榆树挥发物的提取及鉴定

张化平，费仁雷，李克斌，肖春

（1.宜昌市农产品质量安全监督检测站，湖北 宜昌443000；2.中国农业科学院植物保护研究所，北京100193；3.云南农业大学植物保护学院，云南 昆明650201）

0 引言

我国金龟甲为害的优势种主要有暗黑鳃金龟Holotrichiaparallela、大黑鳃金龟和铜绿丽金龟，其中暗黑鳃金龟的危害性已经跃升到优势种之首，成为最重要的地下害虫［1-2］.暗黑鳃金龟的成虫具有暴食特点，可取食榆、杨、柳、槐等树叶.幼虫主要取食花生、大豆、薯类、麦类等作物的地下部分，造成重大损失，严重时甚至造成绝收.过去一直依靠高毒、高残留的化学农药防治金龟甲，但金龟甲成虫有坚硬的外壳，幼虫隐蔽在土中，防治效果并不理想，而且带来了环境污染问题.因此充分发挥化学生态学的优势，利用植物源引诱剂具有高效、无毒、无污染和不会伤害天敌等优点，对于昆虫的生物防治具有很大的积极意义，有着广阔的应用和发展前景.

本研究利用GC-MS方法分析暗黑鳃金龟的寄主植物榆树Ulmuspumila的信息化学物质组成，旨在为探索暗黑鳃金龟的行为防控提供参考，并为暗黑鳃金龟植物源引诱剂的研究与开发提供理论基础.

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂 仪器Agilent 6890N-5973N气相色谱质谱仪.色谱柱DB-WAX，30m×0.25mm ID×0.25μm弹性石英毛细管柱.大气采样仪（北京劳保所）.

吸附剂，Porapak Q，白色多孔微球，为苯乙烯和二乙烯苯的交联共聚物，孔径74.8nm，比表面积840m2／g，最高使用温度250℃.丙酮和正己烷均为色谱纯，从中保科农生物科技有限公司购买.

1.2 吸附剂的活化 吸附剂在使用前需活化，用丙酮浸泡清洗，丙酮用量100mL／g.然后将吸附剂装入吸附管中，用20mL丙酮淋洗，在室温下用20mL／min的高纯氮吹扫下加热（吹风机管外壁热风吹）干燥.

1.3 吸附柱的制备 装吸附剂之前吸附柱须清洗干净，先将吸附管用重铬酸钾洗液浸泡12h，再用10 mL丙酮淋洗，在用氮气并伴随加热干燥后保存在干燥器中备用.称取200mg Porapak Q吸附剂，填装于长15.0cm，内径10.0mm玻璃管内，玻璃管的两端均封有重蒸正己烷处理过的脱脂棉，吸附柱中吸附剂密度适中，用封口膜密封吸附柱两端，以作备用.

1.4 挥发物的收集 榆树选择中国农科院植物保护研究所试验田3龄健康榆树.

挥发物的收集采用套袋法.挥发物的收集包括3个步骤：抽气、充气和挥发物的采集.用HDPE袋子（长80cm，宽45cm）将榆树枝套住（不脱离树体），接口处用脱脂棉裹住枝条并用绳扎紧以防漏气.把装有活性炭的玻璃管从接口处插进袋内，另一端连接大气采样仪出气口.采样前，先抽走袋内气体，再在塑料袋底部开一小口，把Sigma采样管插进袋内并扎紧，连接大气采样仪进气口以形成循环.采样时间在8月中旬，晴天的16：30—20：30之间进行，采样气流量100mL／min，采样时间30min.收集挥发物重复6次，挥发物收集时间、地点和收集部位相同.采样完毕后用锡纸把采样管两端口密封，带入实验室洗脱.挥发物采用1mL正己烷溶剂缓慢洗脱，然后用氮吹仪浓缩至200μL.

1.5 挥发物的鉴定 采用安捷伦GC-MS定性分析挥发物组分.

气相色谱条件：载气为高纯氦气，流速1mL／min，恒流方式.气化室温度250℃，传输线温度250℃.色谱柱温程序：50℃初温，保留1min，以4℃／min升至90℃，再以10℃／min升至230℃，保留10 min.进样方式：不分流进样，进样量为1μL.

质谱条件：电离源为电子轰击离子源模式（70eV）.扫描范围45～500amu.离子源温度250℃，四极杆温度150℃.扫描方式全扫描.检索谱库NBS75K.

2 结果与分析

采用吸附剂吸附法收集健康榆树挥发物，通过GC分析每次收集挥发物成分基本一致，每次重复实验分析的化合物峰面积有所不同.进一步利用GC-MS技术进行分析，得到挥发性气体的总离子图，见图1.以质谱图中各组分的分子离子峰、基峰及碎片离子峰的m／z值及其丰度数据，通过NBS75K标准谱库逐个解析各峰相应的质谱图，共鉴定出18种化合物，见表1.由表1可知，18种化合物主要包括萜烯类、醇类、醛类、酯类、酮和烷烃类等.健康榆树挥发物主要成分为2-乙基-1-乙醇（20.04±1.12），癸醛（5.89±0.94），十二烷（2.07±0.02），壬醛（3.34±0.56）.种类与植物次生代谢物质常见种类一致.

图1 榆树挥发性气味的总离子图

3 讨论

植物挥发性次生物质是一些分子量在100～200的有机化学物质，包括烃类、醇类、醛类、酮类、有机酸、内酯、含氮化合物以及有机硫等化合物［3-4］.各种组分及其浓度比例构成了不同植物特定的化学指纹图谱（chemical fingerprint）［5］.这些化学指纹图谱在植物与昆虫之间的相互联系中担任着传递信息的重要作用，对植食性昆虫的定向取食、产卵等活动具有重要的作用［6］.有研究表明，醛类和酯类化合物对鳃金龟类甲虫有生理活性［7-8］，健康榆树挥发物中醛类植物和酯类物质的含量及其特殊成分组成的比例，对鳃金龟的行为具有怎样的影响，还需要通过触角电位（electroantennogram，简称EAG）技术和嗅觉反应等试验进一步明确.

表1 健康榆树挥发性物质的组分列表

影响植物气味组分的因素很多，植物的年龄、生理状态、生存空间状况，环境中的土壤因素、光照、水分条件等各方面都会对植物气味组成产生影响［9］.而且同一植物的不同品种，同一植株的不同部位以及同一器官在不同的发育时期植物气味组成都有差异［10］.长势不同的植物所释放的挥发性物质，不仅在化学组成的种类上不同，其相对含量也不同［11］.植物在自然生长过程中，会根据周围环境的某些改变而调节自身的各种代谢活动，其所释放的挥发性气味组分和含量均在随着自身生长环境的改变而不断变化［12］.加上采集方法和采集时间的不同，我们测定的榆树挥发性物质和孙凡［13］测定的有所不同.

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