薇甘菊頸盲蝽化學成分分析及其引誘化合物的研究

王大偉 澤桑梓?┘久? 楊斌 朱家穎 趙寧

摘要：薇甘菊頸盲蝽大量取食外來入侵植物薇甘菊，是防控薇甘菊的重要天敵昆蟲。為了研究薇甘菊頸盲蝽的化學信息物質(zhì)，對薇甘菊頸盲蝽不同部位用正己烷浸提，以氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析頭、胸腹、后腸部位的化學成分；使用Y型嗅覺儀分別驗證了雌成蟲、雄成蟲對6種化合物的行為反應，并結(jié)合野外誘捕試驗驗證了6種化合物對薇甘[2]菊頸盲蝽的引誘效果。從薇甘菊頸盲蝽蟲體各部位共檢測出36種化合物，嗅覺行為測試結(jié)果顯示，十六烷酸和豆甾醇在濃度為0-5 g/mL時對雄成蟲有最佳的引誘作用，正趨向率分別為（7800±837）%和（6500±570）%。野外誘捕試驗進一步證明，十六烷酸在濃度為0-5 g/mL時對薇甘菊頸盲蝽雄成蟲有最佳的引誘效果。

關鍵詞：薇甘菊頸盲蝽；化學成分；昆蟲信息素；生物防控

中圖分類號： S4333文獻標志碼： A[HK]

文章編號：002-302（204）2-048-04[HS）][HT9SS]

收稿日期：204-02-24

基金項目：公益性行業(yè)（林業(yè)）科研專項 （編號：2020458）；國家自然科學基金（編號：336054）；云南省政府專項（編號：云財農(nóng)[2008]240號）；云南林業(yè)職業(yè)技術學院基金。

作者簡介：王大偉（982—），男，山東日照人，碩士，研究實習員，研究方向為化學生態(tài)學。E-mail：wdwchem@63com。

通信作者：澤桑梓，碩士，助理研究員，研究方向為生物多樣性保護與有害生物控制。E-mail：zesangzi@63com。

[ZK）]

薇甘菊（Mikania micrantha HBK）是菊科假澤蘭屬攀緣草本植物，原產(chǎn)于中美洲和南美洲，目前作為一種外來入侵物種在我國南方的廣東、廣西、福建、海南、云南等?。▍^(qū)）已經(jīng)大面積分布，是國家重大林業(yè)檢疫性有害植物[-5]。在云南省，薇甘菊在南部多個地州發(fā)生面積已接近333萬hm2，且正在迅速向周邊地區(qū)蔓延，對當?shù)亓謽I(yè)生態(tài)安全構(gòu)成了嚴重威脅[6-7]。[2]筆者所在課題組在薇甘菊天敵資源調(diào)查過程中首次發(fā)現(xiàn)半翅目盲蝽科昆蟲薇甘菊頸盲蝽（achypeltis sp）能夠大量取食薇甘菊，是薇甘菊的重要天敵資源[8]。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，薇甘菊頸盲蝽成蟲、若蟲均可吸食薇甘菊汁液，可以抑制薇甘菊頂梢的生長發(fā)育，導致其花序不能正常分化，影響薇甘菊開花、結(jié)實，嚴重時可造成植株枯萎死亡。該發(fā)現(xiàn)為開發(fā)利用薇甘菊頸盲蝽對薇甘菊進行生物防治提供了新的方向。

我國本土昆蟲很少取食薇甘菊，研究發(fā)現(xiàn)薇甘菊揮發(fā)油和提取物對多種昆蟲有驅(qū)避作用，張茂新等使用GC-MS分析了薇甘菊揮發(fā)油的化學成分，并通過試驗證明揮發(fā)油對小菜蛾、黃曲條跳甲和猿葉蟲有顯著的產(chǎn)卵驅(qū)避作用，對蘿卜蚜有一定的觸殺毒力[9]。探索薇甘菊的生物防治方法是一個長期的過程，國內(nèi)報道的第一個薇甘菊天敵昆蟲是小蓑蛾（Acanthopsyche sp），小蓑蛾是鱗翅目昆蟲，能夠取食薇甘菊葉片并在葉片上造成孔洞[0]。但是，目前能夠有效抑制薇甘菊生長和擴散的天敵昆蟲還有待于進一步研究，首先天敵昆蟲需要在種群數(shù)量上有一定的規(guī)模，其次是能夠人工控制天敵昆蟲的遷徙、繁殖，從而實現(xiàn)人工可控。

在云南省薇甘菊危害嚴重的地區(qū)，薇甘菊頸盲蝽能專性寄生薇甘菊，不會對其他本地植物造成危害，因此在控制薇甘菊蔓延方面比其他取食薇甘菊的昆蟲具有優(yōu)勢。為了深入了解薇甘菊頸盲蝽的生態(tài)學行為，研究了該蟲不同部位的化學成分，以便找到影響種群中個體行為的化學信息物質(zhì)。

材料與方法

供試蟲源

薇甘菊頸盲蝽于202年月20日至2月3日采自薇甘菊植株上，采回實驗室以薇甘菊葉飼養(yǎng)，實驗室溫度 （25±2） ℃。試驗地位于云南省德宏州瑞麗市帕色林地（97°2′206″E，24°2′38″N），海拔502 m。薇甘菊頸盲蝽雌成蟲、雄成蟲可根據(jù)腹部的產(chǎn)卵器快速鑒別，僅雌成蟲腹部有產(chǎn)卵器。

2儀器與試劑

儀器：H6890GC/5973MS氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國 Agilent Technologies公司），Y型嗅覺儀（自制），微量注射器（0 μL）。試劑：

正己烷（色譜純，F(xiàn)isher Chemicals USA），二氯甲烷（分析純，國藥集團），無水硫酸鈉（分析純，國藥集團）；十六碳烯酸、十六烷酸、二十八烷、三十烷、三十二烷、豆甾醇均購自百靈威科技有限公司，且均為化學純。

3薇甘菊頸盲蝽不同部位化學成分測定

隨機選取00頭健康的薇甘菊頸盲蝽成蟲，雄蟲、雌蟲各50頭，在顯微鏡下用刀片切下試蟲的頭，然后用鑷子去掉翅，用刀片剖開試蟲腹部，用鑷子將后腸整體小心取出，再分別將頭、后腸、蟲體剩余部分（胸腹部）用鑷子放入裝有正己烷（色譜純）的樣品瓶中。用正己烷浸泡48 h后，過濾得提取液，用無水Na2SO4干燥，置于-0 ℃冰箱內(nèi)保存，用于氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析化學成分。

氣相色譜條件：色譜柱為H-5MS石英毛細管柱（30 m×025 mm×025 μm）；柱溫：起始溫度40 ℃，程序升溫3 ℃/min至80 ℃，再程序升溫5 ℃/min至260 ℃；柱流量為0 mL/min；進樣口溫度250 ℃；柱前壓00 ka；進樣量0 μL；分流比0 ∶[KG-3]；載氣為高純氦氣。

質(zhì)譜條件：電離方式EI；電子能量70 eV；傳輸線溫度 250 ℃；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度50 ℃；質(zhì)量范圍35～500 amu；化合物采用wiley7nl標準譜庫檢索定性。

4薇甘菊頸盲蝽對蟲體揮發(fā)性成分的嗅覺反應

將十六碳烯酸、十六烷酸、二十八烷、三十烷、三十二烷、豆甾醇試劑以二氯甲烷作為溶劑，每種化合物均配成濃度梯度為0-、0-2、0-3、0-4、0-5、0-6、0-7 g/mL的溶液，作為氣味源溶液。

參照Bertschy等的方法[2-3]自制Y型嗅覺儀。Y型嗅覺儀兩臂夾角75°，兩臂長25 cm，柄長25 cm，內(nèi)徑4 cm?？諝饨?jīng)活性炭凈化，再進入裝有蒸餾水的多孔濾瓶潤濕，潤濕后的空氣由三通管分為2股氣流分別進入味源管及對照管，通過流量計后，由抽氣機排出嗅覺儀。

用微量注射器吸取0 μL一定濃度的氣味源溶液，滴加到濾紙條上（ cm×05 cm），迅速放進嗅覺儀的味源管內(nèi)，同時吸取0 μL溶劑二氯甲烷滴加到大小相同的濾紙條上，放進嗅覺儀的另一個味源管內(nèi)，作為對照。試驗裝置以黑布遮光。打開抽氣機，用玻璃轉(zhuǎn)子流量計調(diào)節(jié)空氣流速為 00 L/h。每次試驗時從基管口放入0頭健康有活力的頸盲蝽成蟲（雌蟲和雄蟲分別進行試驗），以20 min內(nèi)試蟲爬至嗅覺儀任何一臂超過5 cm并停留 min以上記為選擇該側(cè)氣味，分別記錄選擇嗅覺儀兩臂氣味的蟲數(shù)。每次試驗完成，用乙醇沖洗嗅覺儀，再用蒸餾水沖洗，00 ℃烘干。調(diào)換味源瓶及對照瓶的位置進行下一組試驗，每種濃度的氣味源溶液重復測試0次，計算試蟲的趨向率。每日測定時間為0：00—6：00，實驗室溫度（22±2） ℃。

5野外誘捕試驗

野外誘捕試驗于202年2月日至202年2月3日在云南省瑞麗市帕色林地進行，試驗期間平均溫度為 （20±2） ℃。試驗以十六碳烯酸、十六烷酸、二十八烷、三十烷、三十二烷、豆甾醇6種化合物為引誘劑，以二氯甲烷為溶劑，將引誘劑分別稀釋為0-、0-2、0-3、0-4、0-5、0-6、0-7 g/mL 的濃度梯度。將稀釋好的引誘劑滴入緩釋膠管固定在涂有粘蟲膠的紅色聚乙烯塑料板（30 cm×40 cm）上制成誘捕器，將誘捕器交叉懸掛于距薇甘菊頂梢 m的竹質(zhì)支撐架上，且任意2個誘捕器間距不小于0 m。

根據(jù)不同引誘劑試驗設7個處理組，每個處理組7種濃度，每個處理濃度設置5個重復。以不加載引誘劑的誘捕器為對照，記錄每個誘捕器誘捕到的薇甘菊頸盲蝽成蟲數(shù)。

6數(shù)據(jù)統(tǒng)計

使用SSS 30軟件計算Y型嗅覺儀所得數(shù)據(jù)的趨向率（x[TX-5]±s）[4-5]，進行單因素方差分析，并用LSD多重比較分析不同混交比例之間的差異。

[Z]趨向率=處理臂內(nèi)總蟲數(shù)/測試總蟲數(shù)×00%。

2結(jié)果與分析

2薇甘菊頸盲蝽不同部位的化學成分

利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀從薇甘菊頸盲蝽的頭、胸部、腹部、后腸的正己烷（色譜純）提取物中共檢測出36種化合物，各種化合物在薇甘菊頸盲蝽不同部位的含量見表。

從表可以看到，薇甘菊頸盲蝽雄蟲和雌蟲蟲體含量最高的化合物是十八碳二烯酸、十八碳烯酸和十八烷酸。但這3種化合物在蟲體不同部位的相對含量有很大的差別，如十八碳二烯酸在雄蟲、雌蟲頭部的相對含量分別為3774%、3029%，在雄蟲、雌蟲后腸的相對含量高達5279%、500%，但在雄蟲和雌蟲的胸、腹部均未檢測到十八碳二烯酸（表，序號4）。十八碳烯酸僅在雄蟲和雌蟲的胸、腹部被檢出，相對含量分別為3957%、2444%，頭部和后腸未檢出該物質(zhì)（表，序號5）。十八烷酸在雄蟲和雌蟲的胸、腹部的相對含量分別為3536%和449%，在雄蟲和雌蟲的后腸部位也有檢出，但在頭部未發(fā)現(xiàn)該物質(zhì)（表，序號7）。

另外，在薇甘菊頸盲蝽蟲體中檢出相對含量較高的化合物還有十六碳烯酸、十六烷酸、十八碳二烯酸乙酯、三十二烷、豆甾醇等物質(zhì)。其中十六碳烯酸、十六烷酸、三十二烷和豆甾醇在蟲體的各部位均被檢出，十八碳二烯酸乙酯僅存在于雄蟲和雌蟲的頭部。

檢出化合物中還有3種未知結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，且這3種物質(zhì)在薇甘菊頸盲蝽的不同部位都存在（表，序號27、33、34）。

22薇甘菊頸盲蝽對單組分化合物的嗅覺反應

以十六碳烯酸、十六烷酸、二十八烷、三十烷、三十二烷、豆甾醇6種化合物為氣味源，每種化合物以二氯甲烷為溶劑配成0-、0-2、0-3、0-4、0-5、0-6、0-7 g/mL的濃度梯度，測試薇甘菊頸盲蝽雄成蟲對氣味源的嗅覺反應，結(jié)果見表2。由表2可以看出，十六烷酸顯示出最好的引誘效果，在 0-4 g/mL 的濃度下趨向率為（6200±304）%；在 0-5 g/mL 的濃度下十六烷酸表現(xiàn)出了對頸盲蝽雄蟲的最高引誘作用，趨向率為（7800±837）%；但是當濃度為 0-6 g/mL 時趨向率卻突然降低到（700±22）%。引誘效果（趨向率）總體表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。

豆甾醇對薇甘菊頸盲蝽雄成蟲也顯示出較好的引誘作用，引誘效果（趨向率）也表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。由表2可以看出，濃度為0-4 g/mL 時趨向率為（5900±400）%，濃度為0-5 g/mL時趨向率為（6500±570）%，當濃度為0-6 g/mL時趨向率迅速降為（400±00）%。十六碳烯酸、二十八烷、三十烷、三十二烷4種化合物在7種濃度下均沒有對薇甘菊頸盲蝽表現(xiàn)出明顯的引誘作用。

以十六碳烯酸、十六烷酸、二十八烷、三十烷、三十二烷、豆甾醇6種化合物為氣味源，對薇甘菊頸盲蝽雌成蟲進行嗅覺選擇性試驗，試驗結(jié)果（表3）表明，6種化合物基本不引誘雌成蟲，各個處理對薇甘菊頸盲蝽雌成蟲的正趨向率多為（000±000）%。在相同濃度下，薇甘菊頸盲蝽雌成蟲對6種化合物的正趨向率差異不顯著；同種化合物在不同濃度下的引誘效果也差異不顯著。

23單組分化合物野外誘捕試驗

不同濃度梯度下十六碳烯酸、十六烷酸、二十八烷、三十烷、三十二烷、豆甾醇6種化合物在野外對薇甘菊頸盲蝽的引誘效果見表4。

經(jīng)過人工統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)野外誘捕試驗中誘捕到的均為薇甘菊頸盲蝽雄成蟲，未誘捕到雌成蟲。從表4可以看出，以十六烷酸作為誘芯，在濃度為0-3、0-4、0-5、0-6 g/mL時，誘捕到的薇甘菊頸盲蝽雄成蟲數(shù)都多于空白對照，且差異顯著。特別是當濃度為0-5 g/mL時，引誘到的雄成蟲數(shù)為（760±[FL）]

[FK（W36][HT6H][Z]表薇甘菊頸盲蝽各部位主要化學成分[HTSS][STBZ]

[H5][BG（！][BHDFG3，WK2，WK4，WK5。2，WK34W]序號化合物分子式保留時間（min）[ZB（][BHDWG2，WK34W]相對含量（%）

雄蟲頭雌蟲頭雄蟲胸腹雌蟲胸腹雄蟲后腸雌蟲后腸[ZB）W]

[FL（2K2]092）頭/板，明顯多于其他各種誘芯的引誘效果，且與其他幾種濃度的十六烷酸的引誘效果差異顯著。以豆甾醇為誘芯，在濃度為0-4、0-5 g/mL時誘捕到的薇甘菊頸盲蝽雄成蟲數(shù)與空白對照差異顯著，且在濃度為0-5 g/mL時誘捕到的雄成蟲數(shù)最多，為（440±068）頭/板，與豆甾醇其他處理濃度的引誘效果差異顯著。

在野外誘捕試驗中，以十六碳烯酸、二十八烷、三十烷、三十二烷為誘芯，在各種濃度下均沒有良好的引誘效果，與相應

[FL）]

[FK（W0][HT6H][Z]表3薇甘菊頸盲蝽雌成蟲對單組分化合物的趨向反應[HTSS][STBZ]

[H5][BG（！][BHDFG3，WK72，WK522W]化合物[ZB（][BHDWG2，WK522W]正趨向率（%）

[BHDWG2，WK72。7W]0- g/mL0-2 g/mL0-3 g/mL0-4 g/mL0-5 g/mL0-6 g/mL0-7 g/mL[ZB）W]

[BHDG2，WK72ZQ，WK72。7DWW]十六碳烯酸000±000a（a）000±000a（a）000±000a（a）000±000a（a）000±000a（a）000±000a（a）000±000a（a）

[BHDW]十六烷酸000±000a（a）000±000a（a）000±000a（a）200±200a（a）200±22a（a）000±000a（a）000±000a（a）

[BH]二十八烷000±000a（a）000±000a（a）00±00a（a）000±000a（a）000±000a（a）000±000a（a）000±000a（a）

[BH]三十烷000±000a（a）000±000a（a）000±000a（a）000±000a（a）000±000a（a）000±000a（a）000±000a（a）

[BH]三十二烷000±000a（a）000±000a（a）000±000a（a）000±000a（a）000±000a（a）000±000a（a）000±000a（a）

[BH]豆甾醇000±000a（a）000±000a（a）000±000a（a）000±000a（a）000±000a（a）000±000a（a）000±000a（a）[H][BG）F]

注同表2。[FK）]

[FK（W0][HT6H][Z]表4單組分化合物對薇甘菊頸盲蝽雄成蟲的野外誘捕結(jié)果[HTSS][STBZ]

[H5][BG（！][BHDFG3，WK52，WK542W]誘芯物質(zhì)[ZB（][BHDWG2，WK542W]誘捕到的雄成蟲數(shù)（頭/板）

[BHDWG4mm，WK72。3，WK92，WK72。3W]0- g/mL0-2 g/mL0-3 g/mL0-4 g/mL0-5 g/mL0-6 g/mL0-7 g/mL[ZB）W]

[BHDG4mm，WK52ZQ，WK72。3DW，WK92DW，WK72。3DWW][HT6，6”]十六碳烯酸040±024a（ab）000±000b（b）00±032b（a）040±024c（ab）060±024c（ab）040±024b（ab）020±020a（b）

[BHDW]十六烷酸40±05a（bc）80±049a（bc）260±067a（b）280±058a（b）760±092a（a）80±037a（bc）060±024a（c）

[BH]二十八烷080±037a（ab）000±000b（b）040±024b（ab）20±070bc（ab）40±068c（a）040±024b（ab）040±024a（ab）

[BH]三十烷040±040a（b）080±049ab（ab）00±032b（ab）40±060abc（ab）200±055c（a）040±024b（b）04±024a（b）

[BH]三十二烷000±000a（a）060±040ab（a）020±020b（a）000±000c（a）040±024c（a）000±000b（a）020±020a（a）

[BH]豆甾醇040±024a（c）080±037ab（c）20±037b（bc）240±05ab（b）440±068b（a）00±045ab（c）020±048a（c）

[BH]CK080±037a（a）080±037ab（a）060±040b（a）040±024c（a）00±03c（a）020±020b（a）040±024a（a）[HT6][H][BG）F]

注同表2。[FK）]

[FL（2K2]

濃度下的空白對照差異不顯著。

3討論

利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析樣品的化學成分，是分析植物和昆蟲揮發(fā)性化學成分的有效方法[，6]。本研究通過對薇甘菊頸盲蝽蟲體不同部位的正己烷浸提物化學成分進行分析，檢測出了36種含量較多的化合物，其中包括醇類、烯烴、烷烴、脂肪酸等物質(zhì)。薇甘菊頸盲蝽雄蟲和雌蟲蟲體含量較高的化合物有十六碳烯酸、十六烷酸、十八碳烯酸、十八碳二烯酸、十八碳二烯酸乙酯、十八烷酸、十八烷酸乙酯、三十二烷、豆甾醇等。但這些化合物在蟲體不同部位的相對含量有很大的差別，在雄蟲和雌蟲中的相對含量也有所不同。

室內(nèi)嗅覺選擇性試驗選用市場上容易購買到的十六碳烯酸、十六烷酸、二十八烷、三十烷、三十二烷、豆甾醇6種化合物為氣味源。根據(jù)試驗結(jié)果有2個重要的發(fā)現(xiàn)，首先，發(fā)現(xiàn)十六烷酸和豆甾醇對薇甘菊頸盲蝽成蟲有引誘作用，且僅對雄成蟲有引誘作用。以薇甘菊頸盲蝽雌蟲為試蟲時，6種化合物基本不起引誘作用。其次，味源化合物的濃度對引誘效果有明顯的影響，十六烷酸和豆甾醇均是在0-5g/mL時對薇甘菊頸盲蝽雄蟲的引誘效果最好。這種濃度效應在其他昆蟲的嗅覺試驗中也有報道，化學物質(zhì)通常存在一個最佳的引誘（或驅(qū)避）濃度，并不是濃度越大引誘的效果就越好。例如，盲蝽科的綠盲蝽對4種寄主植物揮發(fā)性物質(zhì)——反-2-己烯醛、順-3-己烯醇、苯乙酮和苯乙醛的嗅覺行為試驗也顯示出明顯的濃度效應，而且僅對綠盲蝽雌成蟲有引誘作用[7]。在野外誘捕試驗中十六烷酸和豆甾醇同樣表現(xiàn)出較好的引誘效果，粘蟲板上誘捕到的薇甘菊頸盲蝽均為雄成蟲，這與室內(nèi)嗅覺試驗的結(jié)果相吻合。

室內(nèi)和野外試驗都顯示十六烷酸在濃度為0-5 g/mL時對薇甘菊頸盲蝽雄成蟲具有良好的引誘效果。澤桑梓等曾利用活體薇甘菊頸盲蝽作為誘芯在野外進行誘捕試驗，結(jié)果顯示雌成蟲、雄成蟲均不能引誘到薇甘菊頸盲蝽雌成蟲，但雌成蟲作為誘芯時可以引誘到較多的雄成蟲[8]。十六烷酸是薇甘菊頸盲蝽蟲體中相對含量較多的一種化合物，而且在雌成蟲的提取物中含量略高于雄成蟲。十六烷酸這種只引誘雄蟲的作用具有類似昆蟲性信息素的作用。昆蟲信息素類化合物種類繁多，通常昆蟲的種類不同，信息素的種類也一般不同[9]，但是也存在幾種昆蟲的信息素是同一種化合物的情況，而且某些種類的昆蟲以幾種化合物不同比例的混合物作為信息素[20]。

由于沒有購買到薇甘菊頸盲蝽蟲體檢出相對含量最多的十八碳烯酸、十八碳二烯酸和十八烷酸，本研究工作未能驗證這些化合物對薇甘菊頸盲蝽的引誘效果，在后續(xù)試驗中將通過人工合成這些化合物的方法，繼續(xù)完成相關試驗。

本研究為利用化學信息物質(zhì)誘集薇甘菊頸盲蝽，開展天敵昆蟲的人工助遷、聚集，并最終實現(xiàn)對薇甘菊的生物防控進行了基礎性的探索。

致謝：感謝南開大學劉國卿教授對薇甘菊頸盲蝽種的鑒定，感謝中國科學院昆明植物研究所提供GC-MS分析及化合物定性檢索。

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