环境昆虫学报2021, 43 (1)： 48-59
Journal O Environmental Entomology
http ： 〃hjkcxb. alljournals. net
dol ： 10. 3969/j. iin 1674 -0858. 2021.01.6
刘敏，刘宇杰，付宁宁，徐强，刘玉山，任利利，骆有庆.7种松树挥发物分析及其主要菇烯类物质对红脂大小蠹行为选择的影响[J].
环境昆虫学报，2021, 43 （1）： 48 -59.
7
分析及 要 类物质对
红 选择的 丨
刘 敏，刘宇杰，付宁宁，徐 强，刘玉山，任利利，骆有庆"
（北京林业大学，北京100083）
摘要：入侵种红脂大小蠹在我国逐渐向北扩散至内蒙古和辽宁等地（同时在林间发现，相对于油松Paus tabuliformis ，其更偏好危害樟子松Pinue sylvestris var. mongolica 0本文主要分析我国7种松树挥发性物质以及新发
生 大小蠹对其中主要物质的 择。本研究采用动 空 一一质谱联用技术（GC-
MS ），对7种松树树干木段挥发性有机化合物（VOCs ）进行采集和分析，包括油松、樟子松、华山松Paus
armandi f 白皮松 Pfus bungeana 、马尾松 Pinus massoniana 、红松 Pinus koraiensis 和落叶松 Laric gmelini i o 在此基础
上参考以往研究中与红脂大小 关的化合物，选择 种挥发物中7种主要 类化合物：（1R ）-（ +） e -E 烯、"+）-3E 、（-）E-E 烯、月 、（S ）-（-）-柠 ，菇品油
，通 制十通道 仪器
试验，分析 大小蠹在不同浓度的化合物刺激下的 择 （GC-MS 结 表明，7种 放化合
物中
类、醇类、酮类、醛类、酯类、酸类、 芳 8类化合物在内的54种 合物，其中 类
合 对 最高（念奴娇过洞庭翻译
分分析及聚类分析结果表明，
大小蠹以往偏好寄主油松与 好寄 的挥
发
似度最高，（+） -3E 特有的挥发 质，
于 种；4种 害寄 种（油松、樟子
松、白皮松和华山松）挥发性物质相似，均含有高比例的—E 烯，同时有烯、柠檬烯、菇品油烯。选择上述
6种合物及月 （华山、白皮松中共有的 类化合物）
择 （结 示，受害寄 种中
有烯以及油松、 中的特征性挥发物质（+）-3E 对雌虫具有明显的 作用，低浓度（-）-柠檬烯
（10" mg/mL ）对雄虫具有吸引作用；低浓度（10Tmg/mL ）月桂烯对雌虫以及中浓度（107mg/mL ）茨烯对雌
雄成虫具有刺激性（
述，本研究证明
大小蠹的寄 择 趋性与寄
挥发物的组 有
关。本试验结果将有助于 挥发物对 大小 好寄主选择的影响， 发 大小蠹的 剂
和趋避剂以应用于其防治。
关键词： 大小蠹；寄主树种；挥发物；烯桂类成分；行为反应
高铁能不能带酒中图分类号：Q968. 1 ； S433 文献标识码：A 文章编号：1674 -0858 （2021） 01 -0048 -12
Analysie of volatilee from ven conifre species and effects of main terpenois on the behavior respons of Deedroctonus valees
LIU Min , LIU Yu-Jic ，FU Ning-Ning , XU Qiang , LIU Yu-Shan ，REN Li-Li ，LUO You-Qing * * （Beijing
基金项目：国家自然科学基金（31870642）；北京市科技计划项目（Z191100008519004）；国家重点研发计划项目（2018YFD0600200） 作者简介：刘敏，女，1996年生，山西人，硕士研究生，从事有害生物化学生态学研究，E-mail ： *****************
*通讯作者Author for COTrepondence ：骆有庆，男，博士，教授，主要研究方向为林木钻蛀性害虫生态调控和林业外来有害生物防控，E - mala ： ******************
Recelved ： 2020 -02 -04；
Accepted ： 2020 -05 -14
Forestiy University ，Beijing 100083， China ）
Abstract : The invasive species ，Dendroctonus valens LeContc has graduaty spread northward in China to
炸蚕蛹的做法Inner MongoUn and Liaoning Provinca recently. At tha sama time ，il was found that D . 7olene prefeved
to
1刘敏等：7种松树挥发物分析及其主要菇烯类物质对红脂大小蠹行为选择的影响49
damage lica ehan P.tabula ormis.This pape emainey expeo eed eheeoeaeiee organic compounds(VOCs)of ven conifer tree Wunks and t/v behavioral choices of D.valeas in Inner Monyolin Fr their main Koenas volatiles.Tha volatile organic compounds in ven conifer tor Wunks, including P.tabuLiformis,P.agolica,P.massoaiaaa,P.buageaaa,P.arpaadi l,P.
^001x50,LaCa gmePai l were collected using dynamic headspaca air-cioulation method-Then t/v constituents and relative contents were identified with yas chromatography-mass spectometo(GC-MS).
Wieh eeeeeenceeoehecompoundeeaeed eoehebehaeioeoe D.valens in peeeiousudies,een compounds with o/aKyy high contents((1R)-(+)-<#-pinenv,(+)-L-carena,(-)-$-pinenv,myoena,teoinol, (S)Q Q-Zmonena,camphena)were lected.Self-mada behavioral olfactometer was ud Fr behavioral respons tests.GC-MS results showed that tha ven canifCr tree tonk okxsa compounds include a total of54compounds,that belong to olefins,alcohols,ketonas,aldehydes,esters,acids,alkanas,and aeomaeics.Amongehoeighecompound geoups,ehegeoup oeoeeeinswahehighe.Thepeincipae componeneanaeysisand ceueeanaeysiesueesshowed ehaeehesimieaeieyoeeoeaeieesbeeween ehepeeeious preferred host P.pCulpormis and tha new preferred host P.cf,v agolica was tha highest,and (+)-C-pinena was their unique volatile substance,tha content of camphena was higher than other tree species.Tha v olatile OTganic compounds of tha Fur host species(P.Pbulporpls,P.sylvesPls,P.
buageaaa,P.armaadi l)of D.valeas were similar.They all contained a high popoCion of <#-pinenv,$-pi
nena,limonene,teoinCenv.Wa lected tha above six compounds and myoena(terpenes compounds common in P.armaadl and P.buageaaa)Fr behavior tests.Behavioral respon results showed that$-pinena and(+)-3-pinena had obvious a/raction tv femala adu/s,and low-concantration(10Q my/mL) limonene had Wtractivv eCect on males.Low concentration(10Q my/mL)myoena was ijitatiny to femalas and medium-Cevei(10Q my/mL)camphena was ijim/ny to mala and femala adults.In summao,wa concluded that tha host lectivite of D.valeas was related to tha composition and content of tha Wunk vvlatiles.Tha results of this expeCmenl would help to understand tha inFuencas of plant volatiles on tha ho7epeeeeeenceoe D.valen4and eueeheedeeeeopingeheaeeaceaneand eepeeeneageneoe D.valen.
Key WO s I s:Deadroctowus valeas；conifCr species;volatiles;teoenois;behavioral respon
红脂大小蠹Deadroctoaus raleas LeConta，又称强大小蠹，属鞘翅目Coleoptera小蠹科Scolytidav，原产于北美洲，传入我国后，对油松Plus tabulifownp造成严重危害，是一种重大的外来入侵生物。红脂大小蠹在北美洲原产地分布在北纬15°-55°，包括美国、加拿大和墨西哥、洪都拉斯和危地马拉（苗振旺等，2000；高宝嘉等，2003；Yen et at.,2005）。在原产地属于次期性害虫，主要侵害长势衰弱或被其他病虫害危害过的树木（潘杰等，2011），受害针叶树包括松科的松属PimuS'云杉属Pdea、黄杉属Pudotsuga、冷杉属Abies和落叶松属LaCa等35种以上的针叶树（赵建兴等，2008）（
目前，已知红脂大小蠹在我国的分布地区包括山西、陕西、河北、河南、北京等省（市）的大部分区域，以及甘肃、辽宁、内蒙古等省的个别县市（常宝山等，2001；苗振旺等，2001；刘满光等，2004；贾洪敏等，2008）。红脂大小蠹传入我国后转为初期性害虫，主要侵害胸径10cm以上或树龄超过30年的健康油松（闫争亮等, 2004；潘杰等，2011；Sun et al，2013）。在山西还发现其危害白皮松Pmus buageaaa，偶见侵害华山松Piaus arcaadi i Franch、云杉Pdea meyeC、樟子松Piaus agofca（张历燕等，2002；Yen et al.，2005；赵建兴，2006），但因危害不严重未引起重视。2017年，在内蒙古赤峰市喀喇沁旗旺业甸林场40年生的樟子松与油松混交林内，我们发现樟子松受红脂大小蠹的严重危害，而油松受害相对较轻，红脂大小蠹优先选择樟子松。
红脂大小蠹在我国属高危险有害生物，分析该虫在新的分布地偏好为害寄主发生变化的原因及潜在的受害寄主，对于其防控具有重要意义（寄主挥发物在红脂大小蠹的行为选择中起重要作
50环境昆虫学扌&Journal g Environmental Entogology43
用，从树木中释放出来的挥发物可以为小蠹提供长距离和/或短距离的信息素，并且在某些情况下，可以协同小蠹的聚集信息素发挥作用（Erbilgin et al.,2000;Millar and Borden,2000; Chen et al.,2013）（Schlytar等提出了小蠹寄主选择依次经历栖境、寄主树种、寄主个体3个水平的抉择（Schlytar and Birgersson,1999）。而无论栖境抉择或树种抉择，红脂大小蠹都需要依靠寄主释放的话烯类挥发物对
寄主做出判断（段焰青等, 2006；姚剑等，2011）o以往我国相关研究围绕油松展开，在新发生地其偏好寄主发生变化，寄主挥发物对红脂大小蠹的吸引作用是否也发生变化有待研究。本文选择我国7种主要的针叶树（包括油松、樟子松、华山松、白皮松、马尾松、红松、落叶松）展开试验。根据上述文献资料及我们前期调查红脂大小蠹在野外的危害情况，本文将7个树种划分为三类：（a）主要危害及偏好危害树种：油松、樟子松；（b）受害且未造成大面积死亡的树种：华山松、白皮松；（c）尚未发现受害的树种：马尾松、红松、落叶松。采集7种树种木段的挥发性物质进行分析，筛选其中主要话烯类化合物进行红脂大小蠹的行为选择反应。以期明确寄主树种主要挥发性物质对新侵入地区内红脂大小蠹的吸引作用，为理解植物挥发物对红脂大小蠹寄主选择偏好的影响奠定基础。
1材料与方法
1.1供试寄主树种
本试验中7个树种的采集地点详见表1（在不同的采集地点，选取胸径15cm、长势较好的健康松树，伐倒后截为1m长的木段，对木段两端进行封蜡保湿，装入防水密封包装袋中运输至内蒙古赤峰市黑里河林场。
1.2供试虫源
试验所用的红脂大小蠹，均采自内蒙古赤峰市宁城县黑里河林场油松林，采集后通过是否可以听到其摩擦发声辨别雌雄（闫争亮等，2004；Liu etao,2006），分性别放置在养虫盒内，供给新鲜油松树皮韧皮部饲养。养虫盒存放于温度250、相对湿度55%、光周期为14L：10D的光照培养箱内，以备嗅觉行为研究。
表1供试树种知己的诗句
Table1Tree species for testing
树种Species采集地lrta河北承德围场
油Prnus abulroormrs内蒙古黑里河林场马尾松Pfus massoniana河南信阳
白皮Prnusbungeana河北定州
华山松Pfus armandi i辽宁本溪Prnuskorarensrs辽宁本溪
落叶松Larif gmelinii辽宁本
1.3树干挥发物的收集鉴定
采用动态顶空气体法收集7种寄主树种的树干挥发物，在待测松树木段距底端20-75cm处采集。将树皮表面附属物清理干净，用聚乙烯食品级烘烤袋（406mm X444mm,Reynolds, Rlchmond，VA）好密封，有
TenaxTA（60j80mesh，Supeaco，Beaeeonte，DE，USA）的钢制密封管作为吸附管，通过聚四氟乙烯（PVC）软管链接收集袋和吸附管。使用QC-1S大气采样仪（北京市劳动保护科学研究所）将袋内空气抽走，泵入活性炭过滤后的净化空气，气体流量为500mL/min，密闭循环采气120min。每种寄主树种随机采集3段重复。
在北京林业大学大型仪器中心，将采集好的吸附管经热脱附吹扫捕集-气相色谱-质谱联用仪（TCT气C/MS,PE,CP4020-Lraca2000/voyager；Peekln Eamee；Flnnlgan，TheemoQuest，San Jo，CA,USA）分析，色谱条件：毛细管柱Elite -5ms，载气（Ha）流速2mL/min，柱长30叫内径0.32mm，膜厚0.25!m，采取两级程序升温方法，初始温度400保持2min，第1级升温速率为6°C/min升至1800保持0min；第2级升温速率150/min，至2700保持3min，共用时34.33min；质谱条件：溶剂延迟1min，扫描质核比范围29~500amu。采用TurboMass Var6.4.2软件，通过NIST2017谱图库检索，结合人工读图解析挥发物的组成成分。
1.4红脂大小蠹对不同挥发物的行为选择
根据GC-MS分析结果并参考以往研究结果，选择相对含量较高的7种化合物作为刺激样品于室内进行红脂大小蠹的行为选择试验，以正己烷作为溶剂，将7种化合物单体分别稀释为3个浓度
1刘敏等：7种松树挥发物分析及其主要祜烯类物质对红脂大小蠹行为选择的影响51
梯度：10-"、10「2 和 1 my/mL (张龙娃等，2009；蕾蕾，2010)。试验所用化合物及纯度：(1R )- (+ ) F-C 烯(98%), (90%), (-) F-F 烯(94%)，月 (90%), ( + ) Q-Q (95%),
(S )QQ -柠
(95%), 品油烯(85%)，以上
品均采购自Sigma 试剂公司(美国)(根据Ren 等的方法，使用 制聚心远地自偏
乙烯双
十通道行为仪测定
大小蠹的 择 :
(Ren ei al. , 2017 )o 该行为仪具有10个平行的测
c盘整理
道，每个测道的 末端各插入 200 pL 的滤 芯 ,
内装有60 pL 不同树种挥发物
的正己 液，
内为60 pL 正己烷作
为对照。 滤的湿润空
QCYS 大
仪(北京市劳动保 学研究所)以500 mLnnn 的流速进入 择仪的各个末端。通尼康D810机(日本)实拍 学测试存储为视频后，使用实时轨迹记录系统Etho vision
XT 14.0 ( Noldus Infounation Technology , the Netherlands)识别并分析，统计30 min 内
虫移动的总距离及在各区带停留的时间。 仪中
雌虫和雄虫各放入5头，在7种物质不同浓度条件各测试1
组试验，每组试验完
换实验组和对照组的通
，共重复6组。
1.5数据分析
通
离子流峰面积归一化方法定量，计算
挥发物的相对
。使用Duncan 检验分析挥发性
质 与 大小蠹移动总距离的差 ，采
用t 检验分析 大小蠹在 择实验中在各区
带的停留时间的差 。所有数据采用SPSS Statistics 18. 0 (IBM ，美国) 统 分析，使用
pCsm 8. 0 ( Graphpad Software ，美国)绘制图形。
2结果与分析
2.1 7种植物的挥发性物质分析
通过GC-MS 分析，从7种针叶树的挥发物气
品中 测 类、醇类、酮类、醛
类、酯类、酸类、
芳 8类 合物在内
的54种化合物。其中 类化合物23种，在7个
种中相对 均为最大(图1 )(
中共鉴
定出35种 合物，
类14种，相对百分 为
50.1%; 油 中 鉴定 34 种 合 , 类
13种，相对百分
47. 9% ；马
中共鉴定出
35 种 合 , 类 16 种, 对百 分 73.8%；白皮松中共鉴定出29种化合物，
类
13种，相对百分 84.9%，华山 中共鉴定出
24 种 合 ， 类 14 种， 对百 分
85.3%； 中 鉴定 37 种 合 ， 类 19 种， 对百分
69.8%；
鉴
定 合 37 种， 类 16 种，
对百分
量 38.9%。
U
二
S 6
总-s H W W
红松 落叶松
P. koraiensis 乙 gmelinii
马尾松 ------
P. massonian
'
白皮松
金刚座-丨
P. bungeana 樟子松
油松
华山松
P. armandii
P. sylvestris P. tabuliformis
一滴眼泪B 组
V
组
/
A2丫
组
A V
组
1图1不同寄主树种8类挥发物相对含量
Fig. 1 Relative contents of eight types of volatiles in dJferent tree species
52环境昆虫学扌& Journal g Environmental Entogology 43
利用平方欧式距离一组之间的链接法对7种 树种的挥发 统聚类分析，在距离>12 :
且<13处将其分
(A B )；在距离>
9并且<11处，可将A 分为A1和A2组(图2)o 通 分分析将7种 种挥发物分为3组，与系统聚类分析结 致，
水平轴对总
挥发物的 率为33.7%，垂直轴的 率为
20.1% (图3 )o a 类主要受害树种 油松归为A1组，b 类 种华山松、白皮 c 类未发
害树种中的马
A2组，c 类树种中的、
B 组。
A 组5个树种挥发物的共同特征是含有高比例 的—气烯(22.3% ±6.12%、26.55% ±1.31%、
53.62% ±6.69%、16.89% ±2.23%、11.36% +
6. 18%)，共有的 类化合 、$-气烯、柠 、祜品油烯。同 发现，A1组中#气 烯(22.3% ±6.12%、26.55% ±1.31%)及茨烯
(2.49% ±0.5%、3.17% ±0.4%)的比例显著高
于 B 组(&86% ±1.07%、9.41% ±2.56%)和(0、
1.32% ±0.52% )(P<0. 05 )o 除此之外，A1 组两
树种中共有的 类化合 (+)气气 ，A2组 月 (以数据见表2( 择述7 种化合物：(
1R )气+)气-气烯，(-)气-气烯，月
，(+)-3气 ，(S )-(-)-柠
、话品油烯、
大小蠹的
(—气烯、-气烯
柠 的构型
以往研究结 择(王
等，2006； 龙娃等，2009； 海波，2010； 大
风等，2013)O
2.2行为选
性分析
2.2.1红脂大小蠹在不同物质不同浓度刺激下的
移动距离
在30 min 内，红脂大小蠹在不同浓度7种化
合物刺激下的总移动距离如表3所示。随着月桂
(A2组特征性挥发物)浓度的升高，
大小蠹
雌虫的移动距离呈 趋势(P<0.05)；在相
同浓度的月 刺激下，
大小蠹雌雄成虫的
移动距离存在差异，在10 -4 mg/mL 的月 刺激
，雌虫移动距离
于雄虫(P<0.05)，
在
1 mgjmL 的月
刺激 ， 雌虫移动距离
于雄虫(P < 0. 05 )。另外，在10 -2 mg/mL 的茨烯
刺激下，雌雄成虫的移动距离均
于其余对
组(P<0.05)，在10-4 mg/mL 的 刺激下，雄
虫的移动距离 于雌虫(P<0. 05)(
合
对红脂大小蠹总移动距离的影响不
(
f
M
參
i
摻
w
摻
摻
繇捋捋捋拧总n
100.00
90.0080.00
o
o o
o o o o o o 7 6 50040.0
w
4UQ4TIOO
Q A R E
13H
(*)*铤
翼0020.0
樟子松 油松 马尾松 白皮松 华山松 红松 落叶松
P. sylvestris P. tabuliformis P. massonian P. bungeana P. armandii P. koraiensis L. gmelinii
树种Tree species
10.00
0.00
E3 烯姪Olefins
S 酯类Esters
趣醇类Alcohols
期酸类Acids
闊酮类Ketones 觀醛类Aldehydes O 烷桂Alkanes
圈芳香怪Aromatics
图2 7种松树树干挥发物聚类分析图
Fin- 2 Cluster analysis of volatiles from the trunks of 7 tree
species
