星天牛防治视角下的苦楝枝条及叶片挥发性成分的气相色谱-质谱分析

known 发布于 2025-08-15 阅读(501)

摘要:" [目的]分析苦楝枝条及叶片挥发物成分,找出可能对星天牛产生引诱效果的化学物质。[方法]通过顶空-固相萃取苦楝树枝条及叶片,采用色谱、质谱仪对成分进行检测分析。用SPSS27软件对试验数据进行独立样本t检验。[结果]苦楝枝条与叶片的挥发性成分存在显著差异,枝条共检出挥发性成分47种,叶片29种,共同成分17种。其中枝条主要挥发性成分为乙醇、二丙基二硫、α-依兰油烯、d-柠檬烯、双环大根香叶烯、桧烯、丙硫醇、β-月桂烯等,叶片主要化学成分为(3E)-4,8-二甲基壬-1,3,7-三烯、乙醇、桧烯、双环大根香叶烯、β-月桂烯、d-柠檬烯等。枝条和叶片中单萜类化合物(C10H16)与倍半萜类化合物(C15H24)含量较多,其中枝条中单萜类化合物含量占21.38%,倍半萜类化合物占27.73%;叶片中单萜类化合物占40.07%,倍半萜类化合物占17.35%。枝条与叶片中含量较多且成分相同的是乙醇、d-柠檬烯、双环大根香叶烯、桧烯、β-月桂烯。

关键词:" 苦楝;" 挥发性成分;" 气相色谱-质谱

中图分类号:" "S 791" " " " " " " "文献标识码:" "A" " " " " " " " 文章编号:1001 - 9499(2025)01 - 0051 - 04

Gas Chromatography-Mass Spectrometry Analysis of Volatile Components in Melia azedarach Branches and Leaves from the Perspective of Anoplophora chinensis Control

CAO Qiaolin1 YI Rui1** MA Chao1 ZENG Hailong2

(1." Forestry Science Institute of Nanchong," Sichuan Nanchong 637000;" 2." Thermo Fisher Scientific (China) Co., Ltd.," Sichuan Chengdu 610000)

Abstract [Objective] Analyze the volatile components of Melia azedarach branches and leaves to identify the chemical substances that may have an attractive effect on Anoplophora chinensis. [Method]The branches and leaves of the Chinese toon tree were extracted by headspace solid-phase extraction, and the components were detected and analyzed by chromatography and mass spectrometry. The test data were analyzed by independent sample t-test using SPSS 27 software. [Result] There are significant differences in the volatile components between the branches and leaves of Melia azedarach. A total of 47 volatile components were detected in the branches and 29 in the leaves, with 17 common components. The main volatile components of the branches are ethanol, dipropyl disulfide, α-muurolene, d-limonene, bicyclogermacrene, sabinene, propanethiol, β-myrcene, etc. The main chemical components of the leaves are (3E)-4,8-dimethylnon-1,3,7-" triene, ethanol, sabinene, bicyclogermacrene, β-myrcene, d-limonene, etc. Monoterpenoids (C10H16) and sesquiterpenoids(C15H24) are abundant in both branches and leaves. Among them, the content of monoterpenoids in branches accounts for 21.38%, and sesquiterpenoids account for 27.73%; the content of monoterpenoids in leaves accounts for 40.07%, and sesquiterpenoids account for 17.35%. The components with high contents and the same components in both branches and leaves are ethanol, d-limonene, bicyclogermacrene, sabinene, and β-myrcene.

Key words Melia azedarach; volatile components; gas chromatography-mass spectrometry

苦楝(Melia azedarach),楝科(Meliaceae)楝属(Melia)高大落叶乔木,广泛分布在我国陕西、甘肃、云南、四川、福建、海南等多个省(市),是四川省南充市的乡土树种,多为野生。崔子佳等基于CNKI数据库的苦楝研究文献剂量分析得出近十年来,苦楝研究的热点主要围绕中草药、苦楝皮、种源等展开,对产卵的影响可能是目前研究热点之一,苦楝皮的研究主要在医药和农药领域[ 1 ]。同时,朱宁、张冬勇等对比了星天牛对复叶槭、青皮垂柳、苦楝取食喜好,结果表明星天牛最喜欢取食苦楝[ 2 ]。众多研究发现星天成虫最喜取食苦楝的树皮、嫩梢、叶柄等作为补充营养,且在野外苦楝树上有群集取食现象[ 3 ]。

植物的枝条和叶片挥发性成分分析有助于更加有效地进行防虫研究和开发利用,黄金水、何学友等用5种溶剂常温下浸泡苦楝树叶及嫩枝皮,用浸提液制成诱芯对星天牛成虫进行引诱试验[ 3 ],彭瀚、刘亚宁等采用索式抽提法得到的粗提液进行天牛嗅觉试验和林间诱捕试验[ 4 ],朱宁、张冬勇等采用动态顶空吸附法分别抽取复叶槭、青皮垂柳和苦楝枝条的挥发物进行光肩星天牛和星天牛的野外诱捕试验[ 2 ]。本试验采用顶空-固相萃取收集苦楝枝、叶挥发性成分,用气相-质谱仪进行分析,对比研究枝、叶挥发性气体的差异,以期为进一步利用苦楝树进行星天牛诱捕试验提供理论依据。

1 材料与方法

1. 1 材料来源

2024年4月在南充市西充县莲池镇四川省盛祥玫瑰生态农业开发有限公司有机玫瑰种植基地道路旁的4年生苦楝树上剪取1年生枝条和叶片。

1. 2 仪器方法

1. 2. 1 仪器型号

采用Trace 1610 GC-ISQ7610气相色谱质谱连用仪(Thermo Fisher Scientific),TriPlus RSH SMART三合一进样器(Thermo Fisher Scientific)。

1. 2. 2 前处理方法

将样品分为枝条和叶片两种处理,枝条切成小段称取2.0 g,叶片切碎称取1.0 g。采用顶空-固相微萃取法,将待测样品加入到顶空瓶中,通过顶空技术将样品中的挥发性有机物挥发到顶空瓶中,再通过固相微萃取材料对样品中的目标化合物进行富集,最终将富集的目标化合物洗脱后进行GCMS分析。每种处理重复3次。

方法选用 85 μm DVB/CAR/PDMS萃取头,样品在50 ℃平衡20 min,然后再以50 ℃萃取25 min,最后在进样口(250 ℃)解析3 min;每个样品之间,萃取头于250 ℃老化5 min,以防止样品间污染。

1. 2. 3 检测条件

采用Thermo Fisher ISQ7610气相色谱质谱连用仪分析。载气:高纯氦气,流量1.0 mL/min;色谱柱:TG-5silMS(30 m×0.25 mm×0.25μm);分流进样,分流比20∶1;进样口温度:250 ℃;程序升温:35 ℃(7 min),5 ℃/min升至150 ℃(0 min),8 ℃/min升至250 ℃(7 min);离子源温度:280 ℃;接口温度:250 ℃;扫描模式:全扫描模式,扫描范围(33~350 m/z);切割时间:0 min。

1. 2. 4 分析方法

采用定性与定量相结合的方法,将检测到的化合物图谱通过与质谱库化合物对比解析确定苦楝枝条和叶片各种成分,按照峰面积归一化法得到各成分的相对质量百分比。

2 结果与分析

2. 1 苦楝枝叶挥发性成分分析

本次试验共检测出苦楝枝条挥发性成分47种,叶片29种,结果见表1和表2。

从表1可以看出苦楝枝条挥发性成分含量最多的是乙醇,然后依次是二丙基二硫、α-依兰油烯、d-柠檬烯、双环大根香叶烯、桧烯、丙硫醇、β-月桂烯;从化学式分析可知单萜类化合物(C10H16)与倍半萜类化合物(C15H24)含量最高,分别为21.38%、27.73%。

从表2可以看出,苦楝叶片挥发性成分含量最多的是(3E)-4,8-二甲基壬-1,3,7-三烯,然后依次是乙醇、桧烯、双环大根香叶烯、β-月桂烯、d-柠檬烯、α-法尼烯、顺-3-己烯醇、α-蒎烯;从化学式分析可知单萜类化合物(C10H16)与倍半萜类化合物(C15H24)含量最高,分别为40.07%、17.35%。

2. 2 苦楝枝叶主要挥发性成分对比分析

从检测结果对比分析苦楝枝条和叶片挥发性成分可知,枝条和叶片共含有17种相同挥发物,这17种挥发物中含量较高的分别是乙醇、d-柠檬烯、双环大根香叶烯、桧烯、β-月桂烯,经过SPSS27软件分析可知乙醇、d-柠檬烯、双环大根香叶烯、桧烯、β-月桂烯在叶片中的含量显著高于枝条中的含量。枝条中独有且含量较高的挥发物有二丙基二硫、α-依兰油烯、正丁基乙醚,叶片中独有且含量较高的挥发物有α-蒎烯、乙酸乙酯。

3 结论与讨论

本试验在苦楝枝条挥发物中共检测到47种成分,这与朱宁等对苦楝枝条挥发物成分进行检测得到11种化合物的结果存在明显差异,这可能一方面与前处理方法不同有关,一种是采用动态顶空吸附法,一种是顶空-固相微萃取,动态顶空吸附法在吸附和解吸过程可能造成样品组分的丢失;另一方面也可能与选择的苦楝枝条不同有关,许多研究表明,同种不同源的树木在挥发性化学成分的组成类别和含量上有明显差异[ 5 ]。

苦楝枝、叶中以d-柠檬烯、桧烯和β-月桂烯为主要成分的单萜挥发性和以双环大根香叶烯为主的倍半萜化合物占了较高比重,其次乙醇是枝条和叶片中含量最高的挥发物。刘博等指出大部分蛀干性害虫都是依赖寄主挥发性气味才寻找寄主,这样进行取食、产卵定位[ 6 ];Yasui等认为倍半萜物质在星天牛远距离定位配偶过程中发挥着作用[ 7 ];黄金水等用乙醇为溶剂得到的苦楝枝叶浸提物进行星天牛近距离引诱试验取得了较好效果,并认为苦楝树中具有活性的引诱成分为醇类和芳香族化合物[ 3 ]。因此,可以尝试用乙醇、d-柠檬烯、双环大根香叶烯、桧烯、β-月桂烯为主要化合物作为星天牛植物源引诱剂进行田间引诱试验。

苦楝树是一种对星天牛较为理想的诱饵树[ 3 ],星天牛在室外观察还是室内取食试验都喜欢咬食苦楝的枝条、嫩梢或者叶柄,但即使在极度饥饿的情况下也很少咬食叶片,这可能跟枝、叶的挥发物成分存在显著差异有关;另一个原因也可能是枝、叶中的非挥发性物质差异很大,大量关于苦楝树引诱天牛的研究主要围绕其枝叶的挥发性成分,彭瀚等指出非挥发性物质能显著激发星天牛取食[ 4 ]。

对苦楝枝叶成分进行检测分析从而寻找有效的植物源引诱剂是防治星天牛的有效手段,特别是遭受星天牛危害严重的有机食用林产品基地有更迫切的需求,本试验虽然在引诱成分上得出了一定的结论,但是各成分之间如何配比及田间引诱效果还有待进一步探索研究。

参考文献

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