挥发性物质在荔枝—荔枝蝽二重营养关系中的作用研究

论文摘要

荔枝蝽Tessaratoma papillosa （Drury）,属半翅目Hemiptera,异翅亚目Heteroptera,蝽科Pentatomidae,为荔枝、龙眼的重要害虫之一。本论文以荔枝—荔枝蝽二重营养关系为研究模式,在明确了荔枝蝽生物学、种群动态及空间分布的基础上,从化学生态学的角度探讨了源于荔枝蝽及其寄主植物的挥发性信息化合物对荔枝蝽的行为作用机制。气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）分析结果表明,荔枝蝽雌、雄成虫臭液溶剂提取物都含有4种主要组分,分别为反-2-辛烯醛、十一烷、十二烷与十三烷；荔枝蝽成虫虫体浸提物中的成分为十一烷、十二烷、十三烷与1-十三烯等15种,其中十三烷是雌、雄成虫共有组分且相对含量最高；荔枝蝽雌成虫排泄物的正己烷提取物中有3种挥发性物质,即反-2-己烯乙酸酯-1-醇、十二烷及十三烷,雄成虫排泄物中仅有十三烷。采用固相微萃取（SPME）与GC-MS技术,对荔枝蝽成虫、若虫虫体及受惊扰若虫的挥发物进一步的分析表明,荔枝蝽雌、雄成虫虫体挥发物含有十二烷、十三烷、十五烷、2-庚酮与1-十三烯等,其中十三烷在雌、雄成虫虫体挥发物中含量最高,分别为91.70%与85.10%;荔枝蝽若虫虫体挥发物主要有反-2-辛烯醛、反-2-癸烯醛、十二烷、十三烷及1-十三烯等,而受惊扰荔枝蝽若虫的挥发物中成分种类较多,包括反-2-己烯醛、反-2-辛烯-1-醇、十一烷、壬烯醛、十五烷、十四烷与十七烷等。采用同时蒸馏萃取法（SDE）提取荔枝叶片挥发性化合物,并利用GC-MS进行成分分析,试验表明,不同处理的荔枝叶（机械损伤功能叶和机械损伤新叶,健康完整功能叶和健康完整新叶）共含有20种化合物,包括3种醛、13种萜类、1种酸、2种醇及1种酯。主要挥发性物质是萜类化合物,其中包括姜烯（38.60-66.30%）、反-石竹烯（12.20-33.40%）、α-倍半水芹烯（7.22-13.60%）、α-蛇麻烯（2.24-4.06%）、α-香柑油烯（0.97-1.32%）、α-可巴烯（0.69-1.02%）。不同处理的叶片挥发性提取物中主要化学组分也有差别,在功能叶中发现有己醛、桧萜、反-2-己烯醛、反-2-庚烯醛、veridiflorol、δ-杜松烯以及棕榈酸等,而δ-榄香烯和L-芳樟醇只在新叶中发现,此外,机械损伤叶片比健康完整的叶片含有较多的α-可巴烯、α-香柑油烯、α-倍半水芹烯及反-石竹烯等。其中,较低浓度的朱栾倍半萜和反-α-法尼烯仅存在于机械损伤叶片中。培养皿生物测定表明,荔枝蝽雌、雄成虫虫体的正己烷与乙醚浸提物分别对其异性与同性有显著的引诱能力,触角电位（EAG）反应结果也说明这两种溶剂浸提物均能引起荔枝蝽成虫的EAG反应；荔枝蝽臭液乙醚提取物对荔枝蝽成虫有显著的驱避作用。“Y”型嗅觉仪生测结果表明,荔枝蝽雌、雄成虫虫体显著驱避荔枝蝽2龄若虫与雌成虫。雌成虫虫体挥发物对荔枝蝽3龄若虫有引诱作用,却对5龄若虫有驱避作用；雌成虫臭液对荔枝蝽2龄若虫与雄成虫有引诱作用,而雄成虫臭液对雄成虫有驱避作用。荔枝蝽若虫对其虫体及受惊扰时释放的挥发物表现出明显的行为反应。EAG结果表明,荔枝蝽5龄若虫对成虫臭液的反应最强,雄成虫臭液引起1龄若虫与雄成虫较高的EAG反应值；雄成虫对雌成虫臭液的触角反应值相对较低。选取荔枝蝽源挥发物中反-2-己烯醛、反-2-辛烯醛、壬烯醛、反-2-癸烯醛、2-庚酮、反-2-辛烯-1-醇、1-十三烯、十七烷、十一烷、十二烷、十三烷、十四烷与十五烷等13种化合物,荔枝叶挥发物中己醛、反-2-庚烯醛、顺-3-己烯-1-醇、顺-3-己烯醇乙酸酯、反-石竹烯与L-芳樟醇等6种化合物,利用“Y”型嗅觉仪与EAG测定荔枝蝽对这些化合物及不同浓度梯度的反应。结果证明,反-2-辛烯醛与反-2-癸烯醛极显著驱避雌、雄成虫,而且雌成虫触角对反-2-癸烯醛的反应值最高,几种醛类和烯烃化合物如反-2-辛烯醛、十七烷、反-石竹烯与反-2-癸烯醛对若虫有驱避作用；己醛对荔枝蝽若虫有吸引作用,可引起若虫的EAG反应最强,长链烷烃十七烷可吸引1龄若虫与雄成虫。在标准化合物的不同浓度梯度下,反-2-辛烯醛（100μL/μL）、反-2-癸烯醛（100μL/μL）、顺-3-己烯醇乙酸酯（0.01μL/μL）与十五烷（1μL/μL）驱避荔枝蝽雌、雄成虫,而己醛（0.1μL/μL）与1-十三烯（0.1μL/μL）吸引成虫。雌成虫对反-2-庚烯醛（0.1μL/μL）与雄成虫对反-2-辛烯醛（0.01μL/μL）的选择率最高；2-庚酮（0.01μL/μL）对雌成虫和反-2-癸烯醛（100μL/μL）对雄成虫的驱避作用也尤为显著。十七烷（1μL/μL）对1龄若虫的驱避作用以及2-庚酮（0.1μL/μL）对5龄若虫的吸引作用尤为明显。本论文分析鉴定了荔枝蝽源及其寄主植物荔枝叶的挥发物组成成分,并测定了这些挥发物及其单组分化合物对荔枝蝽的行为生物活性,探明了对荔枝蝽有活性的挥发性化学物质的来源及组分。这些研究结果可为进一步研究荔枝蝽以信息化合物为主的监控关键技术奠定了必要的理论和实践基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 序言
• 1.1 荔枝概况
• 1.1.1 国内外分布简介
• 1.1.2 荔枝主要品种及虫害介绍
• 1.2 荔枝蝽研究进展
• 1.2.1 分布与为害
• 1.2.2 生物学及生态学特性
• 1.2.3 防治技术
• 1.2.3.1 农业防治
• 1.2.3.2 化学防治
• 1.2.3.3 生物防治
• 1.3 信息化合物的种类及特性
• 1.3.1 信息化合物的种类
• 1.3.2 昆虫挥发物
• 1.3.3 植物挥发物
• 1.4 蝽类昆虫的研究进展
• 1.4.1 蝽类昆虫的臭腺
• 1.4.2 蝽类昆虫的信息素
• 1.5 挥发物的研究方法
• 1.5.1 挥发物的提取方法
• 1.5.2 生物测定的方法
• 1.5.3 挥发物的鉴定方法
• 1.6 研究目的与意义
• 1.7 研究内容及技术路线
• 2 材料与方法
• 2.1 供试虫源与植物
• 2.2 试验仪器与化学试剂
• 2.2.1 试验仪器
• 2.2.2 化学试剂
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 荔枝蝽源挥发物的捕集与鉴定
• 2.3.1.1 样品制备
• 2.3.1.2 荔枝蝽成虫虫体浸提物、臭液及排泄物提取物的GC-MS分析
• 2.3.1.3 荔枝蝽成虫虫体挥发物的GC-MS分析
• 2.3.1.4 荔枝蝽若虫不同处理的GC-MS分析
• 2.3.2 荔枝叶挥发物的GC-MS分析
• 2.3.2.1 样品制备
• 2.3.2.2 GC-MS分析
• 2.3.4 荔枝蝽对不同挥发物的反应
• 2.3.4.1 样品制备
• 2.3.4.2 培养皿生物测定法
• 2.3.4.3 "Y"型嗅觉仪生测
• 2.3.4.4 触角电位反应测定
• 2.3.5 数据统计
• 3 结果与分析
• 3.1 荔枝蝽源挥发物的捕集与鉴定
• 3.1.1 荔枝蝽成虫虫体溶剂浸提物的GC-MS分析
• 3.1.2 荔枝蝽成虫臭液溶剂提取物的GC-MS分析
• 3.1.3 荔枝蝽成虫排泄物的GC-MS分析
• 3.1.4 荔枝蝽成虫虫体挥发物的GC-MS分析
• 3.1.5 荔枝蝽若虫虫体挥发物的GC-MS分析
• 3.1.6 受惊扰荔枝蝽若虫挥发物的GC-MS分析
• 3.2 荔枝叶挥发物的GC-MS分析
• 3.3 荔枝蝽对源于自身挥发物的反应
• 3.3.1 荔枝蝽成虫对其虫体溶剂浸提物的嗅觉行为反应
• 3.3.2 荔枝蝽成虫对其虫体溶剂浸提物的EAG反应
• 3.3.3 荔枝蝽成虫对其臭液溶剂提取物的嗅觉行为反应
• 3.3.4 荔枝蝽成虫对其臭液溶剂提取物的EAG反应
• 3.3.5 荔枝蝽成虫对其虫体挥发物的行为反应
• 3.3.6 荔枝蝽若虫对成虫虫体挥发物的行为反应
• 3.3.7 荔枝蝽成虫对其臭液的嗅觉行为反应
• 3.3.8 荔枝蝽成虫对其臭液的EAG反应
• 3.3.9 荔枝蝽若虫对成虫臭液的嗅觉行为反应
• 3.3.10 荔枝蝽若虫对成虫臭液的EAG反应
• 3.3.11 荔枝蝽若虫对其虫体挥发物及受惊扰释放挥发物的嗅觉行为反应
• 3.4 荔枝蝽对寄主植物挥发物的反应
• 3.4.1 荔枝蝽成虫对寄主植物挥发物的嗅觉行为反应
• 3.4.2 荔枝蝽成虫对寄主植物挥发物的EAG反应
• 3.4.3 荔枝蝽若虫对寄主植物挥发物的嗅觉行为反应
• 3.4.4 荔枝蝽若虫对寄主植物挥发物的EAG反应
• 3.5 荔枝蝽对不同标准化合物的反应
• 3.5.1 荔枝蝽成虫对标准化合物的嗅觉行为反应
• 3.5.2 荔枝蝽成虫对标准化合物的EAG反应
• 3.5.3 荔枝蝽若虫对标准化合物的嗅觉行为反应
• 3.5.4 荔枝蝽若虫对标准化合物的EAG反应
• 3.6 荔枝蝽对标准化合物不同浓度梯度的反应
• 3.6.1 荔枝蝽成虫对标准化合物不同浓度梯度的嗅觉行为反应
• 3.6.2 荔枝蝽成虫对标准化合物不同浓度梯度的EAG反应
• 3.6.3 荔枝蝽若虫对标准化合物不同浓度梯度的嗅觉行为反应
• 3.6.4 荔枝蝽若虫对标准化合物不同浓度梯度的EAG反应
• 4 结论与讨论
• 4.1 荔枝蝽对源于自身挥发物的反应
• 4.2 荔枝蝽对寄主植物挥发物的反应
• 参考文献
• 致谢
• 附录1:荔枝蝽田间种群消长动态及空间分布型
• 附录2:荔枝蝽对光与颜色的选择行为反应