光肩星天牛对槭树挥发物的响应及虫害诱导信号物质研究

论文摘要

光肩星天牛Anoplophora glabripennis（Motschulsky）是我国主要的一种林木蛀干害虫，对我国林业经济造成了重大损失。为了研究寄主植物与昆虫之间的关系，探讨光肩星天牛对寄主挥发物的选择机制及虫害后的信号传导途径，本研究应用化学生态学、植物学、植物生理学、动物行为学等多学科交叉的研究方法，采用动态顶空吸附和热脱附-气质联用（TCT-GC-MS）、高效液相色谱（HPLC）、超临界CO2萃取仪、“Y”型嗅觉仪和触角电位等技术，对复叶槭、五角枫、华北五角枫和挪威槭4种槭树挥发物成分和相对含量及对天牛的行为反应、虫害后信号物质含量的动态变化进行了测定，建立了植物挥发物、天牛的行为反应和信号传导途径之间的相互关系。 利用“Y”型嗅觉仪测定了4种槭树对光肩星天牛的引诱效果。不同植物对光肩星天牛的引诱效果不同：复叶槭对光肩星天牛的引诱效果最好，其次为五角枫，二者均达到了差异显著的程度，华北五角枫对光肩星天牛有引诱作用，但未达到显著程度，挪威槭对光肩星天牛既无引诱作用又无驱避作用。挥发物组分分析表明，五角枫、华北五角枫和挪威槭较复叶槭引诱作用差的原因可能与复叶槭中含有引诱组分α-萜品烯，五角枫中含引诱组分α-萜品烯、趋避组分罗勒烯和反-2-己烯醇，华北五角枫中含有驱避组分3-蒈烯、罗勒烯和反-2-己烯醇，挪威槭中含有驱避组分1-戊烯-3-醇、trans-2-己烯醇和trans-香叶基丙酮有关；此外，研究发现在复叶槭、五角枫、华北五角枫和挪威槭中醇类化合物相对含量依次为0、8.46、11.82和21.68，即随着4种植物抗性顺序的增加，醇类化合物相对含量是逐渐增加的，酮类和醛类化合物的变化趋势与醇类化合物相同，而烷烃类和酯类化合物的相对含量是逐渐减少的。 利用超临界CO2萃取技术所得的复叶槭和五角枫挥发物对光肩星天牛进行了嗅觉行为测定。结果表明25Mpa 35℃条件下萃取的五角枫挥发物和25Mpa40℃条件下萃取的复叶槭挥发物对光肩星天牛的引诱作用最为显著。将上述两种条件下的挥发物组分与复叶槭和五角枫活体植株挥发物组分进行了比较分析，推测癸醛、壬醛、乙酸-3-己烯酯是光肩星天牛寄主选择定位指纹图谱的重要组成部分。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩写词
• 1 引言
• 1.1 植物结构与抗虫性的关系
• 1.1.1 植物叶片与抗虫性的关系
• 1.1.1.1 叶表皮特征与抗虫性
• 1.1.1.2 叶片组织与抗虫性
• 1.1.2 树皮与抗虫性的关系
• 1.1.2.1 树皮的厚度及粗糙程度与抗虫性
• 1.1.2.2 树皮的结构与抗虫性
• 1.2 植物的代谢物质与抗虫性
• 1.2.1 水分
• 1.2.2 营养物质
• 1.2.3 次生代谢物质
• 1.3 植物挥发物的合成途径
• 1.3.1 类异戊二烯合成途径
• 1.3.2 脂肪酸合成途径
• 1.3.3 莽草酸合成途径
• 1.4 植物挥发物对昆虫寄主选择和取食行为的影响
• 1.4.1 植物挥发物对昆虫寄主选择的影响
• 1.4.2 植物挥发物对昆虫取食行为的影响
• 1.5 虫害诱导的植物体内信号传导
• 1.5.1 JA信号传导途径
• 1.5.2 SA信号传导途径
• 2O₂的过氧化酶或抗坏血酸氧化酶起作用'>1.5.2.1 通过清除 H₂O₂的过氧化酶或抗坏血酸氧化酶起作用
• 2起作用'>1.5.2.2 通过 SABP₂起作用
• 1.5.3 脱落酸
• 1.5.4 脱落酸与茉莉酸信号传导的关系
• 1.5.5 茉莉酸信号传导途径与水杨酸信号传导途径的关系
• 1.5.6 植物体内复杂的信号传导系统
• 1.6 茉莉酸或茉莉酸甲酯诱导的植物抗虫性的研究
• 1.6.1 抗生性物质的诱导
• 1.6.1.1 烟碱
• 1.6.1.2 多酚氧化酶
• 1.6.1.3 蛋白酶抑制素
• 1.6.2 应用外源茉莉酸和茉莉酸甲酯处理植物可以诱导出大量的挥发性有机化合物
• 1.6.3 引诱昆虫天敌
• 1.7 研究的目的、意义和主要研究内容
• 1.7.1 研究目的与意义
• 1.7.2 研究的总体思路及其主要内容
• 1.7.2.1 技术路线
• 1.7.2.2 研究内容
• 2 光肩星天牛对槭树科四种植物选择机制的研究
• 2.1 材料和方法
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 挥发物的动态顶空采集
• 2.1.3 挥发物的分析
• 2.1.4 生物测定
• 2.1.5 光肩星天牛的咬食实验
• 2.1.6 寄主植物表皮毛的观察
• 2.1.7 数据处理
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 光肩星天牛对不同寄主植物的嗅觉行为反应
• 2.2.2 不同寄主植物的挥发物组成
• 2.2.3 4种寄主植物被光肩星天牛的咬食程度
• 2.2.4 4种寄主植物叶表皮毛的观察
• 2萃取植物挥发物及其对光肩星天牛的嗅觉行为反应'>3 超临界CO₂萃取植物挥发物及其对光肩星天牛的嗅觉行为反应
• 3.1 材料与方法
• 2萃取'>3.1.1 植物挥发性物质的超临界CO₂萃取
• 3.1.2 植物挥发物的动态顶空采集及其TCT-GC-MS分析
• 2萃取物的嗅觉行为测定'>3.1.3 植物超临界CO₂萃取物的嗅觉行为测定
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 超临界萃取条件对挥发物种类及相对含量的影响
• 3.2.1.1 材料剪切对复叶槭萃取物的影响
• 3.2.1.2 萃取温度对复叶槭挥发物的影响
• 3.2.1.3 萃取压力对复叶槭挥发物的影响
• 3.2.1.4 萃取时间对复叶槭挥发物的影响
• 2萃取物的GC-MS分析'>3.2.2 不同萃取条件下五角枫超临界CO₂萃取物的GC-MS分析
• 2萃取物的GC-MS分析'>3.2.3 不同萃取条件下复叶槭超临界CO₂萃取物的GC-MS分析
• 2萃取物的嗅觉行为反应'>3.2.4 光肩星天牛对五角枫超临界CO₂萃取物的嗅觉行为反应
• 2萃取物的嗅觉行为反应'>3.2.5 光肩星天牛对复叶槭超临界CO₂萃取物的嗅觉行为反应
• 3.2.6 复叶槭和五角枫超临界萃取组分与两种植物正常挥发物组分的比较
• 4 光肩星天牛对不同处理后的五角枫植株的嗅觉行为反应
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 实验方法
• 4.1.2.1 实验处理
• 4.1.2.2 嗅觉行为测定
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 光肩星天牛雌虫对咬食后的五角枫植株的反应
• 4.2.2 光肩星天牛雌虫对茉莉酸甲酯处理后的五角枫植株的反应
• 5 茉莉酸甲酯喷施和光肩星天牛咬食后五角枫挥发物释放规律的比较研究
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 实验材料
• 5.1.2 实验方法
• 5.1.2.1 实验处理
• 5.1.2.2 植物挥发物的采集及分析鉴定
• 5.2 结果
• 5.2.1 茉莉酸甲酯喷施和光肩星天牛咬食五角枫后植物体内诱导产生的挥发物的种类
• 5.2.2 茉莉酸甲酯喷施和光肩星天牛咬食后五角枫植株体内挥发物的时序变化规律
• 5.2.2.1 不同处理后各类挥发物的时序变化
• 5.2.2.2 不同处理后几种主要挥发物的时序变化
• 6 植物材料中茉莉酸、脱落酸和水杨酸的提取、纯化及定量分析方法的研究
• 6.1 植物材料中茉莉酸和脱落酸的提取、纯化及定量分析方法研究
• 6.1.1 材料与方法
• 6.1.1.1 实验材料
• 6.1.1.2 茉莉酸和脱落酸提取与纯化
• 6.1.1.3 茉莉酸、脱落酸的定性分析
• 6.1.1.4 茉莉酸和脱落酸的GC-MS-SIM定量分析
• 6.1.2 结果与分析
• 6.1.2.1 茉莉酸和脱落酸保留时间的确定
• 6.1.2.2 不同浓度甲醇洗脱物的GC-MS分析
• 6.1.2.3 植物内源茉莉酸和脱落酸的定量
• 6.1.3 结论
• 6.2 反相高效液相色谱法测定植物组织中的水杨酸
• 6.2.1 实验部分
• 6.2.1.1 试验材料
• 6.2.1.2 仪器与试剂
• 6.2.1.3 色谱分析条件
• 6.2.1.4 水杨酸的提取与纯化
• 6.2.1.5 水杨酸的定性及定量
• 6.2.2 结果与讨论
• 6.2.2.1 检测波长的选择
• 6.2.2.2 水杨酸的标准曲线
• 6.2.2.3 样品和水杨酸对照品色谱图谱
• 6.2.2.4 流动相的选择
• 6.2.2.5 样品前处理
• 6.2.2.6 方法的精密度
• 6.2.2.7 方法的回收率
• 6.2.2.8 供试样品的稳定性
• 6.2.3 结论
• 7 光肩星天牛咬食后槭树体内的信号物质变化
• 7.1 材料与方法
• 7.1.1 实验材料
• 7.1.2 实验方法
• 7.1.2.1 材料处理
• 7.1.2.2 主要挥发物和信号物质的提取与分析
• 7.2 结果
• 7.2.1 虫害后植物叶中脱落酸（ABA）含量的变化
• 7.2.2 虫害后植物叶中茉莉酸（JA）含量的变化
• 7.2.3 虫害后植物体内水杨酸（SA）和水杨酸甲酯（MeSA）含量的变化
• 7.2.4 茉莉酸甲酯喷施后五角枫植株体内水杨酸含量的变化
• 7.2.5 脱落酸喷施后五角枫植株体内水杨酸含量的变化
• 7.2.6 苯甲酸（BA）喷施后五角枫植株体内水杨酸的含量的变化
• 8 光肩星天牛对不同单体化合物的触角电位和行为反应
• 8.1 材料与方法
• 8.1.1 供试虫采集
• 8.1.2 测试样品及配制
• 8.1.3 其他实验材料
• 8.1.4 触角电位记录仪
• 8.1.4.1 气流刺激装置
• 8.1.4.2 EAG记录系统
• 8.1.4.3 实验方法
• 8.1.5 “Y”型嗅觉测定仪装置及实验方法
• 8.1.5.1 “Y”型嗅觉测定仪
• 8.1.5.2 实验方法
• 8.1.6 数据处理
• 8.2 结果
• 8.2.1 光肩星天牛对不同单体化合物的触角电位反应
• 8.2.2 光肩星天牛对单体混合物的触角电位反应
• 8.2.3 光肩星天牛对单体化合物的嗅觉反应
• 8.2.3.1 光肩星天牛对不同单体化合物的行为反应
• 8.2.3.2 光肩星天牛对不同单体混合化合物的行为反应
• 9 讨论
• 9.1 寄主植物挥发物与光肩星天牛趋性行为间的关系
• 9.2 虫害后的信号物质的变化与光肩星天牛趋性行为间的关系
• 10 结论
• 10.1 结论
• 10.2 对后续工作的建议
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 获得成果目录清单
• 致谢