近年来, 在化学生态领域中, 对生物间相互关系的形成进行了广泛的研究, 现已弄清某些化学物质在这种关系中起着重要的作用(满井乔, 1997)。昆虫与昆虫、昆虫与植物之间的联系很大程度上也是依赖化学物质传递信息。如植食性昆虫选择寄主植物、取食、产卵、天敌搜寻寄主(或猎物)等过程中, 以及植物对昆虫的防御, 都存在化学物质的作用。这类化学物质称为化学信息素。这些化学信息素有的来自寄主植物, 有的来自昆虫, 有的来自昆虫与植物的互作, 在植物—昆虫(螨类)—天敌关系中所起的作用也各不相同(史刚荣, 1994; 钦俊德, 1995; 娄永根, 1997)。开展该方面的研究不仅有助于理解害虫的发生机理, 而且对开展生物防治和研究生物间的协同进化关系均具有重要意义。本文在测定了针叶小爪螨对寄主植物和芬兰钝绥螨对猎物的嗅觉作用的基础上, 分析了寄主植物的挥发性物质的种类、含量及其对针叶小爪螨、芬兰钝绥螨的作用。结果如下。

健康板栗叶片、受针叶小爪螨危害5 d的板栗叶片(带有叶螨)以及除去叶螨的已受害板栗叶片。均采自泰山板栗园10 a生以上成龄树。

日本岛津色-质联用仪GCMS -QP5050, 固相微萃取装置SPME (solid phase micro extraction)、水浴锅、试管夹、广口瓶等。

称取待测叶片45 g, 放入500 mL的广口瓶内, 用封口膜封口, 置于55 ℃的水浴锅中, 将固相微萃取的针头穿透封口膜插入瓶内, 小心地将固相微萃取的萃取头推出, 同时用铁架和试管夹固定固相微萃取头。自萃取头推出后开始计时, 吸附1 h后, 将萃取头退回针头内, 立即在气相色谱—质谱联用仪上进样分析。每收集一个样品之前, 先将萃取头在进样口内(230 ℃)解吸1min, 以保证萃取头无杂质和其他污染。

GC-MS分离分析条件, 毛细管柱: DB-1 (25m ×0. 25m×0. 25μ m); 汽化室温度: 230 ℃; 接口温度: 230 ℃; 程序升温条件: 40 ℃, 从15 ℃·min^-1升至240 ℃, 保持5 min; 载气: He; 流速: 1.2 mL·min^-1; 柱前压: 63.2 kPa; 扫描电压: 1.4kV; 无分流进样。

板栗未受害叶片、有螨受害叶片和无螨受害叶片的挥发性物质的气相色谱(分别见图 2、图 3和图 4及表 1、表 2)分析结果表明:未受害叶片检测到的挥发性物质种类较少; 受害叶片挥发性物质的种类较多。在受害和未受害叶片中, 石竹烯和α -法尼烯均占较大的比例。石竹烯在受害叶中的峰值增高; 而α -法尼烯在无叶螨的受害叶中的峰值增高; 1-辛烯在未受害叶片中未检测到, 但在受害的叶片中则含量均较高, 尤其有叶螨的受害叶片较无叶螨的受害叶片1-辛烯的峰值显著增高; 苯甲酸乙酯在有叶螨的受害叶片中较其余2种也显著增高; 3, 7, 11-三甲基-1, 6, 10-十二碳三烯-3-醇以有螨的受害叶中含量最高, 无叶螨的受害叶次之, 未受害叶含量极微, 几乎检测不到; 但4-溴-2-戊烯却呈现相反的趋势, 在未受害叶中的含量显著高于受害叶。此外, 尚有几种未知物质如4、5、7、8、11、12等在受害叶中的含量也明显高于未受害叶。

图 1 叶片挥发性物质的收集装置示意图 Fig. 1 Collecting device of the volatiles from leaves

图 2 未受害板栗叶片挥发物的质谱图 Fig. 2 The mass spectrum of volatiles from unifested leaves of Castanea mollissima

图 3 去螨受害板栗叶片挥发物的质谱图 Fig. 3 The mass spectrum of volatiles from infested leaves of Castanea mollissioma without mites

图 4 带螨受害板栗叶片挥发物的质谱图 Fig. 4 The mass spectrum of volatiles from infested leaves of Castanea mollissima

表 1 板栗叶片挥发性物质的种类 Tab.1 Kinds of the volatiles from the leaves of Gastanea mollissima

表 1 板栗叶片挥发性物质的种类 Tab.1 Kinds of the volatiles from the leaves of Gastanea mollissima

表 2 板栗叶片挥发性物质的成分与含量 Tab.2 Composition and relative contents of the volatiles from the leaves of Gastanea mollissima

表 2 板栗叶片挥发性物质的成分与含量 Tab.2 Composition and relative contents of the volatiles from the leaves of Gastanea mollissima

根据生物测试和挥发性物质的分析结果, 对挥发性物质在针叶小爪螨—板栗—芬兰钝绥螨之间的信息作用分析如下。

分析一:受害和未受害共有的挥发性物质有苯甲酸乙酯、4号未知物、石竹烯、α -法尼烯和12号未知物。其中石竹烯和α -法尼烯含量均较高, 是板栗叶片挥发物的主成分。

分析二:受害后挥发物种类增加, 如1-辛烯、3, 7, 11-三甲基-1, 6, 10-十二碳三烯-3-醇以及5、7、8、11号未知物。又分为二种情况, 一是未受害叶中检测不到的物质, 如1-辛烯、3, 7, 11-三甲基-1, 6, 10-十二碳三烯-3-醇以及7、8、11号未知物。可以认为该类物质是被叶螨危害后诱导产生的新物质, 可能对引诱芬兰钝绥螨起着主导作用; 二是5号未知物, 在未受害叶中的峰值极小, 含量甚微, 以致不能测出量化数值, 但有峰出现, 表明该物质本已存在, 而在受害叶中峰值显著增高, 可检测到含量, 说明被害后促进了该物质的释放, 可能由于含量增加, 对同一叶片上的其他个体的叶螨起到某种程度的引诱作用, 致使形成同一叶片上不同的较小的个体群。

分析三:未受害叶较受害叶的挥发物含量明显偏高的是4-溴-2-戊烯, 该成分在有叶螨受害叶片中虽有峰出现, 但含量极微。而在去掉叶螨的受害叶片有少量出现。但在未受害叶片中含量较高, 是挥发物的主成分之一。因此认为, 该种挥发性物质与石竹烯、α -法尼烯等共同作用于针叶小爪螨, 起到引诱作用。

分析四:有叶螨的受害叶片与无叶螨的受害叶片挥发物种类基本一致, 仅含量有所不同。前者比后者多数种类的含量有大幅度增加, 如1-辛烯增加了116.52 %, 苯甲酸乙酯增加了508.61 %, 3, 7, 11-三甲基-1, 6, 10-十二碳三烯-3-醇(+94.87 %), 7号未知物(+114.65 %), 11号未知物(+113.90 %), 其他物质如石竹烯(+53.58 %), 5号未知物(+26.33 %), 12号未知物(+53.58 %)含量也有明显增加。是否可以认为, 含量大幅度增加的种类(1-辛烯、苯甲酸乙酯、3, 7, 11-三甲基-1, 6, 10-十二碳三烯-3-醇以及4、7、11、12号未知物)既是叶片受害后被诱导产生和增加释放的, 也是针叶小爪螨本身的挥发物, 因为虫体的物质组成本来就来源于植物叶片。

对这些挥发性物质的作用, 尚不能明确断论, 但根据上述生物测试结果可做出如下推断:叶片受害后, 挥发性物质的种类和含量发生了变化, 改变了原来寄主植物气味的化学指纹图, 使针叶小爪螨在识别寄主植物时遇到困难, 甚至产生了忌避作用而从受害叶转移到未受害叶上。同时这些物质对引诱芬兰钝绥螨起着重要的引诱作用。

该研究测定了板栗健康叶片、被针叶小爪螨危害过(除去叶螨)的叶片和被该叶螨危害并带有该叶螨的叶片挥发性物质的成分和相对含量。并对这些挥发性物质的作用进行了分析。但这些物质对针叶小爪螨的作用是一个复杂的生物反应过程。单一的某种成分或多种成分的综合作用可能对生物的行为会产生较大的影响。因此有必要用分析到的这些物质成分进行单一的和综合的回测验试, 以证明某些物质有无引诱或忌避作用。尚待继续补充研究。

此外, 不同寄主植物的挥发性物质对不同种群针叶小爪螨的作用有何差异, 也有待今后深入研究。