云杉八齿小蠹化学信息物质的研究

论文摘要

云杉八齿小蠹广布在整个古北区,是欧洲最具危险性的小蠹虫之一。在中国,云杉八齿小蠹主要分布在黑龙江、吉林、四川、青海和新疆等地。近几年来,在青海黄南州和吉林省东部一些地区相继爆发成灾,给当地林业生产和生态环境建设造成了巨大损失。本研究从云杉八齿小蠹相关化学信息物质入手,分析探索影响云杉八齿小蠹寄主选择行为的关键化学信息物质,继而探索到适合用于防治和监测云杉八齿小蠹中国地理种群的聚集信息素配方,为该虫的管理和控制提供理论基础。 本研究采用溶剂萃取法对两种寄主云杉挥发物进行取样,利用气相色谱和质谱联用技术（GC-MS）首次分析了挥发物质的组成成分和相对含量,并结合触角电位测试结果探讨了不同寄主的树干挥发物与云杉八齿小蠹对其喜好程度之间的关系,认为3-甲基-2-环己烯-1-醇可能是影响云杉八齿小蠹倾向于危害红皮云杉的一个原因,而α-蒎烯和β-蒎烯这两种物质不同异构体的组成比例也可能是影响其喜好程度的原因。进而,比较了3种不同生理阶段红皮云杉树干挥发性物质的组成和含量,对相关物质进行了触角电位实验和野外生测。结果表明仅在衰弱木中存在的萜品油烯虽然能够引起云杉八齿小蠹一定强度的触角电位反应,但在野外生测中没有表现出任何生物活性。低龄云杉树干中3-蒈烯的含量占总萜烯类物质的64.97%,而在衰弱木中3-蒈烯的含量仅为9.92%,EAG实验结果表明3-蒈烯不能引起云杉八齿小蠹雌、雄两性触角强烈的电生理反应,即3-蒈烯不是代表非最佳寄主适合度的化学信号。以上现象说明,衰弱木对云杉八齿小蠹具有很强的引诱力并不是由于某个物质起主要作用,而是各种挥发物质协同作用的结果。 用溶剂萃取法和GC-MS对云杉八齿小蠹雄虫后肠的挥发性物质进行提取（单提）和分析,发现越冬成虫（完全没有取食）和取食中的云杉八齿小蠹后肠挥发性物质的组成成分完全不同。各取食阶段的云杉八齿小蠹后肠中均未检测到齿小蠹属特有的信息素成分Ipsenol和Ipsdienol,也没有检测到Methylbutenol这个普遍被认为引诱云杉八齿小蠹着陆的信息素成分。但是,通过GC-EAD测试,在取食红皮云杉的云杉八齿小蠹虫粪中首次发现了一种微量的化学物质,此化学物质的含量虽然很低却能引起雄性云杉八齿小蠹强烈的触角电位反应,目前该物质的化学结构在进一步测试中,已经排除了是已知的、云杉八齿小蠹聚集信息素成分的可能性。 利用触角电位技术,测试了云杉八齿小蠹对寄主、非寄主以及雄性后肠挥发性物质的电生理反应,并首次将测定结果与欧洲地理种群相关研究结果进行比较。测试发现cV、Ie、L-（-）-verbenone和3-methyl-2-cyclohexen-1-one是提供远距离的寄主适合度信息的信号物质,帮助云杉八齿小蠹进行寄主定位,而α-蒎烯只能提供近距离的化学信号。通过与欧洲地理种群触角电位反应结果的比较,发现主要有以下几点区别:（1）在2个优势种非寄主树干挥发物中找到的2种与欧洲白桦相同的驱避成分:1-己醇和3-辛醇,触角电位测试发现仅3辛醇对中国地理种群的云杉八齿小蠹具有生物活性;（2）在10μg的刺激剂量下,中国地理

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 小蠹科昆虫的化学信息物质（Semio-Chemical）
• 1.2.1 昆虫信息化合物的概念
• 1.2.2 小蠹科的昆虫源信息素
• 1.2.3 寄主与非寄主挥发物在小蠹虫寄主选择过程中的作用
• 1.2.4 小蠹虫行为与信息化学物质之间的关系
• 1.3 云杉八齿小蠹的生物学特性
• 1.4 云杉八齿小蠹在全球的分布及危害状况
• 1.4.1 云杉八齿小蠹在世界各地的分布及危害现状
• 1.4.2 云杉八齿小蠹在中国的发生和危害
• 1.5 云杉八齿小蠹化学生态学的研究概况
• 1.5.1 云杉八齿小蠹与寄主之间关系的研究
• 1.5.2 聚集信息素与云杉八齿小蠹的行为
• 1.5.3 云杉八齿小蠹聚集信息素的个体差异
• 1.5.4 云杉八齿小蠹聚集信息素的生物合成
• 1.5.5 非寄主挥发物在云杉八齿小蠹寻找寄主过程中的抑制作用
• 1.5.6 云杉八齿小蠹聚集信息素的林间应用
• 1.5.7 聚集信息素在云杉八齿小蠹监测、防治和综合管理中的应用
• 1.5.8 天敌对聚集信息素的反应
• 1.6 本文的研究背景
• 1.6.1 研究内容
• 1.6.2 技术路线
• 2 寄主云杉挥发性次生物质的提取、鉴定和比较
• 2.1 材料和方法
• 2.1.1 寄主挥发物的采集方法
• 2.1.2 GC-MS分析方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 寄主云杉韧皮部挥发物的基本组成
• 2.2.2 不同健康程度红皮云杉树干挥发性物质的比较
• 2.2.3 不同挥发物质取样方法的简单比较
• 2.3 本章小结
• 3 云杉八齿小蠹后肠挥发性物质的提取与鉴定
• 3.1 材料和方法
• 3.1.1 韧皮部正戊烷萃取法
• 3.1.2 GC-MS
• 3.1.3 数据分析
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 白桦韧皮部次生挥发性物质的组分、结构、保留时间以及相对含量
• 3.2.2 小叶榆韧皮部次生挥发性物质的组分、结构、保留时间和相对含量
• 3.3 本章小结
• 4 云杉八齿小蠹后肠挥发性物质的提取与鉴定
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 供试昆虫
• 4.1.2 云杉八齿小蠹后肠的解剖
• 4.1.3 GC-MS分析
• 4.1.4 数据分析
• 4.2 结果与分析
• 4.3 本章小结
• 5 云杉八齿小蠹的触角电位反应实验
• 5.1 仪器的工作原理
• 5.1.1 触角电位技术
• 5.1.2 触角电位—气谱联用仪
• 5.2 云杉八齿小蠹对虫粪淋洗液的GC-EAD分析
• 5.2.1 测定仪器和条件
• 5.2.2 测试样品及制备
• 5.2.3 供试虫的采集以及触角的准备
• 5.2.4 研究结果
• 5.3 触角电位试验
• 5.3.1 测定仪器和条件
• 5.3.2 测试样品的来源及制备
• 5.3.3 触角的准备
• 5.3.4 结果与分析
• 5.4 剂量反应实验
• 5.4.1 样品的制备
• 5.4.2 结果与分析
• 5.5 本章小结
• 6 云杉八齿小蠹引诱剂的林间应用
• 6.1 样地概况
• 6.2 实验材料和方法
• 6.2.1 实验材料
• 6.2.2 实验方法
• 6.2.3 数据处理
• 6.3 实验内容
• 6.3.1 不同诱芯诱集效果的比较
• 6.3.2 不同纯度的小蠹二烯醇与增效物质组合的效果比较
• 6.3.3 监测用诱芯的筛选
• 6.3.4 云杉八齿小蠹扬飞期的年度监测
• 6.3.5 成虫日反应节律实验
• 6.4 结果与分析
• 6.4.1 不同诱芯诱集效果的比较
• 6.4.2 不同纯度的小蠹二烯醇与增效物质组合的效果比较
• 6.4.3 监测用诱芯的筛选
• 6.4.4 云杉八齿小蠹扬飞期的年度监测
• 6.4.5 成虫日反应节律实验
• 6.5 本章小结
• 结论及讨论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 独创性声明
• 学位论文版权使用授权书