蓝莓果实挥发物对黑腹果蝇的引诱效果研究

袁鸿宇 ， 刘丹 ， 徐芳玲

（1. 贵州大学林学院, 贵州 贵阳 550025； 2. 贵州大学生物多样性与自然保护研究中心, 贵州 贵阳 550025；3. 贵州省铜仁市林业科学院, 贵州 铜仁 554300）

蓝莓Vacciniumspp. 属杜鹃花科Ericaceae 越橘属植物，是多年生小浆果果树。蓝莓果实中富含多种营养元素，包含花青素、黄酮及其糖苷衍生物、超氧化物歧化酶、酚酸和维生素等[1]，对人类健康非常有益。近年来，贵州省蓝莓产业发展迅速，截至2020 年底，贵州省蓝莓种植面积达1.21 万hm2，位居全国首位[2]。黑腹果蝇Drosophilamelanogaster属双翅目Diptera 果蝇科Drosophilidae 果蝇属Drosophila，是危害蓝莓果实的主要害虫。该虫繁殖能力强、发育周期短，雌蝇将卵产在蓝莓果皮内，使孵化的幼虫得以取食果肉[3]，造成蓝莓果实变形、软化、早落、腐烂等，使蓝莓品质变差、产量下降，严重阻碍贵州省蓝莓种植业的发展[4-5]。目前，主要使用化学农药防控黑腹果蝇，但因其以幼虫钻蛀到果实内部危害，化学农药很难接触到靶标，防控效果较差，且长期使用化学杀虫剂，不仅破坏果园生态环境，还导致害虫抗药性增强。因此，黑腹果蝇的防控是贵州省蓝莓种植园亟待解决的一大难题。

植物挥发物是植物自身合成并释放的分子量小、常温易汽化的亲脂性次级代谢产物，挥发性次生物质包括醛、酮、酯、醇以及萜类化合物等[6-7]。植物挥发物在调节昆虫与植物的关系，特别是在昆虫对寄主植物的定位、选择合适的交配或产卵地点方面发挥着重要作用[8-9]。迄今，学者们发现多种植物的挥发物对果蝇具有较好的引诱活性，如韭菜Alliumtuberosum、凤仙花Impatiensbalsamina、鱼腥草Houttuyniacordata、葱Alliumfistulosum、墨西哥鼠尾草Salvialeucantha、万寿菊Tageteserecta等[10-11]。

目前，利用植物源信息化合物诱杀害虫是国际公认的害虫绿色防控技术，通过植物挥发性物质干扰昆虫对寄主植物的选择，可降低害虫的危害，植物挥发物也可作为害虫引诱源对害虫进行诱捕，或者与性信息素引诱剂联用，提高诱捕效率[12]。植物挥发物在害虫防治中的主要应用形式是利用植物挥发物中的有效成分开发植物源引诱剂和驱避剂[13]。因此，笔者选取不同成熟度的蓝莓果实，采用气相色谱-质谱联用技术（GC/MS）分析其浸提液的挥发物成分和相对含量，利用Y 型嗅觉仪探究这些挥发物对黑腹果蝇的室内引诱效果，以期为开发黑腹果蝇的植物源引诱剂提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

黑腹果蝇采自贵州省麻江县蓝梦谷蓝莓基地（26°17′ ～ 26°36′N，107°17′ ～ 107°53′E），保存于贵州大学林学院森林保护学实验室。利用玉米培养基在人工气候箱中饲养并扩繁果蝇，人工气候箱设置参数为温度（25 ± 1）℃、相对湿度 60% 、光周期12L:12D。试验采用的是羽化3 d 的黑腹果蝇成虫。

98%叶醇、98%氧化芳樟醇、98%3-戊酮、95%异戊酸甲酯、98%乙酸叶醇酯、98%α-萜品醇、93%石竹烯、99%异戊酸乙酯、98%2-甲基丁酸乙酯、99%邻二甲苯、99%二甲基硫醚、99% 2-己烯醛、99%桉叶油醇、98%鲨烯、99%乙酸-2-己烯-1-醇酯、96%2-己烯醇、97%己醛、98%芳樟醇、99%乙酸己酯、99%苯乙烯、99%甲苯、99%正己烷，均购自上海麦克林生化科技有限公司。

HP6F890/5975C 气相色谱-质谱联用仪，美国安捷伦公司；RXZ-430C 型人工气候箱，新江南仪器有限公司；SPH 860 色差仪，德国Colorlite 公司； Y形嗅觉仪，赛兰博化学仪器药品公司。

1.2 蓝莓果实成熟度的色度测定

利用色差仪测定整个蓝莓果实，包括3 个侧面和底部。采用CIE Lab 表色系统测定蓝莓果实的红度值（a）和黄度值（b）两个参数。每次挑选出50 颗大小均匀、无机械损伤的蓝莓果实，每个果实重复测定3 次。

1.3 蓝莓果实提取物的GC/MS 分析

称取未熟、半熟、全熟蓝莓果实各3.0 g，分别粉碎后用3 mL 正己烷室温下浸提3 次，每次24 h，得到其浸提液[14]，过滤后置-18 ℃下保存备用。选择1 μL 不同成熟度蓝莓果实浸提液作为供试溶液，利用HP6F890/5975C 气相色谱-质谱联用仪分析。

色谱条件：色谱柱为DB-1MS（30 m × 0.25 mm ×0.25 μm）弹性石英毛细管柱，柱温50 ℃ 保持1 min，以6 ℃/min 升至250 ℃，保持2 min，运行时间36.34 min，载气为高纯氦气（纯度＞99.999%），载气流量为1.0 mL/min；不分流进样。

质谱条件：离子源为EI 源，离子源温度230 ℃，电子能量70 eV，四级杆温度150 ℃，发射电流34.6 μA，倍增器电压1 518 V，接口器温度280 ℃，质量扫描范围45 ～ 350 m/z。

1.4 黑腹果蝇对蓝莓果实挥发性化合物的嗅觉行为反应

使用 Y 型嗅觉仪测试蓝莓浸提液中鉴定分离出的化合物对黑腹果蝇的嗅觉行为反应。 Y 型嗅觉仪的制作参考申建梅 等[15]的处理方法，测试前将流速记调为250 mL/min，取未稀释的果实挥发性化合物5 μL 滴加于滤纸条，放入味源瓶中作为处理组，另一味源瓶中加入等量的正己烷滤纸条作为对照，待果蝇移动到Y 形管两臂时，观察并记录Y 形管两臂中的果蝇数量。每50 头成虫为一组，重复6 次。每组测试后及时调换Y 型管中的处理臂和对照臂，将味源瓶用乙醇和水清洗干净并晾干后使用。

反应率(%)=(味源管中果蝇数量 + 对照管中果蝇数量)/测试果蝇总数 × 100

引诱率(%)=味源管中果蝇数量/(味源管中果蝇数量 + 对照管中果蝇数量) × 100

1.5 数据分析

利用NIST98 标准质谱图鉴别挥发物成分，峰面积归一化法测定各化学成分的相对质量分数。使用IBM SPSS Statistics 26.0 单因素方差分析比较蓝莓果实挥发性化合物对黑腹果蝇引诱效果之间的差异性。

2 结果与分析

2.1 不同成熟度蓝莓果实果皮色泽的变化

蓝莓果实成熟最明显的外观变化是果实色度的变化。蓝莓果实成熟度依据其色度范围值聚类分为未熟果、半熟果及成熟果（图1）。未熟果的色度分布在一、二象限，半熟果、全熟果的色度分布在二象限。未熟果的红度值a 为-6.5 ～ 0，黄度值b 为34.0 ～ 42.0；半熟果的红度值a 为20.0 ～ 27.5，黄度值b 为2.0 ～ 9.0；全熟果的红度值a 为12.0 ～ 19.0，黄度值b 为1.5 ～ 5.0。

图1 不同成熟度蓝莓果实的表观特征Fig. 1 The apparent characteristics of blueberry fruits with different maturity

2.2 蓝莓果实挥发物成分种类和相对含量

不同成熟度蓝莓果实挥发物的主要化学成分共21 种，其中以醇类、醛类和酯类为主（表1）。

表1 蓝莓果实挥发性组分相对含量及对黑腹果蝇的引诱效果Tab. 1 Relative contents of volatile compounds from blueberry fruit and attractive effect on D. melanogaster

未熟果主要含有15 种挥发物质，相对含量97.73%，醇类相对含量最多，可达53.58%；半熟果主要含有11 种挥发物质，相对含量93.06%，醛类相对含量最多，可达65.37%；成熟果中主要含有13 种挥发物质，相对含量90.47%，其中5 种醇类物质相对含量为36.97%，而4 种酯类相对含量31.68%。

不同成熟度蓝莓果实含己醛、2-己烯醛、2-己烯醇、邻二甲苯、α-萜品醇5 种共同挥发物成分，但含量差异较大，其中醇类相对含量较高。未熟果含有7 种特有挥发物，即石竹烯、乙酸己酯、乙酸-2-己烯-1-醇酯、3-戊酮、二甲基硫醚、甲苯和鲨烯；全熟果含有1 种特有挥发物，即异戊酸甲酯。

2.3 黑腹果蝇对蓝莓果实挥发性化合物的嗅觉行为反应

黑腹果蝇对蓝莓果实21 种挥发性化合物均具有较强的嗅觉反应，平均反应率在89.00%左右，黑腹果蝇对蓝莓果实21 种挥发性化合物的嗅觉反应率差异不显著（表1），只有甲苯具有一定的驱避作用。其中引诱率超过80.00%的挥发性化合物有5 种，引诱率由高到低依次为叶醇，氧化芳樟醇，3-戊酮，异戊酸甲酯，乙酸叶醇酯，分别为92.49%，91.32%，89.07%，87.97%，81.60%；引诱效果最弱的为苯乙烯和乙酸己酯，引诱率均在50%左右。

3 结论与讨论

目前，已有众多学者进行了关于越橘属挥发物的收集以及成分分析的研究，但不同品种、不同发育阶段、不同地区越橘属的挥发性物质组分及其含量差异很大[16]。Lugemwa 等[17]研究发现矮丛越橘Vacciniumangustifolium果实中醇类物质含量高达25% ～ 40%；胡秋丽[18]研究发现，北高丛越橘的主要成分为芳樟醇、α-松油醇，而南高丛越橘的主要成分为芳樟醇、叶醛等。本试验中，从蓝莓果实挥发物中鉴定出21 种挥发性物质，主要包括醇类、酯类、醛类、苯类、萜烯类，蓝莓果实未成熟时以醇类和醛类为主，在成熟期转变为醇类和酯类，果实挥发性物质的产生与成熟度密切相关[19]。

植食性昆虫通过识别植物挥发物的特定组分或常见组分的特定比例来识别寄主植物，进而对寄主植物作出特定的行为选择[20]。果蝇同样是依靠嗅觉系统完成寄主定位，并对取食和产卵场所进行定位[21]。目前，学者们在寄主植物挥发物对昆虫引诱效果的研究方面进行了大量的探讨，但寄主植物挥发物对黑腹果蝇引诱效果的研究较少。本试验中，测定了蓝莓果实中21 种挥发性化合物对黑腹果蝇的引诱效果，除甲苯表现为一定的驱避性外，其他20 种成分均表现出一定的引诱效果。其中叶醇、氧化芳樟醇、3-戊酮、异戊酸甲酯和乙酸叶醇酯的引诱效果高达80%以上。

植物挥发性信息化学物质在植食性昆虫的寄主选择中起着重要作用，这为黑腹果蝇防治新技术研究提供了新思路。植物信息化学物质在害虫的综合防治中具有维护物种多样性和生态系统稳定性等众多优点，符合对害虫可持续控制的目标[8]。根据试验结果，可以利用叶醇、氧化芳樟醇作为引诱源，制作专一诱捕黑腹果蝇的诱捕器，在一定程度上控制黑腹果蝇的危害程度，也不会干扰其他昆虫。

本试验中，只测试了蓝莓果实挥发性化合物的引诱效果，不同挥发物混合液的引诱效果如何并未知晓，后续可以考虑将不同有效成分按照特定比例混配，并确定不同有效成分间的最佳配比。Dickens等[22]研究发现，将反-2-己烯醛和性信息素结合可诱捕到更多的地中海实蝇Ceratitiscapitata。性信息素与蓝莓果实挥发物成分混合是否对引诱黑腹果蝇具有增效作用，还有待进一步研究。