杜秀娟 付丽娇 郑华 徐芳

(山西林业职业技术学院,太原,030009) (中国林业科学研究院资源昆虫研究所) (北京林业大学)

桃花(Prunuspersica(L.) Bats)，起源于中国西部，现已遍布南北半球温带地区[1-2]，分布于北纬23°～45°寒冷地区[1]，花早期与晚期桃花耐低温和雾气能力强[3]。花辐射对称，单生或多生，萼片5个，花瓣5个离生，白色、水粉色、红色，雄蕊发育影响桃花结实率与品质[4]。

桃花挥发性物质吸引昆虫传粉与授粉，促进桃花结实[5-8]，也释放次生代谢化合物防御花取食者[9-10]。植物挥发性物质是植物重要次生代谢产物[11]，包括醇、醛、酮、有机酸、酯、萜烯化合物、较复杂含氮和烃类化合物[12-14]。桃花挥发性物质已采用固相微萃取(SPME)和毛细管气相色谱-质谱(GC-MS)分析；2008年，分析出桃花主要成分以二十三烷和十六烷为主，质量分数接近25%；桃芽成分为十五烷，质量分数高于10%[15]。采用顶空固相微萃取(HS-SPME)和气相色谱-质谱(GC-MS)分析了桃树4个栽培品种挥发性成分[16]。昆虫访花与取食花朵影响花挥发性物质，叶斑蝥咬食的干燥花瓣水蒸气蒸馏挥发油GC-MS得率较未被咬食明显增高，斑蝥(丽斑芫青Mylabrisspeoiosa)采食对芍药(Peaonialactiflora)花瓣的挥发性成分组分影响不大，但是其质量分数会有所变化[17]；而且传粉后矮牵牛(Petunia)花的苯甲酸甲酯释放具有一定变化规律[18]。可推测访桃花昆虫的丰富度、多度与多样性反应桃树生长情况同时，也影响桃花挥发性物质释放。

1 研究区概况

研究地海拔高度1 280～1 289 m，温度9～31 ℃，湿度27%～48%，降水概率5%～90%，日照时间2～12 h，风力2～3级，紫外线强度弱到很强，气压1 002～1 016 Pa，日出时间05:00—5:52，日落时间19:06—19:53。阳坡桃树186棵，南面为紫叶小檗(Berberisthunbergii)修剪球，东北方位有一段红宝石海棠(Malusmicromalus)。阴坡桃树169棵，西面为杏树(Armeniacavulgaris)，南面为柳树(Salixmatsudana)。

2 研究方法

2.1 桃花挥发性物质测定

2.1.1 仪器

采样袋，食品一级40 cm×28 cm；QC-1S型大气采样仪(北京市劳动保护研究所)；TurboMatrix 50全自动热脱附(ATD)及Clarus 600气相色谱/Clarus 600T质谱联用仪(美国Perkin Elmer公司)，图谱识别采用TurboMass 5.4.2。

2.1.2 挥发性物质采集

2015年4月29日，阳坡与阴坡各选定2棵样树，每棵样树采样2个桃花枝，一个上坡端，另一下坡端。食品一级采样袋罩于盛花期活体桃花枝，采样袋系口处桃花枝用脱脂棉缠绕(2 cm×0.2 cm×3 cm)；6 cm玻璃管支持进气与出气硅胶管，外用脱脂棉缠绕；将采样袋开口处覆在桃枝与进、出气管外缠绕脱脂棉部位；脱脂纱布(1 cm×8 cm)将采样管、桃花枝与采样袋固定(图1)。排空采样袋内气体，冲入适量经活性炭过滤空气，每桃花枝采样10 min。

图1 桃花枝挥发性物质采样方法图

2.1.3 挥发性物质ATD/GC-MS测样

热脱附进样：载气(横流模式)流速为2.0 mL·min-1；一级热脱附温度(样品管温度)260 ℃，加热10 min；一级热脱附过程中冷阱温度-30 ℃；一级至二级热脱附过程中冷阱升温40 ℃·s-1；二级热脱附温度300 ℃，保持5 min；热脱附方式：进口分流，一般吹干，时间1 min；脱附流量25.00 mL·min-1；入口分流流量10.00 mL·min-1；出口分流流量20.00 mL·min-1。色谱分离条件为色谱柱，Elite-5 MS毛细管柱(30 m×0.32 mm，0.252μm)；程序升温，40 ℃保持2 min，以6 ℃·min-1升至180 ℃，保持0 min，再以15 ℃·min-1升至270 ℃，保持3 min。质谱检测条件为离子源温度220 ℃；接口温度250 ℃；扫描质荷比范围(m/z)：29～600 amu。

所得离子流(TIC)图中各有效峰经TurboMass软件检索桃花挥发性物质分析时比对标准谱库NIST08，结合保留时间与相关化学经验明确成分，桃花挥发性物质化合物质量分数采用峰面积归一化法计算。

2.2 访花昆虫

2015年4月18日到6月7日，定点定树采样。阴坡与阳坡每块样地选定5棵样树。每棵样树拍照采样3个桃花枝，观察照片识别访桃花昆虫。统计4月25日访桃花昆虫群落特征指数。

2.3 数据统计分析方法

采用SPSS 23.0软件的LSD多因素方差分析(Univariate ANOVA)统计桃花挥发性物质质量分数差异。

Jaccard相似性系数(q)：

q=c/(a+b-c)。

式中：q为相似性系数(当0≤q≤0.25时，桃树桃花挥发性物质极不相似；当0.25

Patrick丰富度指数(R)：R=S(S表示物种数)。

多度指数(A)：A=N(N表示物种个体数)。

Shannon-Wiener多样性指数(H′)：

H′=-∑PilnPi，Pi=Ni/N。

式中：Pi为第i物种的个体比例；Ni为第i物种个体数；N为统计群落所有物种个体数。

采用双变量相关性分析统计4月29日桃花挥发性物质的种类与4月25日访桃花昆虫的丰富度、多度、多样性指数的相关性。

3 结果与分析

3.1 桃花挥发性物质

3.1.1 桃花挥发性物质特有成分与优势成分

通过测定分析得出，桃花挥发性物质20种，阳坡挥发性物质多于阴坡；相同坡向，阳坡高海拔处多，阴坡低海拔处与高海拔处相同(表1)。主要为醇、醛、萜烯、烃和酯类物质。醇类4种，阳坡高海拔桃树产生最多(4种)，阴坡低海拔桃树最少(1种)；醛类4种，阳坡产生3种，阴坡产生2种，为己醛和癸醛；萜烯类5种，阳坡桃树产生5种，阴坡产生1种，是甲苯；烃类6种，阳坡4种，阴坡5种，阴、阳坡桃树都产生十二烷、十四烷和十五烷，十三烷只有阴坡高海拔样树产生，是特有挥发性成分。

每块样地桃树都产生特有挥发性成分和优势成分，阳坡高海拔桃花的特有挥发性成分最多(9种)，为2-丙基-1-庚醇、二甲基-苯乙醇、3-甲基丁醛、庚醛、乙苯、对二甲苯、苯乙烯、苯乙酮、3-乙基-甲基-庚烷；其次为阴坡低海拔桃树(2种)，为癸醛和十六烷；阳坡低海拔和阴坡高海拔桃树都是1种，分别为棕榈酸异丙酯和十三烷。优势成分6种，醇类、醛类、萜烯类和烃类都有优势成分，2-乙基-1-己醇在阳坡低海拔桃树挥发最多，但与其他样地桃树的差异不显著(p>0.05);己醛、甲苯阳坡高海拔桃释放量最高(p<0.05);十二烷和十四烷样树间差异不显著(p>0.05);阳坡高海拔样树十五烷与其他样地桃树差异显著(p<0.05)。

3.1.2 不同桃树挥发性物质相似性

由表2可知，桃花挥发性物质，阳坡低海拔与阴坡高海拔桃树相似性系数最高(q=0.778)，极相似。阳坡高海拔与阴坡低海拔样树相似性系数较低(q=0.333)，中等不相似；也与阳坡低海拔、阴坡高海拔桃树中等不相似(q=0.412)。阴坡低海拔桃树与阳坡低海拔、阴坡高海拔桃树挥发性物质中等相似(q=0.600)。

不同坡向桃花酯类极不相似性或相似性不存在，醇类、醛类、萜烯类和烃类都有相似性。醇类与醛类相似性大体相同，阳坡高海拔与阴坡低海拔的醇类或醛类极不相似(q=0.250)；阳坡高海拔与阳坡低海拔、阴坡高海拔的醇类或醛类中等不相似(醇类q=0.500，醛类q=0.333)，阴坡低海拔也与阳坡低海拔、阴坡高海拔中等不相似(q=0.500)；阳坡低海拔与阴坡高海拔极相似(q=1.000)。萜烯类与烃类不同桃树相似性系数都只有2种，萜烯类不同桃树间极不相似或极相似，烃类都中等相似。

表1 不同坡向桃花挥发性物质成分

注：表中数据为平均值±标准差；同行不同字母表示在0.05水平存在显著差异；—表示不存在。

表2不同坡向桃花挥发性物质、醇、醛、萜烯、烃类及酯类的相似性系数

坡 向挥发性物质醇类醛类萜烯类烃类酯类阳坡高海拔/阳坡低海拔0.4120.5000.3330.2000.7500阳坡高海拔/阴坡高海拔0.4120.5000.3330.2000.600—阳坡高海拔/阴坡低海拔0.3330.2500.2500.2000.600—阳坡低海拔/阴坡高海拔0.7781.0001.0001.0000.7500阳坡低海拔/阴坡低海拔0.6000.5000.5001.0000.7500阴坡高海拔/阴坡低海拔0.6000.5000.5001.0000.600—

注：—表示不存在。

3.2 不同坡向桃花挥发性物质对访花昆虫的化学响应

阳坡桃花挥发性物质种类比阴坡多(p<0.05)(阳坡，(12.00±5.66)种；阴坡，(8.50±0.71)种)，阳坡有虫访桃花枝15个，阴坡4个(表3)。访桃花的优势昆虫6种(图2)，阳坡有意大利蜜蜂(Apismellifera)、中华蜜蜂(Apiscerana)、毛跗黑条蜂(Anthophoraplumipes)、拟黑多刺蚁(Polyrhachisvicina)、角额壁蜂(Osimiacornifrons)、凹唇壁蜂(Osimiaexcavata)，阴坡为中华蜜蜂和凹唇壁蜂。采用n/(2-1)与n/(2+1)(n为虫访桃花枝值)划分阳坡15个虫访桃花枝，得到先7个和后8个花枝两个访桃花昆虫群落的特征指数，以及先8个和后7个花枝两访桃花昆虫群落的特征指数；两种方式划分阳坡桃花枝统计的访桃花昆虫群落的丰富度有显著差异(p<0.05)(n/(2-1)划分花枝，3.00±1.41；n/(2+1)划分花枝，3.50±0.71)，多样性显著不同(p<0.05)(n/(2-1)划分花枝，0.68±0.39；n/(2-1)划分花枝，0.84±0.15)，但多度大体相同(表3)(n/(2-1)划分花枝，14.50±10.61；n/(2+1)划分花枝，14.50±9.19)。n/2划分阴坡4个花枝得出先、后各2个花枝两个访桃花昆虫群落的指数，多度指数高(3.50±2.12)，多样性低(0.25±0.35)，丰富度中等(1.50±0.71)。

A.意大利蜜蜂；B.中华蜜蜂；C.毛跗黑条蜂；D.拟黑多刺蚁；E.角额壁蜂；F.凹唇壁蜂。

由表3可知，桃花挥发性物质种类与阳坡(n/(2-1)和n/(2+1)划分)、阴坡(n/2划分)虫访桃花枝访花昆虫群落的指数都有双变量相关性响应。阳坡挥发性物质种类与阳坡访桃花昆虫丰富度、多度、多样性指数分别呈极显著负相关(p<0.01)，也与阴坡的丰富度、多度和多样性呈极显著负相关(p<0.01)。阴坡挥发性物质种类与阴坡的访桃花群落特征指数均呈极显著正相关(p<0.01)，也与阳坡的丰富度、多度、多样性指数呈极显著正相关(p<0.01)。

表3 不同坡向桃花挥发性物质种类与访花昆虫群落丰富度、多度、多样性指数相关性

注：** 表示在0.01水平上极显著相关;阳坡虫访花枝7/8表示先7个和后8个花枝两个访桃花昆虫群落；阳坡虫访花枝8/7表示先8个和后7个花枝两个访桃花昆虫群落；阴坡虫访花枝2/2表示先、后各2个花枝两个访桃花昆虫群落。

4 结论与讨论

桃花挥发性物质阳坡多于阴坡，相同坡向阳坡高海拔处桃花挥发性物质多，阴坡高海拔处桃花挥发性物质与高海拔处相同；阳坡光照强与温度高，影响桃花枝释放的挥发性物质种类[19]。昆虫访花影响花释放挥发性物质的量以防御取食者和引诱天敌[17,20]。桃花释放挥发性3-甲基丁醛、己醛、庚醛与癸醛4种醛类，而植物叶子释放醛类的挥发性物质可以防御害虫取食[21]；4月29日，一旦有昆虫访问桃花，桃花开始释放醛类或醛类的释放量升高，因为，斑蝥咬食的新鲜芍花瓣释放苯甲醛和苯乙醛的量增加[17]；也可能是采样时，桃花枝叶子产生的挥发性物质成分，叶子产生的醛类挥发性物质可以降低害虫的数量[21]。桃花释放的挥发性物质有3-乙基-甲基-庚烷、十二烷、十三烷、十四烷、十五烷、十六烷6种烃类物质；烃类物质“能产生令人愉快的气味”[22]，桃花释放的6种烃类物质应部分是引诱昆虫访桃花的成分。叶片产生萜烯类挥发性物质不影响害虫的危害[21]，ATD-GC/MS分析出红树植物桐花(Aegicerascomiculatum)优势挥发性萜烯类有毒[23]，桃花产生的某些萜烯类可能是防御物质。利用桃花释放特有和引诱强挥发性物质，选取挥发物引诱桃树传粉昆虫，促进植物物种分化和健康生长[24]。

桃花共有挥发性物质体现不同桃树的相似程度。阳坡高海拔与阴坡低海拔样树挥发性物质种类相似性系数较低(q=0.333)，中等不相似；阳坡高海拔处光照充足，桃花释放的挥发性物质种类最多，而阴坡低海拔样树释放的挥发性物质种类少[19]，高海拔香山极香罗勒(Ocimumbasilicum)叶挥发性物质成分也高于低海拔海南大学园艺园林学院基地的[25]。阳坡高海拔样树释放的挥发性物质种类最多，与低海拔样树挥发性物质中等不相似(q=0.412)；在阳坡放养访花昆虫时，应在高海拔处。阴坡高海拔与低海拔样树挥发性物质种类中等相似(q=0.600)，在阴坡高、低海拔处都可放养访花昆虫。

植物释放的挥发性物质与取食昆虫种群具有相关性，蓟属Cirsium花的香味随传粉者的访花昆虫群落丰富度的升高而增加[26]；而且，松针挥发性物质与马尾松毛虫(Dendrolimuspunctatus)的爆发(假设为多度)频率具有相关性[27]。另外，访花传粉者物种影响所访花种群释放挥发性物质种类[28]。测定昆虫访过的桃花释放的挥发性物质的种类与质量分数，确定放养访花昆虫的量来促桃花健康生长。阳坡挥发性物质种类与访桃花昆虫丰富度、多度、多样性指数呈极显著负相关，阳坡桃花枝所处的光照、温度等气候条件好[29]，访桃花的昆虫种类较多，很容易就被传粉与授粉，当有昆虫访问时，桃花枝将减少释放挥发性物质的种类与质量分数，趋避访问桃花枝的昆虫；也可能释放醛类或萜烯类物质趋避一部分昆虫访问[9-10]。让桃花枝处于一个易于授粉的良好生理生化状态。阴坡挥发性物质种类与访桃花昆虫丰富度、多度、多样性指数呈极显著正相关，阴坡的光照与温度等气候条件差[29]，当不定量昆虫访桃花枝时，一旦有虫访问时，桃花枝尽可能的释放挥发性物质，以吸引访花昆虫的访问，为其传粉与授粉创造条件。