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, 调控着昆虫的多种行为, 诸如寄主定向、产卵、逃避、取食、聚集等(杜家纬, 2001)。植物一旦受到植食性昆虫侵袭, 会释放一些特殊的化合物, 这些气味往往具有信号功能, 可以招引天敌昆虫(董文霞等, 2000; Souissi et al., 1998)或是作为植食性昆虫的趋避物(Faeth, 1986;Leather et al., 1987)。试验表明:人为造成的机械损伤能全部或部分地模拟昆虫取食(Baldwin et al., 1983;Lyytik, 1999)。因此, 研究植物挥发物及创伤诱导挥发物可为利用天然活性化合物防治害虫提供理论依据。

蓖麻(Ricinus communis)是大戟科蓖麻属植物, 灌木或小乔木, 在北方为高大1年生草本。在我国农林生产实践中, 有利用蓖麻控制虫害的传统, 人们在苗圃及农田周围栽种蓖麻, 以此来驱赶农林害虫。而蓖麻又对一些金龟子有引诱作用, 所以苗圃常常利用蓖麻引诱金龟子取食中毒的方法防治这类害虫(张执中, 1993)。本文采用固相微萃取法(solid phase micro-extraction, SPME)对蓖麻挥发物及创伤诱导挥发物进行采集, 然后采用气谱质谱联用技术(GC-MS)对其挥发物进行分离与鉴定。

1 材料与方法 1.1 供试植物

试验样品蓖麻采自东北林业大学校园内, 采样时选择健康无损伤的叶片, 在叶柄与茎的连接处剪下。

1.2 试验仪器

固相微萃取:包括萃取手柄及DVB/CAR/PMDS(50/30 μm)涂层的萃取头(Supelco公司, 美国)。萃取头每次使用前在气相色谱进样口(250 ℃)清洗30 min。气相色谱:灵华9890A(上海灵华仪器有限公司), 用于清洗固相微萃取头。气质联用仪:AgilentGC6890N-MSD5973N, 气谱以99.999%氦气作为载气, 流速1 mL·min^-1, 进样口温度250 ℃, 无分流进样, HP^-5石英毛细管柱(30 m×0.32 mm×0.25 μm), 升温程序为50 ℃(2 min)→2 ℃·min^-1→90 ℃→10 ℃·min^-1→160 ℃→20 ℃·min^-1→220 ℃(10 min)。质谱采用EI电离方式, 离子源温度:230 ℃, 四级杆温度:150 ℃, 接口温度:280 ℃, 质谱扫描范围:33~400 amu, 扫描频率5次·s^-1, 检索谱库为NIST及Wiley。

1.3 蓖麻叶挥发物的收集

取新鲜、完整的叶片200 g, 放入带有磨口玻璃瓶盖玻璃瓶(直径15 cm、高度20 cm)中, 在玻璃盖上有1个小孔(直径3 mm), 固相微萃取头由此插入。在室温下萃取2 h后, 立即将萃取头进气质联用仪进行热解析和分析。

1.4 蓖麻创伤诱导挥发物的收集

取新鲜的蓖麻叶片200 g, 用剪刀剪成方形碎片(约1 cm×1 cm)后放入上述固相微萃取收集装置中, 萃取时间和条件同上。

1.5 挥发物组分的鉴定

利用气质联用仪进行挥发物的分离与分析。所得质谱图谱用计算机检索谱库, 并结合以往的植物挥发物的组分来鉴定化合物, 以质谱离子峰面积百分数表示各成分的相对含量。

2 结果与分析 2.1 蓖麻叶挥发物的组成成分

完整蓖麻叶的挥发物经GC分离后, 共检测到保留时间不同的5个峰; 经MS鉴定, 其中3个峰是邻苯甲酸二丁酯的3种异构体构型:邻苯甲酸二异丁酯、邻苯甲酸正异丁酯和邻苯甲酸二正丁酯, 占总挥发物87.81%, 其中邻苯甲酸二正丁酯的含量最高(61.73%)。除此以外, 完整蓖麻叶的挥发物还包括少量的N-丁基-癸胺(5.11%)和4-十八烷基-吗啉(7.07%)(表 1)。

2.2 蓖麻创伤诱导挥发物的组成成分

蓖麻叶粉碎后, 挥发物明显增多, 经GC分离共检测到13个组分(表 2), 与完整蓖麻叶的挥发物相比, 除了具有邻苯甲酸二丁酯、N-丁基-癸胺和4-十八烷基-吗啉外, 还增加了9种组分, 这些物质即蓖麻创伤诱导挥发物。经MS鉴定了8种蓖麻创伤诱导挥发物, 这些物质是C6不饱和的醛、醇和己酯、己烯酯, 其中含量最高的组分是乙酸-3-己烯酯, 占粉碎蓖麻叶总挥发物的92.28%。

3 讨论

植物创伤诱导挥发物的种类很多, 有些是特异性的, 只存在于某些植物中, 有些是一般性的, 广泛存在于各种植物中, 其中最常见的是萜烯类化合物和脂肪酸衍生物(平立岩等, 2001)。草本植物受损后, C6不饱和脂肪醛、醇及酯类会大量挥发出来。蓖麻的创伤诱导挥发物也属于上述物质, 其中乙酸-3-己烯酯的挥发量最高。

植食性昆虫在选择寄主的过程中, 植物的挥发物质起着关键的作用, 它们决定着昆虫对植物选择趋向或者逃避的不同行为。在农林实践中, 人们已经有了利用蓖麻驱赶和引诱一些农林害虫的经验, 但蓖麻的挥发物及创伤诱导挥发物对不同昆虫的信号功能还需通过昆虫电生理生测及行为生测来进一步明确。