靳澤榮,張金桐
(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)生態(tài)研究所,山西太谷030801)
HS-SPME&GC-MS分析三裂繡線(xiàn)菊葉片的揮發(fā)性物質(zhì)
靳澤榮,張金桐
(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)生態(tài)研究所,山西太谷030801)
虎榛子(Ostryopsis davidiana)是櫟黃枯葉蛾Trabala vishnou gigantina的一種重要寄主,而三裂繡線(xiàn)菊(Spiraea trilobata L.)是與虎榛子比鄰而生卻不被櫟黃枯葉蛾為害的非寄主植物。為了研究這種現(xiàn)象,以三裂繡線(xiàn)菊為研究對(duì)象,利用固相微萃取-氣相色譜質(zhì)譜法(HS-SPME&GC-MS)分析其葉片的揮發(fā)性物質(zhì),通過(guò)面積歸一法計(jì)算出各成分的相對(duì)含量。結(jié)果表明,從三裂繡線(xiàn)菊葉片中共鑒定出39種化學(xué)成分,其中,醇類(lèi)5種,占36.10%;酯類(lèi)化合物15種,占53.60%;萜烯類(lèi)化合物6種,占6.02%;烷烴類(lèi)化合物3種,占0.12%;其他類(lèi)化合物10種,占1.37%。此結(jié)果可為櫟黃枯葉蛾植物源驅(qū)避劑的開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)。
三裂繡線(xiàn)菊;HS-SPME&GC-MS;揮發(fā)物
三裂繡線(xiàn)菊(Spiraea trilobata L.)屬于薔薇科Rosaceae繡線(xiàn)菊屬Spiraea,小枝細(xì)瘦,開(kāi)展,葉片近圓形,傘形花序具花15~30朵。苞片線(xiàn)形或倒披針形,萼筒鐘狀,花瓣呈倒卵形,蓇葖果開(kāi)張,花柱頂生稍?xún)A斜,具直立萼片。花期5—6月,果期7—8月。生于多巖石向陽(yáng)坡地或灌木叢中,海拔450~2 400 m,具有極強(qiáng)的生活力,是一種具有觀(guān)賞價(jià)值的灌木樹(shù)種。虎榛子是食葉性害蟲(chóng)櫟黃枯葉蛾的重要寄主之一。近年來(lái),該蟲(chóng)對(duì)虎榛子危害日趨嚴(yán)重,其幼蟲(chóng)輕則吃光葉片,僅剩枝干,致使虎榛子如火燒一樣,重則使虎榛子林成片枯死[1],嚴(yán)重影響樹(shù)勢(shì)與果實(shí)產(chǎn)量,對(duì)我國(guó)的生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。
然而,我們發(fā)現(xiàn)其野生種與虎榛子往往比鄰而生,但當(dāng)虎榛子發(fā)生櫟黃枯葉蛾病蟲(chóng)害時(shí),三裂繡線(xiàn)菊往往不受絲毫影響。因此,為了研究這種現(xiàn)象,對(duì)三裂繡線(xiàn)菊進(jìn)行了揮發(fā)物的收集與鑒定。
植物揮發(fā)物是指從植物的葉、花、果等表面散發(fā)出來(lái)的多種微濃度的揮發(fā)性次生物質(zhì),一般被認(rèn)為是一些沸點(diǎn)小于340℃,分子量小于250的物質(zhì)[2]。這類(lèi)物質(zhì)具有一定的“氣味”,可以作為化學(xué)通訊物質(zhì)在植物與植物及植物與昆蟲(chóng)之間起重要的“溝通”作用[3-4]。
目前,揮發(fā)物的提取方法主要有水蒸汽萃取法、超臨界流體萃取法、吹掃捕集法以及頂空固相微萃取法等[5-7]。與其他常用的揮發(fā)物提取方法相比,HS-SPME具有簡(jiǎn)便、快速、經(jīng)濟(jì)安全等優(yōu)點(diǎn),極大地提高了分析檢測(cè)效率,被廣泛用于植物揮發(fā)物的提取。
本研究利用HS-SPME萃取三裂繡線(xiàn)菊葉片的揮發(fā)性物質(zhì)并通過(guò)GC-MS分離鑒定,為進(jìn)一步探究揮發(fā)物在櫟黃枯葉蛾的寄主選擇等過(guò)程中的作用奠定基礎(chǔ)。
1.1 材料
供試材料為新鮮三裂繡線(xiàn)菊樹(shù)葉,于2016年6月上旬在山西省太谷縣國(guó)營(yíng)林場(chǎng)內(nèi)采集。
1.2 儀器設(shè)備
氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀:TRACE1300-TRACE ISQ(美國(guó)ThermoScientific);SPME萃取頭:50/30μm DVB/CAR/PDMS。
1.3 方法
1.3.1 揮發(fā)物萃取稱(chēng)取20 g取新鮮樹(shù)葉,剪碎放入氣質(zhì)聯(lián)用儀配套專(zhuān)用的容量為50 mL的固相微萃取萃取瓶,擰緊瓶蓋立即進(jìn)行HS-SPME&GC-MS分析,樣品振蕩吸附程序:40℃震蕩10 min,萃取頭250℃解吸10 min,吸附30 min,解吸5 min。氣相升溫程序和質(zhì)譜設(shè)置與吸附劑吸附法一致[8-11]。
1.3.2 色譜和質(zhì)譜分析條件
氣相色譜條件:高純氮?dú)鉃檩d氣,無(wú)分流進(jìn)樣,毛細(xì)管柱為T(mén)G-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm,5%苯基甲基聚硅氧烷),色譜升溫程序設(shè)定為80℃保持2min,然后以4℃/min的升溫速率升至180℃,再以10℃/min的升溫速率升至240℃,恒溫5min;進(jìn)樣口和檢測(cè)器溫度設(shè)為250℃[12-15]。
質(zhì)譜條件:質(zhì)譜電離方式為電子轟擊離子源(EI源),電子能量為70 eV,掃描質(zhì)量范圍30~500 m/z,速度0.2 sec/scan,傳輸線(xiàn)溫度280℃,四級(jí)桿溫度150℃,離子源溫度280℃。質(zhì)譜圖采用NIST(MSSearch 2.0)標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行全掃描模式掃描,用計(jì)算機(jī)檢索定性質(zhì)譜圖中各色譜峰對(duì)應(yīng)的物質(zhì),根據(jù)相似度給出可能的物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)[16]。
利用HS-SPME萃取三裂繡線(xiàn)菊葉片的揮發(fā)物并利用GC-MS分離鑒定,結(jié)果表明,三裂繡線(xiàn)菊葉片中共鑒定出39種揮發(fā)性物質(zhì),主要由醇類(lèi)、酯類(lèi)、萜烯類(lèi)、烷烴及其他類(lèi)化合物等5大類(lèi)化合物組成。其中,醇類(lèi)物質(zhì)5種,相對(duì)含量占36.10%,以反-2-己烯-1-醇為主;酯類(lèi)化合物15種,占53.60%,以反-2-己烯酯為主;萜烯類(lèi)化合物6種,占6.02%,以羅勒烯為主;烷烴類(lèi)化合物3種,占0.12%;其他類(lèi)化合物10種,占1.37%(表1)。
表1 三裂繡線(xiàn)菊葉片的揮發(fā)物組成
從單獨(dú)的揮發(fā)物組分來(lái)看,反-2-己烯酯在三裂繡線(xiàn)菊葉片相對(duì)含量最高,達(dá)到50.86%;其次為反-2-己烯-1-醇,相對(duì)含量占35.14%;其余物質(zhì)在該葉片中含量則較少。
在這些化合物中,酯類(lèi)化合物相對(duì)含量最高,其次為醇類(lèi)化合物,烷烴類(lèi)化合物相對(duì)含量較少。
HS-SPME是一種簡(jiǎn)便、快速的收集揮發(fā)物的方法,且具有經(jīng)濟(jì)、安全、選擇性好、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn),集采樣、萃取、濃縮、進(jìn)樣于一體,對(duì)樣品純化、富集后,可直接與GC-MS聯(lián)用,大大提高了檢測(cè)效率[17-18]。本研究采用HS-SPME&GC-MS方法對(duì)三裂繡線(xiàn)菊葉片的揮發(fā)物進(jìn)行解析,共鑒定出39種化合物,可以分成5大類(lèi),其含量依次為酯類(lèi)化合物>醇類(lèi)化合物>萜烯類(lèi)化合物>其他類(lèi)化合物>烷烴類(lèi)物質(zhì)。
三裂繡線(xiàn)菊是一種常見(jiàn)的觀(guān)賞類(lèi)灌木,野生物種常與虎榛子比鄰而生?;㈤蛔邮菣迭S枯葉蛾的主要寄主,近年來(lái),在我國(guó)多地暴發(fā)櫟黃枯葉蛾蟲(chóng)害,對(duì)虎榛子造成了巨大的危害,但與其比鄰而生的三裂繡線(xiàn)菊往往不受為害。研究表明,在植物與昆蟲(chóng)協(xié)同進(jìn)化過(guò)程中,植物氣味化合物調(diào)節(jié)控制著昆蟲(chóng)的多種行為,植物釋放的特定揮發(fā)性氣味物質(zhì)能夠誘導(dǎo)昆蟲(chóng)產(chǎn)生驅(qū)避等行為[19]。如肉桂醛存在于多種植物的揮發(fā)物中,對(duì)煙草甲[20]等多種昆蟲(chóng)都具有驅(qū)避作用。此結(jié)果可為進(jìn)一步研究櫟黃枯葉蛾的植物源驅(qū)避劑提供依據(jù)。
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Analysis of Volatile Components fromSpiraea trilobataL. Leaves Using HS-SPME&GC-MS
JINZerong,ZHANGJintong
(Institute ofChemical Ecology,Shanxi Agricultural University,Taigu 030801,China)
Ostryopsis davidiana is an important host plant of Trabala vishnou gigantina,while Spiraea trilobata L.is a non-host plant which is adjacent to Ostryopsis davidiana and is not affected by Trabala vishnou gigantina.To reveal the phenomenon,leaves of Spiraea trilobata L.were analyzed by HS-SPME&GC-MS and the relative content of each component was determinated by area normalization.The results showed that 39 chemical composition were detected and identified including5 Alcohol compounds(36.10%), 15 Ester compounds(53.60%),6 Terpene compounds(6.02%),3 Alhane compounds(0.12%)and 10 other compound(1.37%).The result mayprovide basis for developingplant-derived repellents ofTrabala vishnou gigantina.
Spiraea trilobata L.;HS-SPME&GC-MS;volatile component
10.3969/j.issn.1002-2481.2017.05.14
S685.99
:A
:1002-2481(2017)05-0729-03
2016-12-20
高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)科研基金項(xiàng)目(20131403110004)
靳澤榮(1991-),女,山西洪洞人,在讀碩士,研究方向:生物信息化學(xué)。張金桐為通信作者。