蟲(chóng)害條件下青菜揮發(fā)性物質(zhì)釋放的研究

1揮發(fā)性物質(zhì)是植食者誘導(dǎo)的植物和天敵的互益素植物被植物昆蟲(chóng)屠宰并通常釋放發(fā)芽物質(zhì)，這些發(fā)芽材料與健康植物或機(jī)械損傷植物釋放的發(fā)芽材料在質(zhì)量和數(shù)量上是明顯不同的。天敵可以通過(guò)這些植食性昆蟲(chóng)誘導(dǎo)植物釋放的發(fā)芽物質(zhì)來(lái)定位寄主[2、3、5、7、12、18、20、21、22和25]。植物、植物和天敵之間的接觸已經(jīng)通過(guò)根系進(jìn)行了研究。研究表明，13個(gè)科24種植物、29個(gè)植物區(qū)系和29個(gè)天敵。這些物質(zhì)是由植物農(nóng)民誘導(dǎo)的。它們可以被天敵使用來(lái)尋找寄主。同時(shí)，植物可以避免植物受到植物昆蟲(chóng)的持續(xù)傷害。因此，它是由植物誘導(dǎo)的植物和天敵的相互益素引起的。青菜在小菜蛾取食后釋放的揮發(fā)性物質(zhì)對(duì)小菜蛾絨繭蜂有引誘作用.因此,研究青菜揮發(fā)性物質(zhì)的化學(xué)成分,比較正常葉片和受損傷后葉片釋放的揮發(fā)性物質(zhì)的差異,可有助于了解揮發(fā)性物質(zhì)的活性成分,為利用互益素提高天敵效能提供參考.2材料和方法2.1tenax氣相色譜法試驗(yàn)用青菜(Brassicacampestris)為矮腳大頭清江白菜,由蔡興利菜種行有限公司提供.種植于網(wǎng)室內(nèi),生長(zhǎng)30d后,帶土整株拔起,盡量少損傷根部,帶回室內(nèi),清洗根部的土后,用于收集揮發(fā)性物質(zhì).小菜蛾(Plutellaxylostella)采自福州市建新鎮(zhèn)蔬菜基地,在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)飼養(yǎng).成蟲(chóng)放在4周刺了孔的塑料袋中后,再放在菜苗上.成蟲(chóng)產(chǎn)卵于塑料袋壁上,孵化出的幼蟲(chóng)從塑料孔爬出,爬到菜苗上取食.幼蟲(chóng)發(fā)育到一定階段時(shí),用毛筆將幼蟲(chóng)移至養(yǎng)蟲(chóng)盒中,以花菜或包菜葉飼養(yǎng).取4齡幼蟲(chóng)進(jìn)行試驗(yàn).GC60-80孔Tenax吸附劑為英國(guó)產(chǎn),購(gòu)自上海生化試劑公司,使用前裝入填充柱在上海1002氣相色譜儀中經(jīng)過(guò)270℃高溫通氮活化6h,然后再分裝0.5g于醫(yī)用針筒內(nèi),封閉后貯存待用;乙醚分析純,重蒸后使用;活性碳、無(wú)水硫酸鈉.研究需要的儀器和設(shè)備有:Soxhlet提取器;電熱套;揮發(fā)性物質(zhì)捕集系統(tǒng)(圖1);上海1002氣相色譜儀(用于活化Tenax);GC-MS為美國(guó)惠普公司的HP6890氣相色譜儀聯(lián)用5973質(zhì)譜儀.2.2氣體分離和分析取15株蔬菜置于捕集系統(tǒng)的樣品室內(nèi),上午8:00開(kāi)始捕集揮發(fā)性物質(zhì),連續(xù)收集4h,氣流速度為2L·min-1.捕集小菜蛾取食后的蔬菜揮發(fā)性物質(zhì)時(shí),將饑餓1h的15頭4齡小菜蛾幼蟲(chóng)分別移到15株蔬菜上,再移入樣品室內(nèi),按上述流程收集氣體.用1ml重蒸過(guò)的乙醚洗脫Tenax吸附柱,洗脫液用于GC-MS分析.重復(fù)3次.采用HP5973GC/MSD,色譜柱為HP-5MS石英毛細(xì)管柱,柱長(zhǎng)30m,內(nèi)徑0.2mm,進(jìn)樣1μl.色譜條件:以99.999%氦氣為載氣,進(jìn)樣口溫度為200℃,進(jìn)樣口分流比為1∶30,柱始溫50℃,不保留,以2℃·min-1速度上升到190℃.質(zhì)譜條件:EI電離方式,70eV電壓,掃描范圍40~450amu.各成分通過(guò)NIST98庫(kù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)檢索.用揮發(fā)性物質(zhì)組分的質(zhì)譜峰面積進(jìn)行定量分析,定量分析在Excel軟件上進(jìn)行.3結(jié)果與分析3.1正常紫菜釋放的揮發(fā)性物質(zhì)青菜釋放出的化學(xué)物質(zhì)成分較多,可在氣質(zhì)聯(lián)用儀上檢測(cè)到.未受損害的青菜所釋放出的揮發(fā)性物質(zhì)中,含量高的質(zhì)譜峰有60個(gè),峰面積總和為8.57×107.為了說(shuō)明青菜揮發(fā)性物質(zhì)的組成以及小菜蛾取食后青菜釋放的揮發(fā)性物質(zhì)在質(zhì)和量上的變化,在表1中列出了在正常青菜或受小菜蛾危害后青菜所釋放的揮發(fā)性物質(zhì)中占1.00%以上的物質(zhì).由表1可以看出,正常青菜釋放的揮發(fā)性物質(zhì)中,共有35個(gè)峰.其中,飽和烷烴類物質(zhì)含量最高,有15個(gè)峰,占檢測(cè)到的物質(zhì)含量的53.97%,其中癸烷含量為26.14%,十一烷為12.72%,壬烷為5.22%;其次是芳烴類物質(zhì),有14個(gè)峰,占總量的27.40%,其中1-乙基,2-甲基苯含量為4.85%,均三甲基苯為4.08%,丁基苯為3.28%;其它物質(zhì)則為少量的不飽和烷烴、醇、酮、酚和雜環(huán)類物質(zhì).3.2加復(fù)雜系統(tǒng).受小菜蛾取食危害后的青菜釋放出的化學(xué)物質(zhì)中檢測(cè)到的較大的峰有93個(gè),峰面積總和為2.81×108,可見(jiàn)小菜蛾取食后的青菜釋放出的揮發(fā)性物質(zhì)含量大大提高.受小菜蛾取食危害后的青菜釋放出的化學(xué)物質(zhì)成分也變得更加復(fù)雜,有43個(gè)峰(表1).其主要成分是烷烴類,有19個(gè)峰,占總量的32.26%;其次是芳烴類物質(zhì),有10個(gè)峰,占總量的12.05%;不飽和烷烴4個(gè)峰,占總量的10.46%;其它物質(zhì)是少量的醛、醇、酮、酸、酚和雜環(huán)化合物等.從總體上看,受小菜蛾取食危害的青菜,揮發(fā)性物質(zhì)的釋放量也比正常青菜高了約3倍,同時(shí)揮發(fā)性物質(zhì)組成也發(fā)生了顯著變化.正常青菜釋放的揮發(fā)性物質(zhì)多為分子量相對(duì)小的物質(zhì),而受小菜蛾危害后的青菜多釋放分子量相對(duì)大的物質(zhì).由表1可以看出,出峰時(shí)間在十一烷之前的物質(zhì)(包括十一烷)在正常葉片中含量高,而在受害青菜中則含量低或未檢測(cè)到.相反,出峰時(shí)間在十一烷之后的物質(zhì)在受害青菜中的含量明顯比正常青菜高.4揮發(fā)性物質(zhì)作誘制劑的研究婁永根將互益素分為4類:萜類化合物、綠葉性氣味、含氮化合物和其它化學(xué)物質(zhì).從青菜的揮發(fā)性物質(zhì)組成來(lái)看,烷烴類物質(zhì)不僅是種類多,而且含量也高,芳烴類物質(zhì)也有一定含量,其它物質(zhì)如酮、醛、醇、酸和雜環(huán)化合物的量都比較少.這些結(jié)果與以往報(bào)道的植物揮發(fā)性成分主要是萜烯類和綠葉氣味物質(zhì)有區(qū)別.已有的研究表明,植物在遭到植食性昆蟲(chóng)攻擊后,會(huì)大量釋放揮發(fā)性物質(zhì)以引誘天敵.青菜在小菜蛾取食后,揮發(fā)性物質(zhì)的量約提高3倍,且分子量小的物質(zhì)明顯減少,分子量大的物質(zhì)含量提高.實(shí)驗(yàn)也表明,青菜在小菜蛾取食危害后,其揮發(fā)性物質(zhì)對(duì)菜蛾絨繭蜂(Costesiaplutella)的引誘力增強(qiáng).但是,各個(gè)揮發(fā)性組分在植物引誘天敵中的作用為何尚未知.由于飽和烷烴類物質(zhì)在正常青菜所釋放的揮發(fā)性物質(zhì)中占有很大的比例,特別是癸烷、十一烷和壬烷三者總量占到了44.08%,而在受害青菜的揮發(fā)性物質(zhì)中這些物質(zhì)的含量相當(dāng)?shù)?是否這些物質(zhì)對(duì)菜蛾絨繭蜂具有拒避作用?另外,雖然在受害青菜所釋放的揮發(fā)性物質(zhì)的量有所提高,但各組分含量比較均勻,并沒(méi)有哪個(gè)物質(zhì)含量特別高.其中含量最高的物質(zhì)是7-甲基-(Z)-2-癸烯,也只占總量的3.77%,所以很可能受害青菜的揮發(fā)性物質(zhì)中沒(méi)有1種或幾種特異性的物質(zhì)引誘小菜蛾絨繭蜂,而是通過(guò)改變青菜氣味指紋圖譜而達(dá)到引誘天敵的作用.但是這些都需要進(jìn)一步用生測(cè)和觸角電生理試驗(yàn)(如應(yīng)用觸角電位技術(shù)、單細(xì)胞技術(shù)以及氣相色譜與觸角電位儀聯(lián)用技術(shù),檢測(cè)寄生蜂觸角對(duì)氣味物質(zhì)的反應(yīng)等)來(lái)驗(yàn)證.受害蟲(chóng)危害的作物釋放的揮發(fā)性物質(zhì)可拒避同種害蟲(chóng).小菜蛾取食后青菜所釋放的揮發(fā)性物質(zhì)是否具有同樣的功能,需要進(jìn)一步的生物測(cè)定.這是一條開(kāi)發(fā)植物源小菜蛾拒避劑的有效途徑,有別于從非寄主植物如苦檻藍(lán)上尋找對(duì)小菜蛾有拒避作用的物質(zhì).揮發(fā)性物質(zhì)還可作為化學(xué)信號(hào)在同種植物的不同植株之間以及不同植物之間傳遞,調(diào)控植物的