【新疆云杉枝条及针叶挥发性化合物固相微萃取GC-MS分析】 云杉 针叶

　　摘要：采用固相微萃取技术，提取新疆云杉（Ｐｉｃｅａ ｏｂｏｖａｔａ Ｌｅｄｅｂ．）枝条及针叶的挥发性物质，利用气相色谱－质谱联用技术（ＧＣ－ＭＳ）进行鉴定。结果表明，新疆云杉枝条及针叶的主要挥发性物质为萜烯类化合物。其中枝条挥发物中含有４４种化合物，主要包括α－蒎烯（４４．９７％，ｍ／ｍ，下同）、莰烯（17．44％）、石竹烯（８．９８％）、Ｄ－柠檬烯（７．３５％）、α－水芹烯（４．72％）、醇类化合物（６．４２％）等，以及少量的芳香烃类化合物、�、茚、烯烃和烷烃类化合物。针叶挥发物中含有４７种化合物，主要包括１Ｒ－α－蒎烯（３４．３１％）、莰烯（２２．７２％）、酯类化合物（７．６８％）、萘类化合物（５．４８％）、茨醇（３．７８％）以及少量的芳香烃类化合物、蒽、烯烃和烷烃类化合物。
　　关键词：新疆云杉；挥发性化合物；固相微萃取；气质联用
　　中图分类号：Ｓ７９１．１８９文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）14－2950-04
　　
　　Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｉｎ Ｂｒａｎｃｈ ａｎｄ Ｎｅｅｄｌｅ ｏｆ Ｐｉｃｅａ ｏｂｏｖａｔａ ｂｙ ＳＰＭＥ－ＧＣ－ＭＳ
　　
　　ＺＨＡＯ Ｗｅｉ，ＳＨＩ Ｒｕｉ－ｊｉｅ，ＸＩＥ Ｓｈｏｕ－ａｎ，Ｌ?� Ｓｈｕ－ｊｉｅ，ＳＯＮＧ Ｘｉａｏ－ｂｉｎ，ＧＵＯ Ｘｉｎ－ｒｏｎｇ
　　（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ａ＆Ｆ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ ７１２１００，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）
　　
　　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｖｏｌａｔｉｌｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｆｒｏｍ ｂｒａｎｃｈ ａｎｄ leaf ｏｆ Ｐｉｃｅａ ｏｂｏｖａｔａ ｗｅｒｅ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ｂｙ ｓｏｌｉｄ ｐｈａｓｅ ｍｉｃｒｏ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ． Ｔｈｅｉｒ ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｇａｓ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ－ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ（ＧＣ－ＭＳ）． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ terpenoid ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｗｅｒｅ ｔｈｅ main ｖｏｌａｔｉｌｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｉｎ ｂｒａｎｃｈ ａｎｄ ｎｅｅｄｌｅ ｏｆ Ｐｉｃｅａ ｏｂｏｖａｔａ． Ｆｏｒｔｙ－ｆｏｕｒ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｖｏｌａｔｉｌｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｗｅｒｅ ｆｏｕｎｄ ｉｎ ｂｒａｎｃｈ， ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ α－ｐｉｎｅｎｅ （４４．９７％， ｍ／ｍ， ｔｈｅ ｓａｍｅ ｂｅｌｏｗ）， ｃａｍｐｈｅｎｅ （17．44％）， ｃａｒｙｐｏｈｙｌｌｅｎｅ （８．９８％）， Ｄ－ｌｉｍｏｎｅｎｅ （７．３５％）， α－ ｐｈｅｌｌａｎｄｒｅｎｅ （４．72％）， ａｌｃｏｈｏｌ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ （６．４２％）， ｅｔｃ．， ａｎｄ ａ ｓｍａｌｌ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ａｒｏｍａｔｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄ， ｓｕｃｈ ａｓ ａｚｕｌｅｎｅ， ｉｎｄｅｎｅ， ｏｌｅｆｉｎ ａｎｄ ａｌｋａｎｅ． Ｆｏｒｔｙ－ｓｅｖｅｎ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｖｏｌａｔｉｌｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｗｅｒｅ ｆｏｕｎｄ ｉｎ the ｎｅｅｄｌｅ， ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｗｅｒｅ １Ｒ－α－ｐｉｎｅｎｅ （３４．３１％）， ｃａｍｐｈｅｎｅ （２２．７２％）， ｅｓｔｅｒ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ （７．６８％）， ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ （５．４８％）， ｂｏｒｎｅｏｌ （３．７８％）， ｅｔｃ．， ａｎｄ ａ ｓｍａｌｌ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ａｒｏｍａｔｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄ， ａｎｔｈｒａｃｅｎｅ， ｏｌｅｆｉｎ ａｎｄ ａｌｋａｎｅ．
　　Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｐｉｃｅａ ｏｂｏｖａｔａ Ｌｅｄｅｂ．； ｖｏｌａｔｉｌｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄ； ｓｏｌｉｄ ｐｈａｓｅ ｍｉｃｒｏ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ； ＧＣ－ＭＳ
　　
　　新疆云杉（Ｐｉｃｅａ ｏｂｏｖａｔａ Ｌｅｄｅｂ．）又称西伯利亚云杉，是寒温针叶林的主要建群种之一，在我国主要分布在阿尔泰山西南坡。该树种是我国重要的乡土树种之一，其树体挺拔秀美，适合城市绿化；木材韧性较强、材质细、纹理直，亦可供建筑、土木工程、细木加工等使用，有良好的生态效益和经济效益。近年来新疆云杉虫害频发，尤其是以小蠹科和天牛科为主的部分植食性昆虫通过取食云杉树干和根部对其造成危害，导致大量寄主树木死亡，对生态环境和经济利益造成了巨大的损害。植食性昆虫对寄主植物所释放的挥发性物质敏感，通过挥发性物质进行定向，借此找到一定距离之外的寄主植物，继而利用信息素召唤同伴对寄主树木进行群集攻击［１］。早期对于新疆云杉的研究，大多集中于城市绿化、引种试验和真菌病害等方面［２－５］，难以解释害虫与树木的互作关系，因此有必要对新疆云杉的挥发物进行定性分析，为进一步研究新疆云杉挥发物对害虫的引诱聚集机制提供前期科学基础。
　　固相微萃取（Ｓｏｌｉｄ－ｐｈａｓｅ ｍｉｃｒｏ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ，ＳＰＭＥ）技术是近年来发展起来的一种采样新技术，已广泛应用于环境以及植物等生物样品的采集［６］，特别适合萃取含量极少的挥发、半挥发性物质，这种方法集采样、萃取、浓缩、进样于一体，无需有机溶剂，操作快速简单，有着十分广阔的应用前景［７］。本实验用固相微萃取技术提取了新疆云杉枝条及针叶的挥发物，并对二者进行分析、比较，为找到能够引诱害虫的有效成分及综合利用信息化合物调控害虫行为提供参考。
　　１材料与方法
　　１．１仪器
　　手动固相微萃取（ＳＰＭＥ）进样器和５０／３０ μｍ ＤＶＢ／ＣＡＲ／ＰＤＭＳ萃取头（美国Ｓｕｐｅｌｃｏ公司）；ＴＲＡＣＥ ＤＳＱ ＧＣ－ＭＳ联用仪（美国Ｆｉｎｎｉｇａｎ公司）；ＤＢ－ＷＡＸ（３０ ｍｍ×０．２５ ｍｍ×０．２５ μｍ）弹性石英毛细管柱（美国Ａｇｉｌｅｎｔ公司）。
　　１．２材料
　　采集于陕西秦岭沣峪林场引种的受云杉八齿小蠹侵害的新疆云杉枝叶。
　　１．３前处理
　　称取粉碎样品１ ｇ，置于１５ ｍＬ样品瓶中，加盖密封，放入３０ ℃水浴中平衡１０ ｍｉｎ，将老化好的固相微萃取器插在样品瓶上，吸附４０ ｍｉｎ后拔出，插入气相色谱仪进样口，于２５０ ℃解析５ ｍｉｎ。
　　１．４ＧＣ－ＭＳ分析条件
　　使用前先将固相微萃取的萃取头在气相色谱仪的进样口２５０ ℃老化１ ｈ。程序升温４０ ℃，保持２．５ ｍｉｎ，以５ ℃／ｍｉｎ升至２００ ℃，再以１０ ℃／ｍｉｎ升至２４０ ℃，保持５ ｍｉｎ；进样口２５０ ℃；传输线２３０ ℃；载气为Ｈｅ，流速１．０ ｍＬ／ｍｉｎ；不分流进样。电离方式ＥＩ，７０ ｅＶ；离子源温度２５０℃，质量扫描范围３５～４００ ａｍｕ；发射电流１００ μＡ，检测电压１．４ ｋＶ。各组分经过ＮＩＳＴ０２标准谱库检索，按面积归一化法计算含量。
　　２结果与分析
　　２．１枝条主要挥发性成分的ＧＣ－ＭＳ分析结果
　　新疆云杉枝条的挥发性成分ＧＣ－ＭＳ分析总离子图见图１。实验共鉴定出４４种化合物（表１），所鉴定出的化合物相对含量占其总量的１００％。其挥发性成分主要为α－蒎烯，总量为４４．９７％；其次是莰烯，总量为17．44％；醇类化合物7．55％；芳香烃类化合物０．５２％；此外还有少量的�、茚、酮类、烯烃和烷烃类化合物。萜烯类化合物总量达到了８４．２５％，是新疆云杉枝条挥发物的主要成分。
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　　新疆云杉针叶的挥发性成分ＧＣ－ＭＳ分析总离子图见图２。共鉴定出４７种化合物，见表１，所鉴定出的化合物相对含量占其总量的１００％。其挥发性成分主要为１Ｒ－α－蒎烯，总量为３４．３１％；其次是莰烯，总量为２２．７２％；酯类化合物７．６８％；萘类化合物５．４８％；醇类化合物４．０５％；芳香烃类化合物２．９２％；此外还有少量的醚类、烯烃和烷烃类化合物。萜烯类化合物总量为６６．４９％，同样是新疆云杉针叶挥发物的主要成分。
　　３讨论
　　本实验采用固相微萃取和ＧＣ－ＭＳ分别对新疆云杉枝条和针叶的挥发性化合物进行了提取、分离和鉴定，共鉴定出挥发性化合物７５种。结果表明新疆云杉枝条和针叶挥发性成分主要为萜烯类化合物，其中枝条挥发物含４４．９７％ α－蒎烯，针叶挥发物含３４．３１％ １Ｒ－α－蒎烯，并且α－蒎烯是相对较早挥发出的化合物。枝条和针叶共有挥发性化合物１６种，但各组分含量有较大差异。新疆云杉枝条特有挥发性化合物２８种，含量最高的为（１Ｓ－桥）－醋酸－１，７，７－三甲基－［２．２．１］双环庚烷－２－醇（４．１３％）；针叶特有３１种，含量最高为１，７，７－三甲基－双环［２．２．１］庚－２－醋酸酯（７．３２％）。另外，较常见的寄主挥发物，如莰烯，柠檬烯，水芹烯，石竹烯等在两个样品中均被检出。
　　刘景英［８］通过对阿尔泰山系松类油脂挥发油的化学成分分析发现单萜化合物同样是新疆云杉松脂的主要成分，其α－蒎烯含量为５６．４％。通常α－蒎烯被看作是寄主挥发物中对植食性昆虫具有较强引诱作用的重要物质，如在红脂大小蠹、松纵坑切梢小蠹、云杉八齿小蠹和一些天牛类中相继发现α－蒎烯的存在［９－１１］。研究表明，α－蒎烯对云杉八齿小蠹和纵坑切梢小蠹有强烈吸引作用［１２，１３］。另外，某些挥发性化合物如３－蒈烯和α－蒎烯能够增大其他蠹虫的外激素对强大小蠹的引诱作用［１４］，进一步为阐明树－虫互作机制奠定了基础。但α－蒎烯是否为新疆云杉引诱害虫的主要物质还需要进一步的诱虫实验进行探明，以及α－蒎烯如何与其他挥发性化合物共同作用等问题也还需要进一步的研究。
　　陈鹏等［１５］通过对挪威云杉幼树韧皮部挥发性物质的测定发现，挪威云杉幼树不同部位（主干上部与下部）韧皮的挥发性物质的组分虽然相同，但相对含量不同，刺激松树皮象寻找寄主的准确取食部位。另外云杉挥发性化合物的含量也会随着环境条件和生长阶段的不同发生变化，对害虫产生不同的引诱效应，研究表明衰老的树木或已受危害的树木更容易引诱一些“次期型”小蠹而遭受虫害［１６］。本实验仅测定了受云杉八齿小蠹侵害的新疆云杉枝条及针叶的挥发物成分，结果相对单一，为了进一步明确寄主挥发物对害虫的引诱机制，应扩大采样面积、增加采样部位、对不同树龄和生长状态的寄主挥发物成分进行全面分析，从而为深入研究新疆云杉挥发物对害虫的引诱聚集机制提供基础数据。
　　
　　参考文献：
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