3種棕櫚科植物揮發(fā)物成分分析

陳智明 鄧真 過賦文 張二娜 李敏

摘要[目的]探究3種棕櫚科（Palmae）植物揮發(fā)物（VOCs）組分。[方法]采用活體植物動態(tài)頂空采集法收集長葉刺葵（Phoenix canariensis Chabaud）、絲葵[Washingtonia filifera（Lind.）H.Wendl.]和軟葉刺葵（Phoenix hanceana OBrien）3種棕櫚科植物VOCs，利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法分析了這3種植物VOCs 的主要成分。[結(jié)果]3種棕櫚科植物揮發(fā)物組分有萜烯類、醇類、烷烴、酯類、酚類、醌類和醛類，且萜烯類和醇類等為主要成分。[結(jié)論]3種植物皆含有誘集椰心葉甲的關(guān)鍵化合物，該研究結(jié)果為棕櫚科植物蟲害的綜合防治提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞棕櫚科植物； 揮發(fā)物； 氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用

中圖分類號S687.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2017）35-0152-03

Abstract[Objective]To study the constituents of volatile organic compounds（VOCs）in Palmae.[Method] VOCs from Phoenix canariensis Chabaud， Washingtonia filifera（Lind.） H.Wendl and Phoenix roebelenii OBrien were collected by using the dynamic headspace aircirculation method. Then， the main VOCs compounds were identified with system gas chromatography-mass spectrum（GC-MS）. [Result]VOCs in 3 kinds of Palmae plants contained terpenes， alcohols， alkanes， esters， phenols， quinones and aldehydes， in which the most abundant compounds were terpenes， alcohols，etc.. [Conclusion]3 kinds of Palmae plants all contain the key components that attracting Brontispa longissima （Gestro）. The result provided a theoretical basis for integrated pest management on Palmae.

Key wordsPalmae；VOCs；GC-MS

長葉刺葵（Phoenix canariensis Chabaud）、絲葵[Washingtonia filifera（Lind.）H.Wendl.]和軟葉刺葵（Phoenix roebelenii OBrien）是棕櫚科3種重要的經(jīng)濟(jì)植物，主要用于南方城市道路綠化。椰心葉甲[Brontispa longissima（Gestro）]是棕櫚科植物重要害蟲，為害棕櫚科25屬，約34種[1]，野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)3種植物受椰心葉甲危害嚴(yán)重程度依次為絲葵、軟葉刺葵、長葉刺葵，與前期室內(nèi)寄主選擇行為研究結(jié)果一致。

植物揮發(fā)性有機(jī)物（Volatile organic compounds，VOCs）是通過植物體內(nèi)次生代謝途徑合成的低沸點、易揮發(fā)的小分子化合物[2]。在生態(tài)系統(tǒng)中，植物VOCs 具有重要的化學(xué)信息傳遞作用，如多數(shù)植食性昆蟲能通過嗅覺感知植物的揮發(fā)性氣味去尋找合適的寄主進(jìn)行取食和產(chǎn)卵[3-4]，植物VOCs在寄主選擇行為中起著關(guān)鍵作用。該試驗采用活體植物動態(tài)頂空采集法與氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）聯(lián)用分析技術(shù)[5-6]，分析了3種棕櫚科植物所釋放的揮發(fā)物組成成分，為闡釋其化學(xué)信息傳遞機(jī)理提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

供試植物為長葉刺葵、絲葵和軟葉刺葵，其中長葉刺葵采自閩侯縣國賓大道綠化帶，絲葵采自福州市馬尾區(qū)江濱東大道綠化帶，軟葉刺葵采自福建農(nóng)林大學(xué)校內(nèi)。

1.2揮發(fā)物的采集

植物VOCs采集在福建農(nóng)林大學(xué)應(yīng)用生態(tài)研究所實驗室內(nèi)進(jìn)行，揮發(fā)物樣品采集過程確保在無損傷天然活體狀態(tài)下進(jìn)行。參考Kleinhentz等[7]的方法，采集長葉刺葵、絲葵和軟葉刺葵3種植物心葉為樣品。采用動態(tài)頂空氣體循環(huán)采集法采集VOCs。首先將收集裝置連接完成，檢查氣密性，采集過程為將心葉放進(jìn)密閉的玻璃采氣缸，打開空壓機(jī)，將空氣經(jīng)過濾壓進(jìn)密閉系統(tǒng)，植物揮發(fā)物連同干凈空氣進(jìn)入裝有吸附劑的玻璃導(dǎo)管，收集時間為4 h。

收集完成將含有吸附劑的玻璃導(dǎo)管取下，用600 μL二氯甲烷洗脫進(jìn)入GC-MS進(jìn)樣瓶，4 ℃冷藏備用。

1.3GC-MS操作及分析條件取1 μL洗脫液加入GC-MS 進(jìn)樣孔進(jìn)行分析[8]。

色譜條件：美國Varian Saturn3900/2100氣相聯(lián)用儀（GC-MS），采用DB-5MS色譜柱（柱長30 m，內(nèi)徑0.25 mm，液膜0.25 μm），進(jìn)樣口溫度250 ℃，起始柱溫為60 ℃，保持2 min，以10 ℃/min升至130 ℃，保持10 min，以3 ℃/min升至190 ℃，再以10 ℃/min升至260 ℃，保持2 min。載氣為氦氣，純度>99.999%，流速1 mL/min，不分流進(jìn)樣。

質(zhì)譜條件：電離方式EI，電子能量70 eV，阱溫220 ℃。GC-MS接口溫度280 ℃。采集方式為全掃描，質(zhì)量掃描范圍為40～650 amu。

該試驗操作軟件平臺：Saturn GC/MS Workstation Version5.52，譜庫數(shù)據(jù)庫為wiley7；nist98r；nist98m。

2結(jié)果與分析

2.13種棕櫚科植物揮發(fā)物色譜圖

利用氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）聯(lián)用分析技術(shù)對這3種棕櫚科植物揮發(fā)物進(jìn)行分析，獲得色譜圖，從圖1～3可以看出，3種植物間所含物質(zhì)種類和含量均存在差異。

2.23種棕櫚科植物揮發(fā)物的差異

扣除本底空氣雜質(zhì)，所得數(shù)據(jù)經(jīng)工作站數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)利用面積歸一化法處理，經(jīng)分析確定出3種棕櫚科植物揮發(fā)物的化合物成分及其相對百分含量（表1）。由表1可知，長葉刺葵VOCs含有15 種化合物，主要成分有2，4-二叔丁基苯酚、（E）-2-己烯-1-醇、鄰苯二甲酸二異丁酯、鄰苯二甲酸二丁酯、3-乙基-3-甲基庚烷，占VOCs的67.0%；絲葵VOCs檢測出17種化合物，主要成分有（E）-2-己烯-1-醇、檸檬烯、2-丙基-1-庚醇、香葉烯，占VOCs的81.0%；軟葉刺葵VOCs檢測出12種化合物，主要成分有2-丙基-1-庚醇、正己基正辛醚、檸檬烯、二十烷、2，4-二叔丁基苯酚、香葉烯，占VOCs的88.6%。

3種棕櫚科植物的共有化合物成分為香葉烯、（E）-2-己烯-1-醇、檸檬烯、萜品油烯、鄰苯二甲酸二丁酯和2，4-二叔丁基苯酚，以烯萜類化合物為主。長葉刺葵以己基癸醇、鄰苯二甲酸二異丁酯和雙十二烷基乙醚為特有成分；絲葵的特有成分有正己醛、3-己醇、反式-2-己烯醛、2-己醇、1-己醇和3-蒈烯；軟葉刺葵無特有成分。

Fang等[9]研究表明，植物揮發(fā)物引誘椰心葉甲的關(guān)鍵成分為（E）-2-己烯-1-醇、香葉烯和檸檬烯。該研究結(jié)果顯示長葉刺葵、絲葵和軟葉刺葵3種植物葉片中均含有此3種成分，且含量由高到低依次為絲葵、軟葉刺葵和長葉刺葵，該結(jié)果正好與野外調(diào)查得出的結(jié)論一致，進(jìn)一步驗證了試驗結(jié)果。

3討論與結(jié)論

植物中所含的揮發(fā)性次生代謝物質(zhì)是指那些分子量為100～200的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)，包括內(nèi)酯、醇類、烴類、醛類、酮類、有機(jī)酸、含氮化合物及有機(jī)硫等[10]。昆蟲的行為會受到植物次生代謝揮發(fā)性物質(zhì)的影響，植食性昆蟲主要依靠化學(xué)感受器來識別植物的信號物質(zhì)，其中最主要的是植物中的次生代謝產(chǎn)物[11]。次生代謝物質(zhì)作為植物重要防御措施的一部分正引起人們的普遍關(guān)注[12]。

由3種棕櫚科（Palmae）植物揮發(fā)物成分分析結(jié)果可以

看出，3種棕櫚科植物心葉揮發(fā)物均含有烯類、醇類、酯類和酚類化合物，這些皆為3種棕櫚科植物揮發(fā)物的主要成分。烷烴、醚在長葉刺葵和軟葉刺葵中均含有，絲葵不含，另外軟葉刺葵不含醌類化合物，另外2種含有。3種植物揮發(fā)物種類相似但是含量有顯著差異。近年來，對植物揮發(fā)物防治害蟲方面

的研究報道越來越廣泛，研究顯示，防治害蟲的方式以驅(qū)避、拒食、毒殺為主[13]，植物揮發(fā)物對椰心葉甲誘集作用的影響因素很多，與氣候、天敵、病害等皆有關(guān)系，其中的關(guān)系機(jī)理需要進(jìn)一步驗證。該研究主要是為找到3種棕櫚科植物中對害蟲具有引誘作用的植物VOCs 成分提供基礎(chǔ)，從而利用其引誘特性來對椰心葉甲進(jìn)行監(jiān)測。

在對植物揮發(fā)物的研究中，傳統(tǒng)的收集方法為化學(xué)法，如Fang等[9]采用正戊烷/二氯甲烷混合液萃取法從椰樹心葉中提取揮發(fā)物；何洪巨等[14]采用蒸餾-萃取方法提取大蔥（Allium fistulosum）和細(xì)香蔥（Allium tuberosum）揮發(fā)物成分；王藝純等[15]采用蒸餾水提取法獲取觀音草[Reineckia carnea（Andr.）Kunth.]揮發(fā)物成分。上述方法與該試驗所用的收集方法有一定的差別。該試驗采用的是活體植物動態(tài)頂空法與GC-MS 聯(lián)用分析技術(shù)，這是一種采集-吸附-分析相結(jié)合的活體植物揮發(fā)物成分分析的試驗技術(shù)，可以有效排除外界揮發(fā)物的干擾，較真實地反映揮發(fā)物成分及其釋放量，適合于近自然狀態(tài)下植物揮發(fā)物的定性、定量分析[5]。

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)2017年

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