不同狀態下的四合木揮發物化學成分分析

陳易彤 陳燕萍 劉強 朱耿平

摘 要：近年來，瀕危植物四合木受到紅緣天牛和槐綠虎天牛的嚴重危害，為探究四合木揮發物與2種天牛之間的關系，進而為利用四合木揮發性物質研制紅緣天牛和槐綠虎天牛引誘劑奠定基礎。本研究對野外自然狀態下未損有花、未損無花、人為機械損傷有花和天牛蛀蝕的有花等四種狀態下的四合木揮發物，以及被天牛蛀食后枝條上產生的蟲膠揮發物進行循環頂空采集，運用GC-MS進行成分分析，共得到醛、醇、烷、酮、酚、酯、含氮化合物等7類物質。通過對比以上不同處理的四合木揮發物成分，研究發現（E）-3-Pyridinecarbaldehyde O-acetyl oxime、正辛醛、壬醛、反-2-十三烯醇和肉桂酸乙酯等成分與開花四合木的揮發物成分有關，癸醛及乙酸異丁酯與四合木的機械損傷有關，愈創木酚、左旋樟腦、L-薄荷醇與四合木受到天牛蛀蝕后產生的應激反應有關，而水楊酸甲酯、反-2-十三稀醇、月桂醛可能與紅緣天牛取食有關。

關鍵詞：四合木 化學成分 分析

四合木（Tetraena mongolica Maxim）是蒺藜科（Zygophyllaceae）中單種屬植物[1]，為我國特有的國家二級保護植物[2]，分布范圍十分狹窄，集中分布在內蒙古鄂爾多斯西北部，十分珍稀，被譽為“植物大熊貓”[3]。其科學價值和生態價值很大。由于人類活動的不斷加劇，四合木的分布區在不斷縮小和破碎化，加之近年來紅緣天牛和槐綠虎天牛的危害，種群數量急劇減少。經連續幾年在四合木分布區的研究，紅緣天牛和槐綠虎天牛對四合木的危害，在很多地段危害率高達90%以上，可能會成為四合木近期滅絕的主要因素[4]。

兩種天牛在西鄂爾多斯均為2年完成一代，跨3年。紅緣天牛幼蟲在四合木枝條內約650天，槐綠虎天牛幼蟲長達670多天；尤其是槐綠虎天牛發育不整齊，羽化時間不集中，從6月下旬持續到8月中旬。因此傳統的化學防治施很難奏效。蟲害誘導的植物揮發物能對天敵產生引誘作用[5，6]，植食性昆蟲是依據植物揮發物來尋找適宜的寄主[7]，且被害的植株釋放出揮發物的量較大，會釋放許多新的揮發物組分[9]。故本文研究了四合木在不同狀態下揮發物成分。國內外有關四合木化學成分的研究主要有四合木花[5]和莖葉[6]的化學成分分析，丁琳琳[7]等使用萃取的方法對四合木的莖葉部位做了化學成分的提取與分析，其使用的為干燥的四合木莖葉。本次實驗采用的是頂空采集法收集的活體狀態下四合木的揮發物，能夠更好地為篩選對紅緣天牛和槐綠虎天牛有引誘活性的物質奠定基礎。

1材料與方法

1.1采集時間地點和儀器

揮發物采集時間2013年6月。采集地點為內蒙古烏海市西鄂爾多斯國家級自然保護區四合木核心區。

采集儀器：大氣采樣儀（QC-1S型，北京市勞動保護科學研究所）；吸附管（Tenax TA 60-80 mesh，美國CNW Technologies GmbH 公司）；采集袋（規格40cm*30cm，點斷式增厚保鮮袋，無錫妙潔華泰塑料制品有限公司）；活性炭管。

1.2采集材料和方法

采集材料：選取未損有花，未損無花，人為機械損傷有花，天牛蛀蝕的有花等四種狀態下的四合木揮發物，以及被天牛蛀食后枝條上產生的蟲膠揮發物。

采集方法：采用頂空采集法[8-9]。分為抽氣、充氣、循環采樣三步。抽氣：將采集袋內的空氣抽出，使袋內達到真空狀態，排凈氣體。抽氣時將選中的植株用采樣袋包裹住，在袋子的底端和頂端分別連接硅膠管，作為氣流的入口和出口，底端用鐵絲扎緊固定，硅膠管用夾子夾緊。上端與大氣采樣儀進氣口相連，打開大氣采樣儀開始進行抽氣，氣流速速設置為1L/min，抽氣40min。充氣：將經活性炭過濾后的純凈空氣充入到采集袋中，為保證袋內環境為只有植物本身的揮發物成分。將采樣袋上端的硅膠管用夾子夾緊并與大氣采樣儀斷開，將下端的硅膠管的夾子移去并將其與活性炭管相連，活性炭管的另一端與大氣采樣儀的出氣口相連，打開大氣采樣儀使過濾空氣泵入采集袋內，當袋內空氣達到采樣袋體積的2/3左右時，關掉電源，靜待10min。循環采樣：將采集袋上端的硅膠管與內填Tenax-GR的吸附管相連，吸附管另一端與大氣采樣儀的進氣口相連，移去硅膠管上的夾子使之與采樣裝置成為一個閉合的回路，打開大氣采樣儀開始循環采氣，時間設置為30min。

1.3化學成分分析

氣質聯用儀（Turbo Mass 650-clarus 600T，美國PE公司）。TurboMass Version 5.4.2軟件對得到的圖譜進行分析，所得圖譜與NIST2008譜庫中的圖譜進行檢索比對，鑒定出揮發物組分，通過面積歸一化法計算各組分相對含量。根據不同物質的出峰時間以及峰面積大小，經數據處理系統對數據進行面積歸一化處理，進而用計算機進行譜圖庫檢索，扣除雜質峰后選出以下揮發物成分。

2結果與分析

2.1 未損有花四合木揮發物的化學成分

經GC-MS分析未損有花四合木揮發性物質成分有10種，其中醛類物質含量最高，占64.30%，其次為醇類，占19.76%，含氮化合物8.63%，酯類7.30%（表1）。

2.2 未損無花四合木揮發物的化學成分

經GC-MS分析未損無花四合木揮發性物質成分有6種，其中酯類物質含量最高，占41.78%，其次為含氮化合物，占38.46%，醛類14.04%（表2）。

2.3 人為機械損傷有花四合木揮發物的化學成分

經GC-MS分析機械損傷枝條的揮發性物質成分有10種，其中醛類物質含量最高，占62.57%，其次為含氮化合物16.80%，酯類10.31%（表3）。

2.4 天牛蛀蝕的有花四合木揮發物的化學成分

經GC-MS分析受損有花枝條的揮發性物質成分有11種，其中醛類物質含量最高，占57.96%，其次為含氮化合物，占37.55%，酯類4.14%，醇類0.19%，胺類0.17%（表4）。

3結論與討論

3.1對比未損無花四合木和未損有花四合木的揮發物

對比未損無花四合木和未損有花四合木的揮發物進行分析，二者的揮發物之中皆含有醛類、含氮化合物、酯類、醇類等4類化合物，共有化合物5種，即：（E）-3-Pyridinecarbaldehyde O-acetyl oxime，正辛醛，壬醛，反-2-十三烯醇和肉桂酸乙酯，共有化合物分別占未損無花四合木和未損有花四合木揮發物總量的62.2%和56.8%。未損無花四合木揮發物中酯類含量最大，占41.8%，未損有花四合木中醛類含量最大，占64.30%。推測二者的差別可能與四核木花的揮發物成分有關。

3.2對比人為機械損傷有花四合木和未損有花四合木的揮發物

對比人為機械損傷有花四合木和未損有花條四合木的揮發物進行分析，二者共有化合物兩種，為肉桂酸乙酯和正辛醛，分別占其揮發物總量的4.14%，3.83%和11.05%，10.26%。人為機械損傷有花四合木揮發物中有癸醛及乙酸異丁酯，而二者未在未損有花四合木揮發物內檢測出，推測二者的差別可能四合木的機械損傷有關。

3.3對比天牛蛀蝕的有花四合木與未損有花四合木的揮發物

對比天牛蛀蝕的有花四合木與未損有花四合木的揮發物進行分析，二者皆含有酯類、醛類、醇類、含氮化合物等4類化合物。在確定的15種植物揮發物中（表6），二者共有的化合物為肉桂酸乙酯、正辛醛與正己醛。癸醛、乙酸丁酯、肉豆蔻胺則為天牛蛀蝕的有花四合木揮發性化合物，在未損無花四合木揮發物內未檢測到。水楊酸甲酯、反-2-十三稀醇、月桂醛則為未損無花四合木揮發性化合物，在天牛蛀蝕的有花四合木揮發物內未檢測到。推測二者的差別可能與紅緣天牛取食四合木有關。

四合木對不同的脅迫所產生的應激反應可能是不同的。在西鄂爾多斯地區，四合木正受到紅緣天牛的較嚴重破壞，本研究鑒定出的揮發物成分，是否會對紅緣天牛具有引誘活性，尚需深入研究。

參考文獻

[1] 馬毓泉，張壽州.四合木屬系統地位的研究[J].植物分類學報，1990，28（3）：89-95.

[2] 中國國家環保局主持，中國植物研究所編.中國瀕危植物[M]，北京：科學出版社，1998.

[3] 王海藝.“植物大熊貓”—四合木[J].百科知識，2007（4）：49.

[4] 李升，劉強. 二種天牛對瀕危植物四合木的危害[J]. 昆蟲知識，2009，46（3）：407-410.

[5] Dicke M. ，Sabelis M. W.，Takabayashi J.，Bruin J.，Post human M.A.J.Chem.

[5] 胡佳續，劉強.四合木花石油醚提取物的化學成分分析[J].天津師范大學學報（自然科學版），2009，29（4）：50-54.

[6] 胡佳續，劉強.四合木莖葉石油醚提取物化學成分分析[J].廣西植物，2010，30（3）：426-428.