番石榴果肉揮發(fā)物化學(xué)組成及對桔小實蠅產(chǎn)卵行為的影響

陳凱歌，邱雪蘭，杜虎斌，曾鑫年

(天然農(nóng)藥與化學(xué)生物學(xué)教育部重點實驗室/華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，廣州510642)

植物揮發(fā)性次生物質(zhì)是植物在代謝過程中產(chǎn)生的一些短鏈的碳?xì)浠衔锛捌溲苌?，含量微小、易變化、組成復(fù)雜 (樊慧等，2004)。許多昆蟲利用寄主植物釋放的特殊氣味物質(zhì)來尋找適宜的產(chǎn)卵場所，以保證下一代能有足夠的食料(Baur et al．，1993)。美洲棉鈴蟲Heliothis zea的寄主棉花、番茄等散發(fā)的揮發(fā)性物質(zhì)，可誘導(dǎo)已交配的美洲棉鈴蟲雌蛾產(chǎn)生寄主定向行為，并刺激雌蛾產(chǎn)卵 (Tingle et al．，1989)。寄主植物的揮發(fā)性物質(zhì)可刺激或激發(fā)抱卵雌蟲在寄主上著落。柑桔屬Citrus植物釋放的揮發(fā)性氣味可直接通過刺激達(dá)摩鳳蝶Papilio demoleus Linnaeus與其寄主植物的接觸而提高產(chǎn)卵機(jī)率 (Saxena and Goyal，1978)。有些昆蟲在感受到寄主植物揮發(fā)性物質(zhì)后產(chǎn)卵量會增加。胡蘿卜花中的揮發(fā)成份檜萜水合物、4－萜品烯醇、醋酸冰片酯和 (Z)－3－己烯醇醋酸酯等可增加香芹黑鳳蝶Papilio polyxenes著陸的頻率和產(chǎn)卵量 (Baur et al．，1993)。櫻桃繞實蠅Rhagoletis cerasi L．的產(chǎn)卵率在其寄主揮發(fā)性物質(zhì)出現(xiàn)時明顯增加 (Levinson and Haisch，1984)。

桔小實蠅Bactrocera dorsalis Hendel屬雙翅目實蠅科果實蠅屬，可危害番石榴、柑桔、楊桃、芒果、香蕉、茄子、瓜類等40多科250多種水果和蔬菜。該蟲在廣西南寧地區(qū)對番石榴已造成為害，并有迅速蔓延、為害加重之勢。受害嚴(yán)重的果園，果實被害率達(dá)80%～100%，嚴(yán)重影響水果的品質(zhì)和產(chǎn)量 (雷艷梅等，2011)。桔小實蠅主要以幼蟲為害，其成蟲產(chǎn)卵于果皮上，孵化后幼蟲潛居果內(nèi)取食果肉，常造成水果腐爛或脫落，嚴(yán)重影響水果的產(chǎn)量和質(zhì)量 (張潤杰和侯柏華，2005)。

從害蟲生態(tài)控制的角度來看，闡明寄主植物揮發(fā)物對昆蟲寄主選擇的作用，確定出引誘刺激昆蟲產(chǎn)卵的物質(zhì)將有利于高效和實用的害蟲行為調(diào)節(jié)劑的研究與開發(fā)。本文通過研究寄主番石榴果肉揮發(fā)物對桔小實蠅產(chǎn)卵的影響，期望對桔小實蠅產(chǎn)卵的影響因素有更進(jìn)一步地了解，為桔小實蠅的產(chǎn)卵行為調(diào)節(jié)控制提供一定的參考價值。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試蟲源

從廣州市楊桃公園采集受害楊桃落果，待果中的桔小實蠅幼蟲老熟后將其挑出，放入3～4 cm深的濕潤細(xì)沙供其化蛹，成蟲羽化后轉(zhuǎn)至25 cm×30 cm×30 cm的籠中并加入人工飼料 (酵母粉:精幼砂糖=1∶1)和清水飼養(yǎng)。飼養(yǎng)條件:溫度25±2℃，相對濕度60% ～80%，光照周期為L∶D=14∶10 h。選取性成熟并處于產(chǎn)卵高峰期的20～30日齡健康成蟲供試。

1.1.2 試驗材料

番石榴果實 (品種為臺灣“珍珠”，平均硬度0.82±0.05 N/cm2，平均糖度15.83±0.17%)購自廣州市天河區(qū)長湴市場。蔗糖 (分析純)，江蘇強(qiáng)盛功能化學(xué)股份有限公司;水解蛋白誘劑，廣東出入境檢驗檢疫局。

進(jìn)行生物測定時使用了一種自制的桔小實蠅人工產(chǎn)卵器 (如圖1所示)，該人工產(chǎn)卵器由一個100 mL具蓋塑料離心管制成，在離心管上均勻的扎48個孔洞，桔小實蠅不能到達(dá)到人工產(chǎn)卵器內(nèi)部。

圖1 人工產(chǎn)卵器Fig.1 Artificial oviposition device

1.2 試驗方法

1.2.1 番石榴果肉揮發(fā)物質(zhì)檢測

使用Agilent 6890/5975C氣相色譜——質(zhì)譜聯(lián)用 (GC－MS)分析。樣品前處理:把番石榴果實去皮后將果肉切成小塊，稱取15.0 g置于50 mL頂空樣品瓶中，室溫下，用100μm聚二甲基硅氧烷 (PDMS)固相微萃取頭進(jìn)行微萃取，萃取時間40 min。

色譜條件:HP－5毛細(xì)管柱 (30 m×0.25 mm×0.25μm)，程序升溫，初溫50℃保持 l min，然后以5℃/min升至140℃，再以10℃/min升至250℃，保持10 min;進(jìn)樣口溫度240℃，不分流，載氣He，流量1.0 mL/min。萃取頭在進(jìn)樣口于240℃下脫附2 min。

質(zhì)譜條件:EI檢測器，檢測口溫度250℃，電離能70 eV，掃描質(zhì)量范圍30～350 amu。

1.2.2 番石榴果肉對桔小實蠅產(chǎn)卵影響

先將蔗糖、水解蛋白用清水配制成10 mg/mL的溶液，分別在人工產(chǎn)卵器底部放置棉團(tuán) (空白對照)、和2 mL清水 (清水對照)、2 mL蔗糖、2 mL水解蛋白和2 g番石榴果肉。將各處理的人工產(chǎn)卵器分別放入接有20對性成熟的桔小實蠅(雌 ∶雄=1∶1)養(yǎng)蟲籠 (25 cm×30 cm×30 cm)中，重復(fù)3次，每5 min記錄一次人工產(chǎn)卵器上的桔小實蠅聚集數(shù)量，記錄30 min，24 h后取出檢查人工產(chǎn)卵器上的產(chǎn)卵量。

1.2.3 不同濃度的番石榴果肉揮發(fā)物對桔小實蠅產(chǎn)卵影響

在人工產(chǎn)卵器中底部分別放置重量為1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13 g的成熟番石榴果肉。其它處理同1.2.1，24 h后取出檢查人工產(chǎn)卵器上的產(chǎn)卵量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用SPSS statistics 17.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析處理。平均數(shù)據(jù)以“平均數(shù) ±標(biāo)準(zhǔn)誤”(Mean±SE)表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 番石榴果肉揮發(fā)物成分分析

經(jīng)氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用對番石榴果肉揮發(fā)物進(jìn)行分析，其總離子流色譜圖見圖2，共分析鑒定出18種化學(xué)成分，用質(zhì)譜離子峰面積歸一化法測定得這些化學(xué)成分各自的相對含量，各組分的相對含量見表1。檢出的18種揮發(fā)性物質(zhì)中，酯類占41.54%，萜烯類占41.52%，含量最高的為乙酸葉醇酯，占40.07%，其次為石竹烯，含量為23.55%。

2.2 番石榴果肉揮發(fā)物對桔小實蠅產(chǎn)卵行為影響

為探究番石榴果肉揮發(fā)物對桔小實蠅的產(chǎn)卵行為的影響，測試了不同處理對桔小實蠅的引誘和產(chǎn)卵量影響，結(jié)果見表2和圖3。由表2可知，在觀測的6個時刻中，桔小實蠅在番石榴果肉處理上聚集量除在第5分鐘時為2.7頭/管外，其余時刻維持在4～5頭/管，顯著高于蔗糖、清水對照和空白對照3個處理上的誘集蟲數(shù);桔小實蠅在水解蛋白處理上聚集量維持在8～9頭/管。

圖2 番石榴果肉揮發(fā)性物質(zhì)的總離子流Fig.2 TIC of guava fruit flesh volatile

表1 番石榴果肉實揮發(fā)性物質(zhì)化學(xué)成分及含量Table1 Compoundsandcontentofguavafruitfleshvolatile

表2 不同引誘物對桔小實蠅成蟲的誘聚效果Table 2 Amount of responded oriental fruit fly adults to different lures at different time

由圖3可知，24 h后桔小實蠅在番石榴果肉和水解蛋白處理上的產(chǎn)卵量分別為6.80±0.23和7.07±0.16粒/管，均著高于桔小實蠅在其它處理上的產(chǎn)卵量，且其它處理的產(chǎn)卵量均小于1.50粒/管。番石榴果肉和水解蛋白具有誘集桔小實蠅產(chǎn)卵的作用，桔小實蠅在感受到揮發(fā)性產(chǎn)卵刺激物后會增加產(chǎn)卵量。

圖3 番石榴果肉對桔小實蠅產(chǎn)卵影響Fig.3 Oviposition of oriental fruit fly influenced by guava fruit flesh volatile

圖4 不同重量的番石榴果肉對桔小實蠅產(chǎn)卵影響Fig.4 Oviposition of oriental fruit fly influenced by different weight of ripe guava fruit flesh

2.3 不同的番石榴果量肉對桔小實蠅產(chǎn)卵影響

在人工產(chǎn)卵器中放置不同重量的番石榴果肉，測試其桔小實蠅產(chǎn)卵影響，其結(jié)果見圖4。從圖4中可以看出，桔小實蠅的產(chǎn)卵量隨著番石榴果肉的重量增加呈增加趨勢。當(dāng)人工產(chǎn)卵器中番石榴果肉重量從0增至13 g時，桔小實蠅的產(chǎn)卵量也隨之從0增至46.32±0.35粒/管，當(dāng)番石榴果肉增至11 g時，桔小實蠅的產(chǎn)卵量達(dá)最大值，為46.32±0.35粒/管，繼續(xù)增加番石榴果肉，其產(chǎn)卵量趨于不變，維持在46.00粒/管左右。

3 結(jié)論與討論

不同發(fā)育期、不同品種的果實其揮發(fā)物成分存在差異。研究表明菠蘿、草莓、芒果、櫻桃等水果的同一品種不同發(fā)育期或不同品種同一發(fā)育期其果實揮發(fā)性成分存在顯著差異 (劉勝輝等，2008;張云濤等，2009;唐會周等，2010;謝超等，2011)。Soares(2007)等采用頂空吸附和氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用分析了不同發(fā)育期的白番石榴果實揮發(fā)物，發(fā)現(xiàn)未成熟果實和中熟果實揮發(fā)物主要是醛類:(E)－2－己烯醛和 (Z)－3－己烯醛，成熟果實主要是酯類:乙酸葉醇酯和E－3－己烯乙酸酯以及萜烯類:石竹烯、(±)－檸檬烯和α－蛇麻烯等。馬錁等 (2011)分析了不同發(fā)育階段的番石榴果實 (品種“新世紀(jì)”)的揮發(fā)性物質(zhì)。結(jié)果表明，揮發(fā)物的主要成分包括萜烯類、酯類、醇類和醛類四大類，其中萜烯類和醇類物質(zhì)的相對含量隨著果實的成熟而減少，酯類和醛類物質(zhì)則隨著果實的成熟而增加。青果、成熟果和完熟果中的共同揮發(fā)物有9種，分別是己醛、反－2－已烯醛、葉醇、正己醇、β－石竹烯、乙酸葉醇酯、乙酸己酯、α－古巴烯、2－正戊基呋喃，其總的相對含量分別為81.61%、76.36%和85.57%。Jorge等 (1999)通過水蒸汽蒸餾法提取了四種番石榴成熟果實揮發(fā)提取物，并通過氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用分析了其化學(xué)組分。鑒定出每個品種揮發(fā)物成分17種，主要組分為石竹烯、檸檬烯、3－苯丙基乙酸酯， (Z)－3己烯醛乙酸酯。本研究中檢出“珍珠”番石榴的18種揮發(fā)性物質(zhì)中，主要為萜烯類和酯類，乙酸葉醇酯、石竹烯、α－蓽澄茄油烯、檸檬烯等，并未檢出醇類和醛類。

植物揮發(fā)性物質(zhì)對昆蟲的寄主植物定位、產(chǎn)卵行為、取食行為等起重要作用。植食性昆蟲選擇適宜的產(chǎn)卵場所也是為后代選擇適宜的寄主。昆蟲對寄主植物化學(xué)指紋圖譜的感知是其對寄主定向行為主要因素，產(chǎn)卵雌成蟲對植物的接受或拒絕主要取決于植物體內(nèi)的接觸產(chǎn)卵刺激物 (唐宇翀等，2010)。胭脂紅番石榴果肉揮發(fā)物對桔小實蠅性成熟雌、雄成蟲有顯著的引誘效果，且性成熟桔小實蠅成蟲喜歡在番石榴果實上產(chǎn)卵 (袁盛勇等，2005;許益鐫等，2005;劉桂清等，2010)。本研究表明，番石榴果肉揮發(fā)物對性成熟桔小實蠅成蟲具有引誘產(chǎn)卵的作用。

研究中同時發(fā)現(xiàn)水解蛋白揮發(fā)物同樣可以引誘其產(chǎn)卵，現(xiàn)有研究表明:蛋白餌劑對桔小實蠅的引誘效果雖然與其中的小肽、氨基酸和代謝產(chǎn)生的胺類物質(zhì)有關(guān)，但與蛋白質(zhì)的含量沒有明顯的關(guān)系，總糖含量也是一個重要影響因素，因為桔小實蠅不僅需要取食蛋白質(zhì)完成進(jìn)一步發(fā)育，同時需要能量來完成飛行、覓食、交配等行為，二者的比例共同決定了蛋白餌劑的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，決定蛋白誘餌的引誘能力 (杜迎剛等，2007;2012;王波等，2010)。蛋白誘餌對桔小實蠅有引誘產(chǎn)卵作用同樣是因為桔小實蠅為尋找適宜的場所產(chǎn)卵在感受到蛋白誘餌揮發(fā)物后做出的一系列行為反應(yīng)。

植物揮發(fā)性物質(zhì)是介導(dǎo)植食性昆蟲寄主接受行為的重要因子，是潛在的害蟲行為調(diào)節(jié)劑。本文初步探討了番石榴果肉揮發(fā)物對桔小實蠅性成熟成蟲引誘產(chǎn)卵作用并分析了番石榴果肉揮發(fā)物化學(xué)組成，需要進(jìn)一步通過分離和鑒定番石榴果實中的信息化合物，從中篩選其產(chǎn)卵的信息化合物，從而用于桔小實蠅的誘集和防治，達(dá)到對桔小實蠅的綜合防治。

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