马，负向反应率分别为40%和46.67%；104月桂烯和苯乙醛均对西花蓟马有驱避作用，苯乙醛的负向反应率为53.33%；105月桂烯和芳樟醇对西花蓟马也具有驱避作用，芳樟醇负向反应率为53.33%。

西花蓟马对稀释梯度为10～103的异戊醛、10和103的苯乙醛、104和105的苯甲醇、102的芳樟醇、103的月桂烯和104的1-戊烯-3-醇均没有明显的趋性反应。

3 结论与讨论

植物的挥发性化合物以一定的浓度比例构成了植物特定的化学指纹图谱[31]，在植物与昆虫之间的相互联系中发挥传递信息的作用。植食性昆虫在嗅觉相关蛋白的参与下完成对寄主的远程定位[32]，例如马铃薯甲虫会对马铃薯叶片气味产生定向行为[33]，棉铃虫对胡萝卜花中的 5 种组分具有明显的引诱作用[34]。张治科[35-36]采用扫描电镜观察发现西花蓟马触角上存在大量的毛形感器，可能在对寄主植物识别过程中发挥关键作用。

对从黄瓜花中初步筛选出的11 种挥发性化合物设置不同的浓度，对西花蓟马进行行为趋性测定，发现对西花蓟马有吸引作用的化合物有苯甲醛（稀释梯度10～105）、1-辛烯3-醇（10～105）、月桂烯（102）、1-戊烯-3-醇（102、105）、芳樟醇（10、103、104）、乙酸癸酯（10、102、104）、叶醇（10、103、105）、异戊醛（10、104、105）、异戊醇（102）；对西花蓟马驱避作用较好的挥发性化合物有月桂烯（10、104、105）、苯甲醇（10）、苯乙醛（102、104）、1-戊烯-3-醇（10）、芳樟醇（105）和乙酸癸酯（103）。

植食性昆虫对寄主植物的挥发性信息化合物的反应具有特异性。韩云等[37]研究发现，稀释梯度106的烟酸乙酯、芳樟醇，104的苯甲醛、月桂烯、邻茴香醛，102的月桂烯和106橙花醇对花蓟马具有较好的引诱作用，106β-香茅醇对花蓟马具有一定的驱避反应，本研究中西花蓟马对月桂烯（102）和苯甲醛（10～105）的行为反应结果与其相似。西花蓟马对102芳樟醇没有明显反应，但唐良德等[38]研究发现102橙花醇、芳樟醇和3-苯丙醛、106邻茴香醛、1043-苯丙醛和橙花醇对豆大蓟马具有极显著的引诱反应，104β-香茅醇、106β-香茅醇和苯甲醛对豆大蓟马具有显著的驱避反应，这可能与所测试的蓟马种类不同有较大关系。

植物挥发性化合物的浓度对昆虫的行为反应影响较大。本研究发现，芳樟醇在高浓度（稀释10倍）时对西花蓟马有引诱作用，在102时对其无影响，在低浓度（105）时对其有驱避作用；1-戊烯-3-醇在稀释10 倍时对西花蓟马有驱避作用，在102时对其有引诱作用，在104时没有明显反应。

通常认为虫害发生后大多数寄主植物挥发性物的种类要多于健康植物的，如西花蓟马为害后的黄瓜挥发物比健康的黄瓜多出了E-β-罗勒烯、吲哚、（E，E）-α-法尼烯、十六烯等7 种化合物，但西花蓟马对黄瓜健康植株与虫害寄主之间的选择没有显著差异[39]；因此，西花蓟马虫害后寄主植物多出的挥发物的具体作用尚待进一步研究。寄主植物通常包含多个以特定的浓度和比例形成的具有特异性调控植食性昆虫具体行为的挥发性化合物的混合物。本研究仅测试了西花蓟马对黄瓜花单一挥发性化合物在不同浓度下对的趋性行为，后续将开展不同挥发性化合物组分的比例、浓度以及剂量对西花蓟马的行为反应的影响研究，旨在为进一步研发特异性强、活性高、成本低廉、使用简便、不杀伤天敌的西花蓟马监测和防控的植物源诱控剂提供依据。