林业科学  2009, Vol. 45 Issue (5): 173-177   PDF    
0

文章信息

杨燕, 杨茂发, 杨再华, 黄吉勇, 王超英, 余金勇.
Yang Yan, Yang Maofa, Yang Zaihua, Huang Jiyong, Wang Chaoying, Yu Jinyong
云南松松针的挥发性化学成分
Chemical Constituents of Volatile from Pine Needles of Pinus yunnanensis
林业科学, 2009, 45(5): 173-177.
Scientia Silvae Sinicae, 2009, 45(5): 173-177.

文章历史

收稿日期:2008-09-02

作者相关文章

杨燕
杨茂发
杨再华
黄吉勇
王超英
余金勇

云南松松针的挥发性化学成分
杨燕1, 杨茂发1, 杨再华1, 黄吉勇2, 王超英3, 余金勇4     
1. 贵州山地农业病虫害重点实验室 贵州大学昆虫研究所 贵阳 550025;
2. 贵州省森林病虫害检疫防治站 贵阳 550001;
3. 贵阳教育学院 贵阳 550003;
4. 贵州省林业科学研究院森林保护研究所 贵阳 550001
关键词:云南松    松针    挥发物    化学成分    
Chemical Constituents of Volatile from Pine Needles of Pinus yunnanensis
Yang Yan1, Yang Maofa1 , Yang Zaihua1, Huang Jiyong2, Wang Chaoying3, Yu Jinyong4    
1. Guizhou Key Laboratory for Plant Pest Management of Mountainous Region Institute of Entomology, Guizhou University Guiyang 550025;
2. The Forest Pest Quarantine Control Station of Guizhou Province Guiyang 550001;
3. Guizhou Education College Guiyang 550003;
4. Institute of Forest Protection, Guizhou Academy of Forestry Guiyang 550001
Abstract: The volatile from pine needles of Pinus yunnanensis was extracted by steam distillation. The chemical constituents of the volatile were analyzed by GC-MS and their rative contents was determined by area normalization. 53 compounds were separated, 50 of them were identified.These 50 compounds amounted totally to about 94% ofthe components in the volatile and 97.467% of the total peak area. The maior components of the volatile were palmitamide(16.581%)and germacrene D(15.045%).
Key words: Pinus yunnanensis    pine needles    volatile    chemical compositions    

云南松(Pinus yunnanensis),常绿针叶乔木。分布于四川西南部、云南、西藏东南部、广西西部、贵州西部,海拔多为600~2 100 m的广大地区,常形成大面积纯林或与其他树种组成混交林。近年来,云南松林的保护已经成为森林资源经营管理及其可持续发展的重要任务之一。云南松这一树种也不可避免地遭到了不同昆虫的取食与危害,其中钻蛀性害虫云南木蠹象(Pissodes yunnanensis)对我国西南地区云南、贵州、四川等地云南松林区的危害面积和分布区域逐年扩大,有加速为害的趋势。这一害虫的防治难度相对较大(徐长山等,2004),针对其为害目前主要是采用人工清理再结合化学药剂和生物药剂来进行防治,仍缺乏经济、有效、安全的防治技术。植物在正常的生理状态下, 会产生并释放具有种属特征的挥发性物质, 这些物质形成了植物气味特征的主体,调控着昆虫的寄主定向、产卵、逃避、取食等多种行为,如昆虫在寻找寄主的识别过程中,寄主植物释放的挥发性次生物质起着关键的通讯引导作用(孟昭军等,2008)。在贵州这一地理环境下,云南木蠹象的危害发生,肯定有其特殊的原因。云南松挥发性特异组分可能是云南木蠹象对寄主定向选择的重要信息物。

健康云南松松针挥发性物质虽有过一些相关的研究报道,但就其研究看来,仅仅局限于在云南地区分布的云南松,结果表明云南省境内各产区的云南松松针挥发性气味组分不同且差异显著(丁靖凯等,1987殷彩霞等,2002)。贵州地区云南松松针挥发物的研究尚未见报道。由于同一品种植物,萜类挥发物的含量会随着季节和叶龄进行不同的波动,生长环境或采集时间不同,其挥发性化学成分的组成成分和含量均会有显著差异(姚新生等,2004金幼菊等,1995)。本研究首次对贵州地区云南松松针挥发性化学成分进行研究报道,采用水蒸气蒸馏法和气相色谱-质谱-计算机联用技术,对贵州地区云南松松针挥发物进行提取、分离与鉴定,初步掌握了12月份健康株云南松松针挥发物主要成分,以期能为进一步揭示贵州地区云南木蠹象与云南松的寄生选择机制,为后期开展云南松挥发物季节性释放规律、云南木蠹象触角电位EAG和植物源引诱剂的研究提供相关的理论基础。

1 材料与方法 1.1 材料

2007年12月于贵州省威宁县秀水乡采集树龄为7年的云南松2年生枝条,用湿纱布包裹切口,插入盛水的桶里水培,带回实验室供试。

1.2 仪器

HS10260D型超声波清洗器(天津市恒奥科技发展有限公司)、ZDHW型调温电热套(北京中兴伟业仪器有限公司)、HP6890/HP5973GC/MS联用仪(美国惠普公司)、TB-4002型电子天平(北京赛多利斯仪器系统有限公司)。

1.3 方法

1)水蒸气蒸馏萃取法提取松针油 取新鲜健康供试植物材料100 g,剪碎后放到1 000 mL的蒸馏瓶中,加400 mL蒸馏水,水蒸气蒸馏4 h。馏分用乙醚萃取,无水硫酸钠干燥24 h。取1 μL提取的松针油进行质谱分析。

2)提取物GC-MS系统检测 松针提取物分析测试在HP6890/HP5973GC/MS联用仪上进行,进样量为1 uL。GC条件:色谱柱为AB-INowax(30.0 m×250 μm×0.25 μm)弹性石英毛细管柱,柱温50 ℃(保留2 min), 以5 ℃·min-1升温至240 ℃, 保持20 min;汽化室温度250 ℃;载气为高纯He(99.999%);柱前压5.08 psi, 载气流量1.0 mL·min-1;进样量1 μL;分流比40:1。MS条件:离子源为EI源;离子源温度230 ℃;四极杆温度150 ℃;电子能量70 eV;发射电流34.6 μA;倍增器电压1 982 V;接口温度280 ℃;质量范围10~450 amu。通过HPMSD化学工作站,结合Nist98标准质谱图、Wiley275质谱图库和部分标准样品谱图进行定性,按峰面积归一化法计算各化学成分的相对含量。取新鲜健康供试植物材料100 g,剪碎后放到1 000 mL的蒸馏瓶中,加400 mL蒸馏水,水蒸气蒸馏4 h。馏分用乙醚萃取,无水硫酸钠干燥24 h。取1 μL提取的松针油进行质谱分析。松针提取物分析测试在HP6890/HP5973GC/MS联用仪上进行。GC条件:色谱柱为AB-INowax(30.0 m×250 μm×0.25 μm)弹性石英毛细管柱,柱温50 ℃(保留2 min), 以5 ℃·min-1升温至240 ℃, 保持20 min;汽化室温度250 ℃;载气为高纯He(99.999%);柱前压5.08 psi,载气流量1.0 mL·min-1;进样量1 μL;分流比40:1。MS条件:离子源为EI源;离子源温度230 ℃;四极杆温度150 ℃;电子能量70 eV;发射电流34.6 μA;倍增器电压1 982 V;接口温度280 ℃;质量范围10~450 amu。通过HPMSD化学工作站,结合Nist98标准质谱图、Wiley275质谱图库和部分标准样品谱图进行定性,按峰面积归一化法计算各化学成分的相对含量。

2 结果与分析

云南松松针挥发性成分总离子流图,见图 1。GC-MS分离鉴定出的云南松松针挥发性成分,见表 1。由表 1可知,采用GC-MS联用技术对提取物进行分离测定,分离出53种化合物,结合计算机检索技术对分离的化合物进行鉴定,鉴定出50种成分,有3种未知物。已鉴定的化合物占总馏出组分的94%以上,占色谱总馏出峰面积的97.467%。12月份的云南松松针挥发物的主要组分为十六酰胺,相对含量为16.581%,其次为大根香叶烯D,相对含量为15.045%。

图 1 云南松松针挥发物总离子流图 Figure 1 The total ion chromatogram of volatile from pine needles of Pinus yunnanensis
表 1 云南松松针挥发性化学成分 Tab.1 The chemical compositions of volatile from pine needles of Pinus yunnanensis

在所鉴定的化合物中,单萜有6种,为α-蒎烯、β-蒎烯、β-月桂烯、柠檬烯、香桧烯、异松油烯,相对含量为7.774%;倍半萜有16种,为α-古巴烯、双环榄香烯、α-荜澄茄烯、β-波旁烯、β-荜澄茄烯、β-榄香烯、β-石竹烯、吉马烯B、木罗烯、α-葎草烯、β-柏木萜烯、α-紫穗槐烯、大根香叶烯D、α-木罗烯、双环大根香叶烯、δ-荜澄茄烯,相对含量为27.233%;醇类物质有11种,相对含量为7.187%;酚类物质有1种,相对含量为0.263%;醛类物质有2种,相对含量为3.979%;烷烃类物质有3种,相对含量为1.786%;有机酸类有6种,相对含量为25.661%;酯类物质有3种,相对含量为3.34%;含氮化合物有2种,相对含量为20.244%。由此可知,在云南松松针挥发物中,倍半萜类组分、有机酸类组分及含氮化合物组分相对含量较高。

3 结论与讨论

植物挥发物属于植物次生性化学物质,是由植物表面和叶中贮存位点释放积累的挥发性物质。这些挥发物大多是一些分子质量在100~200之间的有机化合物,包括烷烃类、醇类、醛类、酮类、酯类、萜烯类、有机酸、含氮化合物和含硫化合物等组成的混合物(章金明等,2007侯照远等,1996)。本研究首次对贵州地区云南松松针挥发性化学成分进行了研究报道,试验所鉴定出的组分与丁靖凯等(1987)殷彩霞等(2002)报道的云南地区云南松松针挥发性化学成分的组分有很大差异。这很可能与云南松的生长环境,采样季节、采样时间及提取方式等不同有关。

丁靖凯等(1987)采用水蒸气蒸馏的方法对云南地区从滇南到滇中水平分布及由低到高垂直分布的8个不同产地的云南松新鲜松针挥发性化学成分进行了定性、定量研究,分离出30多个成分,共鉴定出23种化学成分,在所鉴定的化合物中,单萜有12种,为α-侧柏烯、α-蒎烯、莰烯、β-蒎烯、月桂烯、α-水芹烯、α-松油烯、对聚伞花素、β-水芹烯、罗勒烯、Δ4-蒈烯、异松油烯;倍半萜有5种,为长叶烯、石竹烯、β-金合欢烯、蛇麻烯、β-澄椒烯;烷烃类有2种,为2-甲己烷和3-甲己烷;醇类有2种,为芳樟醇和α-松油醇;酯类有1种,为乙酸龙脑酯;酚类物质有1种,为香荆芥酚,其中单萜类组分相对含量较高。殷彩霞等(2002)采用石油醚溶剂浸提的方法对新鲜松针挥发性化学成分进行了定性研究,共鉴定出13种化学成分,这些成分是α-蒎烯、樟烯、冬青油烯、β-蒎烯、β-月桂烯、Δ3-蒈烯、莰烯、1, 2, 3-三甲氧基-5-甲基苯、反-丁香烯、吉马烷烯、1-榄香烯、1-羟基-1, 7-二甲基-4-异丙基-2, 7-环癸二烯、3, 7, 11-三甲基-2, 6, 10-十二碳三烯-1-醇。本研究采用水蒸气蒸馏的方法提取云南松松针挥发物,分离出53种化合物,鉴定出50种化学成分。其中烷烃类有3种,醇类有11种,醛类有2种,酯类有3种,萜烯类有22种,单萜6种,较丁靖凯等报道的种类少,倍半萜有16种,较丁靖凯等报道的种类多。有机酸有6种,含氮化合物有2种,酚类物质有1种。含量较高的有十六酰胺(16.581%)、大根香叶烯D(15.045%)、油酸(9.372%)、棕榈酸(5.835%)、亚油酸(5.739%)、β-石竹烯(4.473%)、α-蒎烯(4.141%)、十五碳-三烯醛(3.829%)、十八酰胺(3.663%)、7, 10, 13-十六碳三烯酸甲酯(2.595%)、硬脂酸(2.294%)。在本研究中,倍半萜类组分、有机酸类组分及含氮化合物组分相对含量较高。丁靖凯等(1987)殷彩霞等(2002)报道的α-蒎烯、β-蒎烯、异松油烯、乙酸龙脑酯、β-荜澄茄烯、β-月桂烯、α-松油醇、石竹烯、香桧烯、吉马烷烯、榄香烯这些成分在本次研究中也被检测出来。丁靖凯等(1987)殷彩霞等(2002)报道的2-甲己烷、3-甲己烷、α-侧柏烯、莰烯、α-水芹烯、对伞花烃、β-水芹烯、罗勒烯、Δ4-蒈烯、芳樟醇、长叶烯、β-金合欢烯、蛇麻烯、香荆芥酚、樟烯、Δ3-蒈烯、1, 2, 3-三甲氧基-5-甲基苯、1-羟基-1, 7-二甲基-4-异丙基-2, 7-环癸二烯、3, 7, 11-三甲基-2, 6, 10-十二碳三烯-1-醇这些成分在本次研究中未有发现。

丁靖凯等(1987)的报道中,α-蒎烯相对含量最低和最高分别为28.63%,74.64%;β-蒎烯的相对含量最低和最高为分别为3.55%,36.15%;异松油烯相对含量最低和最高分别为0.20%,0.76%;乙酸龙脑酯相对含量最低和最高分别为0.03%,0.73%;β-荜澄茄烯相对含量最低和最高为分别为0.53%,16.34%;α-松油醇相对含量最低和最高分别为0.04%,0.38%。本研究中这几种相同成分其相对含量为α-蒎烯(4.141%)、β-蒎烯(0.856%)、异松油烯(0.402%)、乙酸龙脑酯(0.188%)、β-荜澄茄烯(0.489%)α-松油醇(0.715%)。比较发现,α-松油醇的相对含量较丁靖凯等报道的检测值高,α-蒎烯、β-蒎烯、β-荜澄茄烯的相对含量较丁靖凯等(1987)报道的检测值低。

本研究通过对贵州省威宁县秀水乡的云南松松针挥发物进行提取、分离与鉴定,初步掌握了12月份云南松松针挥发物的主要成分。萜类化合物是植物的特异气味组分,在许多害虫对寄主的选择和识别过程中起着关键的作用(孟昭军等,2008Nerg et al., 2004Visser, 1986)。已有研究表明,单萜类化合物α-蒎烯、β-蒎烯、莰烯、β-水芹烯等是影响和调节松科害虫取食和产卵行为最为重要的信号物质(孟昭军等,2008宁眺等,2006赵涛,2002赵成华等,2003)。在贵州这一地理环境下,云南木蠹象的危害发生,肯定有其特殊的原因。云南松单萜,倍半萜挥发物总的含量及其特殊成分的组成比例,对云南木蠹象的行为具体有怎样的影响,还需要通过昆虫电生理及嗅觉反应测定等进一步明确。此外,云南松松针挥发物成分及含量在不同时期如何变化,也有待进一步研究。

参考文献(References)
丁靖凯, 丁立生, 易元芬, 等. 1987. 滇产云南松、思茅松松针油的化学成分. 云南植物研究, 9(4): 505-508.
侯照远, 陈雄, 张瑛, 等. 1996. 植物挥发性次生物质在害虫防治中的作用与应用前景. 植保技术与推广, 16(5): 37-39.
金幼菊, 柳维波, 吴京科, 等. 1995. 油松针叶精油萜烯组成的研究(Ⅱ)——萜烯含量与季节、叶龄及朝向的关系. 北京林业大学学报, 17(43): 50-55.
孟昭军, 严善春, 徐伟. 2008. 长白落叶松8个家系挥发性化合物的比较分析. 林业科学, 44(6): 91-96. DOI:10.3321/j.issn:1001-7488.2008.06.016
宁眺, 樊建庭, 方宇凌, 等. 2006. 不同危害状态下寄主萜烯挥发物含量的变化及松墨天牛对其组分的触角电位反应. 昆虫学报, 49(2): 179-188. DOI:10.3321/j.issn:0454-6296.2006.02.003
徐长山, 张宏瑞, 张珍荫. 2004. 云南木蠹象的危险性分析. 中国森林病虫, 23(4): 30-32. DOI:10.3969/j.issn.1671-0886.2004.04.011
姚新生, 吴立军, 吴继洲, 等. 2004. 天然药物化学. 北京: 人民卫生出版社.
殷彩霞, 高竹林, 吕军, 等. 2002. 纵坑切梢小蠹对云南松梢提取趋性测试. 昆虫知识, 39(5): 384-386. DOI:10.3969/j.issn.0452-8255.2002.05.017
章金明, 韩宝瑜. 2007. 具信号功能的植物挥发物研究进展. 浙江农业学报, 19(2): 135-140. DOI:10.3969/j.issn.1004-1524.2007.02.016
赵涛, 李丽莎, 周楠. 2002. 云南松对松小蠹的引诱能力及其挥发性化合物组成. 东北林业大学报, 30(4): 47-49.
赵成华, 阎云花. 2003. 马尾松针叶中的挥发物质对马尾松毛虫产卵行为的影响. 林业科学, 39(6): 91-93. DOI:10.3321/j.issn:1001-7488.2003.06.015
Nerg A M, Heijari J, Noldt U, et al. 2004. Significance of wood terpenoids in the resistance of Scots pine provenances against the old houseborer, Hylotrupes bajulus, and brown2rot fungus, Coniophora puteana. Journal of Chemical Ecology, 30(1): 125-141. DOI:10.1023/B:JOEC.0000013186.75496.68
Visser J H. 1986. Host odor perception in phytophagous insects. Annual Review of Entomology, 31: 121-144. DOI:10.1146/annurev.en.31.010186.001005