西藏簇角缨象天牛成虫后肠和粪便挥发性化合物

程振玉, 毛祥忠, 唐绍荣, 马建鹏, 赵 宁,4

(1.西南林业大学生命科学学院，云南 昆明 650224；2.弥渡县林业有害生物防治检疫局，云南 大理 671000；3.云南大理州林业有害生物防治检疫局，云南 大理 671000；4.西南林业大学云南省森林灾害预警与控制重点实验室，云南 昆明 650224)

西藏簇角缨象天牛(Caciacretiferathibetana)隶属于鞘翅目(Coleoptera)天牛科(Cerambycidae)沟胫天牛亚科(Lamiinae)缨象天牛属(Cacia)，是一种严重危害核桃等经济林的主要蛀干害虫之一，分布在我国云南、四川、广西和西藏等省(自治区).该害虫以幼虫危害为主，其蛀食核桃树枝干的韧皮部和木质部，排泄物会堵塞筛管和导管，最终导致核桃树枯死，进而造成严重的经济损失[1].目前，对西藏簇角缨象天牛的防治主要是采取传统的化学药剂喷杀、人工剪除危害枝等方法[2]，但前者会造成环境污染，后者又难以取得良好的防治效果.因此，急需寻找一种环保且高效的防治措施.

信息素是在昆虫识别寄主、求偶、交配、躲避天敌等生理和行为活动过程中发挥重要作用的化学物质，其主要分为聚集信息素、性信息素和示踪信息素[3-4].周洪旭等[5]研究表明，利用昆虫信息素对害虫进行防治，具有高效、环保且不会伤害天敌等特点.目前，聚集信息素和性信息素被广泛用于对卫生害虫或经济林木害虫的防治和监测.昆虫性信息素是雌、雄个体交配前释放的用以吸引对方完成交配的信息物质[6]；昆虫聚集信息素是由昆虫虫体合成、释放并能引起雌、雄成虫个体发生聚集行为的化学物质，这些化学物质一般分布在昆虫的消化系统中[7-8].学者们已经从天牛科昆虫中鉴定到多个聚集信息素，主要包括酮类、醛类、酸类、醇类、酯类和烯烃类等[9-11].例如：钱明惠等[12]研究发现，蛀干害虫松褐天牛(Monochamusalternatus)的聚集信息素为壬醛；朱宁等[13]报道了光肩星天牛(Anoplophoraglabripennis)和星天牛(Anoplophorachinensis)的共享聚集信息素为醇类化合物的4-庚氧基丁醇和醛类化合物的4-庚氧基丁醛；Iwabuchi et al[14]报道了葡萄虎天牛(Xylotrechuspyrrhoderus)的聚集信息素为(S)-2-羟基-3-辛酮和(2S,3s)-2，3-辛二醇.相比于昆虫的性信息素，聚集信息素来源广泛，在昆虫的任何成长阶段均能产生，且其在作用距离和防治效果方面均优于性信息素[15-17]，因此，聚集信息素已经成为当前国内外学者研究的热点[18].但有关西藏簇角缨象天牛的聚集信息素尚未见报道.研究发现，昆虫的聚集信息素主要来自昆虫的腺体或排泄物[18].基于此，本研究对西藏簇角缨象天牛的后肠和粪便中的挥发性化合物进行分析，以期为基于聚集信息素研发西藏簇角缨象天牛的新型绿色防治技术提供依据.

1 材料与方法

1.1 供试昆虫的采集与饲养

西藏簇角缨象天牛采集于云南省大理州弥渡县青石嘴核桃基地，选择体型健壮的成虫，鉴定雌、雄后分别置于养虫盒(27 cm×15 cm×12 cm)并带回实验室，以新鲜的核桃树枝条饲养，饲养温度为25 ℃，相对湿度为50%～60%，t光∶t暗=14∶10.

1.2 西藏簇角缨象天牛后肠挥发物的提取

参照Blomquist et al[19]的方法，将西藏簇角缨象天牛雌、雄成虫分别固定于解剖镜下并确定其前肠、中肠和后肠的位置，随后用解剖刀切下后肠以及相关组织(部分中肠、马氏管以及一些脂肪体)，置于装有2 mL冷却正己烷的采样瓶中.每个采样瓶中分别收集30头西藏簇角缨象天牛雌、雄成虫后肠，放入4 ℃冰箱中冷却静置48 h后使用N2吹扫法浓缩至0.5 mL，并将浓缩液转移至另一个干净的2 mL采样瓶中，置于-20 ℃的冰箱中保存备用[20].

1.3 西藏簇角缨象天牛粪便挥发物的提取

收集养虫盒底部的新鲜虫粪，将雌、雄成虫粪便分别放入5 mL采样瓶中，加入正己烷静置24 h，过滤除去杂质，采用N2吹扫法对样品进行浓缩处理[2]，将浓缩样品转移至干净的2 mL采样瓶中，置于-10 ℃冰箱中保存备用.

1.4 化合物成分与含量的测定

采用气质联用仪(gas chromatography-mass spectrometer, GC-MS)(Agilent 7890A-5975C, USA)分别对西藏簇角缨象天牛雌、雄成虫后肠和粪便提取物进行测定.GC-MS检测条件：起始温度70 ℃，保持2 min，HP-5MS弹性石英毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；以5 ℃·min-1升温至200 ℃，保持5 min，然后以10 ℃·min-1升温至280 ℃，保持10 min；电离方式为EI源，离子源温度230 ℃；电子能量70 eV；接口温度280 ℃；质量扫描范围40～500 u.通过质谱标准库NIST库确认挥发性化合物成分，用面积归一化法测定各种挥发性化合物的相对含量[21].

2 结果与分析

2.1 西藏簇角缨象天牛后肠挥发物

西藏簇角缨象天牛雌、雄成虫后肠挥发物成分的离子流图见图1.从雌性后肠提取物中共检测出相对含量大于0.1%的化合物4类17种(表1).其中：酮类化合物3种，醇类化合物2种，烷烃类化合物11种，醛类化合物1种；相对含量最多的化合物是十八甲基环九硅氧烷，达到了32.05%;十四甲基环七硅氧烷次之，含量为23.70%;3-己醇含量最少，仅有0.55%.从雄性后肠提取物中共检测出相对含量大于0.1%的化合物4类18种(表1)，包括酮类化合物2种、醇类化合物3种、烷烃类化合物12种、醛类化合物1种.相对含量最多的化合物是4-庚氧基丁醇，达到30.15%；十二甲基环六硅氧烷次之，含量为19.08%；含量最少的化合物是2-己酮，仅有0.67%.雌虫中有2种化合物在雄虫中未检测到，分别是二十一烷和5α，17α-孕甾体-20-酮；而雄虫中有3种化合物在雌虫中未检测到，分别是4-庚氧基丁醇、二十七烷和3,9-二甲基十一烷(表1).

图1 西藏簇角缨象天牛雌(A)、雄(B)成虫后肠挥发物离子流图Fig.1 Ion chromatogram of hindgut volatiles of C.cretifera thibetana female (A) and male (B) adults

表1 西藏簇角缨象天牛雌、雄成虫后肠挥发物成分及其相对含量Table 1 Composition and relative content of volatiles in hindgut of C.cretifera thibetana male and female adults

2.2 西藏簇角缨象天牛粪便挥发物

西藏簇角缨象天牛雌、雄成虫粪便挥发物成分的离子流图见图2.从雌虫粪便中共检测出相对含量大于0.1%的化合物8类18种(表2)，其中，酮类化合物4种，醇类化合物4种，烷烃类化合物2种，醛类化合物2种，萜烯类化合物3种，酸类化合物1种，芳香族化合物1种，酰类化合物1种.相对含量最多的化合物是(Z)-13-十八碳烯醛，达到17.15%；2-己酮次之，含量为13.87%；含量最少的化合物是[[4-[1,2-双[(三甲基)硅氧基]乙基]-1,2-苯撑]双氧]双(三甲基硅烷)，仅有0.37%.雄虫粪便中的挥发性化合物有8类16种(表2)，其中，酮类化合物3种，醇类化合物4种，萜烯类化合物3种，醛类化合物2种，酸类化合物1种，芳香族化合物1种，酰类化合物1种，烷烃类化合物1种.相对含量最多的化合物是α-蒎烯，达到19.23%；β-蒎烯次之，含量为11.72%；含量最少的化合物是4-环己基苯甲腈，仅有0.71%.西藏簇角缨象天牛雌、雄成虫的粪便中均检测到1种酸类化合物(15-羟基十酸)、1种芳香族化合物(4-环己基苯甲腈)和1种酰类化合物(十六酰氯)；但香茅醇在雌虫粪便中未检测到，1,16-十六烷二醇、[[4-[1,2-双[(三甲基)硅氧基]乙基]-1,2-苯撑]双氧]双(三甲基硅烷)和5α，17α-孕甾体-20-酮在雄虫粪便中未检测到(表2).

图2 西藏簇角缨象天牛雌(A)、雄(B)成虫粪便挥发物离子流图Fig.2 Ion chromatogram of feces volatiles of C.cretifera thibetana female (A) and male (B) adults

表2 西藏簇角缨象天牛雌、雄成虫粪便挥发物成分及其相对含量Table 2 Composition and relative content of volatiles in feces of C.cretifera thibetana male and female adults

3 讨论

本研究通过GC-MS测定表明，西藏簇角缨象天牛雌、雄成虫后肠和粪便的挥发性化合物主要以酮类、醇类、烷烃类和醛类为主，萜烯类、酸类、芳香族和酰类化合物只在该虫的粪便中检测到，这与其他天牛科昆虫的聚集信息素的特征[9]是一致的.同时，西藏簇角缨象天牛雌、雄成虫粪便和后肠中检测到的化合物含量存在差异：雌虫的后肠和粪便中含量最多的挥发性化合物分别是烷烃类的十八甲基环九硅氧烷(32.05%)和醛类的(Z)-13-十八碳烯醛(17.15%)，雄虫的后肠和粪便中含量最多的挥发性化合物分别是4-庚氧基丁醇(30.15%)和α-蒎烯(19.23%).一方面可能是由于雌、雄成虫的生理差异导致其对化合物利用的不同，另一方面可能是由于其肠道中的微生物种类、消化酶等不同导致雌、雄成虫肠道代谢物的不同.朱宁等[13]证实，4-庚氧基丁醇是光肩星天牛和星天牛的共享聚集信息素；毛祥忠等[2,22]证实，α-蒎烯和β-蒎烯对西藏簇角缨象天牛雌、雄成虫有引诱作用.由此可知，4-庚氧基丁醇和α-蒎烯可能是西藏簇角缨象天牛聚集信息素的主要成分，对此有待进一步研究，且其对该虫的调控作用也有待进一步验证.