全 文 ：第 49 卷 第 11 期
2 0 1 3 年 11 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 49，No. 11
Nov．，2 0 1 3
doi:10．11707 / j．1001-7488．20131112
收稿日期: 2013 － 04 － 16; 修回日期: 2013 － 08 － 02。
基金项目: 中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金“重要林木有害生物种间关系及其种群成灾机制”(CAFRIFEEP201102) ;引
进国际先进林业科学技术项目“重大林业食叶害虫信息素分析及缓释技术引进”(2013 － 4 － 60)。
* 孔祥波为通讯作者。
落叶松八齿小蠹对聚集信息素和寄主挥发性
萜烯成分的电生理响应*
陈大风1 李叶静1 孔祥波1 张 真1 王鸿斌1 焦相杰2
段瑞龙2 陈 洁2 李继峰3
(1. 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所 国家林业局森林保护学重点实验室 北京 100091;
2. 内蒙古自治区克什克腾旗广兴林场 克什克腾 025350; 3. 内蒙古自治区克什克腾旗大局子林场 克什克腾 025350)
摘 要: 采用顶空吸附采样法采集落叶松八齿小蠹 3 种寄主(华北落叶松、兴安落叶松和长白落叶松)树干和针
叶的萜烯类挥发物，用正己烷洗脱后经手性气相色谱及质谱进行定性定量分析，同时采用触角电位仪和气相色
谱 －触角电位仪联用技术分析落叶松八齿小蠹对聚集信息素成分和寄主单萜类成分的选择性和敏感性。共鉴定
出 12 种挥发性单萜烯成分，其中，S － ( － ) － α － 蒎烯、R － ( + ) － α － 蒎烯、3 － 蒈烯、R － ( + ) － β － 蒎烯和 S －
( － ) － β －蒎烯的含量占 80%以上。3 －蒈烯，S － ( － ) － α － 蒎烯、( + ) － 柠檬烯、γ － 萜品烯和萜品油烯均表现
出 EAD 活性。另外，对伞花烃也有强烈的 EAD 信号，但在健康树体挥发物中未检测到该成分。落叶松八齿小蠹雌
雄成虫对聚集信息素成分( － ) －小蠹烯醇有强烈的 EAD 活性，但是对( + ) －和( － ) －小蠹二烯醇表现出不同的
EAD 响应现象。落叶松八齿小蠹雌雄成虫触角对 EAD 活性萜烯成分及聚集信息素成分的检测阈值是 0. 1 μg，而
不同成分的饱和水平存在差异。最后讨论了寄主萜烯挥发物和小蠹虫聚集信息素之间的相互关系。
关键词: 落叶松; 落叶松八齿小蠹; 聚集信息素; 单萜烯; 敏感性; 触角电位; 气相色谱 －触角电位联用仪
中图分类号: S718. 7 文献标识码: A 文章编号: 1001 － 7488(2013)11 － 0089 － 09
Olfactory Reception of Conspecific Aggregation Pheromone and Host
Volatile Terpenes by Asian Larch Bark Beetle，Ips subelongatus
Chen Dafeng1 Li Yejing1 Kong Xiangbo1 Zhang Zhen1 Wang Hongbin1 Jiao Xiangjie2
Duan Ruilong2 Chen Jie2 Li Jifeng3
(1 ． Key Laboratory of Forest Protection of State Forestry Administration Research Institute of Forest Ecology，
Environment and Protection，CAF Beijing 100091; 2 ． Guangxing Forest Farm of Keshiketeng Qi of
Inner Mongolia Keshiketeng 025350; 3 ． Dajuzi Forest Farm of Keshiketeng Qi of Inner Mongolia Keshiketeng 025350)
Abstract: Terpenes volatiles from the stem barks and needles of Dahurian larch ( Larix gmelinii)，Prince Rupprecht
larch ( Larix principis-rupprechtii)，and Korean larch ( Larix olgensis)，which are common hosts in the range of Ips
subelongatus in northeastern China，were entrapped by dynamic headspace collection technique，and then the hexane
elution of the volatiles was analyzed by chiral gas chromatography (GC) and GC-mass spectrometry (MS) in order to
identify components of the volatiles． Totally 12 monoterpenes was identified，which are mainly consists of S-( － )-α-
pinene，R-( + )-α-pinene，3-carene，R-( + )-β-pinene，and S-( － )-β-pinene accounting for more than 80% of the
total collected monoterpenes． Furthermore，the olfactory sensitivity and selectivity of I． subelongatus to synthetic host
volatiles were assayed by a coupled gas chromatograph-electroantennographic detector (GC-EAD) and electroantennogram
(EAG) ． The olfactory responsiveness to S-( － )-α-pinene，3-carene，( + )-limonene，γ-terpinene，and terpinolene was
assessed in GC-EAD analyses． In addition，p-cymene also elicited a strong EAD response，but it was not detected from
the headspace volatile of healthy trees in the chiral GC analyses． As for the aggregation pheromone components，the
strongest EAD response was obtained with ( － )-ipsenol on both female and male antennae，however，different EAD
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response patterns to ( + )-and ( － )-ipsdienol on male and female antennae were observed in the GC-EAD analyses． The
thresholds of EAG responsiveness to synthetic monoterpenes and aggregation pheromones were 0. 1 μg，but the saturation
levels of different compounds were different． Finally，we discussed the relationship of host volatiles and aggregation
pheromone of bark beetles．
Key words: larch; Ips subelongatus; aggregation pheromone; monoterpenes; sensitivity; EAG; GC-EAD
落叶松八齿小蠹 ( Ips subelongatus)属鞘翅目
( Coleoptera ) 象 甲 科 ( Curculionidae ) 小 蠹 亚 科
(Scolytinae)齿小蠹属 ( Ips)，是危害落叶松 ( Larix
spp． )的重要蛀干害虫，主要危害衰弱木、风倒木和
火烧木。该虫猖獗成灾时，也危害健康的活立木，可
导致森林大面积死亡，对落叶松人工林或天然林造
成巨大危害(于诚铭，1992; Zhang et al．，1992)。在
我国东北地区，落叶松八齿小蠹寄主主要有兴安落
叶松(L． gmelinii)、长白落叶松( L． olgensis)、华北落
叶松 ( L． principis-rupprechtii ) 和日本落叶松 ( L．
kaempferi)等(章士美等，1996)。虽然落叶松八齿
小蠹与欧洲落叶松齿小蠹( I． cembrae)的寄主与地
理分布不同，但由于外部形态非常相似，因而在
2000 年以前欧洲昆虫学家认为两者是同种异名。
到 2001 年，Stauffer 等(2001)通过线粒体 DNA 细胞
色素氧化酶 I 基因(COI)标记分析，发现落叶松八
齿小蠹欧洲种群和亚洲种群 COI 基因序列存在
4. 3%的差异，因此将亚洲种群定为不同于欧洲种群
的一个独立物种，即 I． subelongatus。
欧洲落叶松齿小蠹主要以 ( － ) － 小蠹烯醇、
( + ) －小蠹二烯醇和 3 －甲基 － 3 －丁烯 － 1 －醇作
为聚集信息素成分，实现种内信息交流( Stoakley et
al．，1978; Francke et al．，1983); 但是成虫后肠微量
成分单萜醇( amitinol)对 3 组分的聚集信息素有显
著的增效作用(Kohnle et al．，1988)，而低释放剂量
的 3 －甲基 － 3 －丁烯 － 1 －醇也是提高诱捕量的关
键因子( Zhang et al．，1995)。Zhang 等(2000)鉴定
了落叶松八齿小蠹的聚集信息素成分，发现东北地
区落叶松八齿小蠹后肠提取物中除了含有欧洲落叶
松齿小蠹的 3 种主要聚集信息素成分外，还含有 6
种微量腺体成分(2 －苯基乙醇、香叶醇、小蠹烯酮、
小蠹二烯酮、桃金娘烯醇和马鞭草烯酮)，腺体成分
中不含有欧洲落叶松齿小蠹的微量有效成分
Amitinol。Zhang 等(2007)进一步研究了落叶松八
齿小蠹对来自寄主、非寄主和成虫释放的信息化学
物质的电生理和行为活性。结果表明: 落叶松八齿
小蠹对成虫腺体成分小蠹烯醇和小蠹二烯醇有
EAD 反应，对寄主成分 α － 蒎烯，β － 蒎烯和对伞花
烃有 EAD 反应; 对非寄主成分如正己醇、顺 － 3 －
己烯 － 1 －醇、反 － 3 －己烯 － 1 －醇、反 － 2 －己烯 －
1 －醇、1 －辛烯 － 3 －醇、3 －辛醇、里哪醇、香叶基丙
酮和苯乙醇有 EAD 反应; 内蒙古野外诱捕试验表
明小蠹烯醇对落叶松八齿小蠹雌雄均有强烈的吸引
力(Zhang et al．，2007)。Song 等(2010)在我国东北
吉林和内蒙古地区利用落叶松八齿小蠹的聚集信息
素成分 (小蠹烯醇、小蠹二烯醇和 3 － 甲基 － 3 －
丁烯 － 1 －醇)进行野外诱捕试验，发现 3 － 甲基 －
3 －丁烯 － 1 －醇无引诱效应，( － ) － 小蠹烯醇在内
蒙古克什克腾旗及( － ) － 小蠹烯醇和( + ) － 小蠹
二烯醇混合物在吉林省净月潭公园表现出强烈的引
诱活性，说明落叶松八齿小蠹不同地理种群对聚集
信息素的响应可能发生了分化。
寄主植物挥发物在小蠹虫寄主定位和产卵繁殖
等行为中发挥了重要作用。利用健康木和衰弱木挥
发性化学成分的差异，小蠹虫能从寄主树种中识别
抗性较弱、易于攻击和定殖的衰弱木作为繁殖材料
(Byers et al．，1987)。我国东北地区主要分布着兴
安落叶松、长白落叶松和华北落叶松，为揭示落叶松
八齿小蠹寻找寄主和聚集行为机制，笔者分析了 3
种落叶松单萜类挥发物的差异以及落叶松八齿小蠹
对单萜类化合物和聚集信息素的电生理活性，进一
步探索饵木引诱落叶松八齿小蠹的作用机制，为落
叶松八齿小蠹的饵木防治技术提供科学指导。
1 材料与方法
1. 1 落叶松八齿小蠹及落叶松挥发性萜烯成分的
采集
落叶松八齿小蠹寄主挥发性成分的采集地点、
日期及寄主种类信息见表 1。
利用大气采样仪(QC － 1 型，北京劳动保护研
究所生产)和采样管 ( Chrompack，Φ 0. 6 cm × 16
cm)对落叶松树干和针叶挥发性萜烯成分进行动态
顶空采集。每根采样管填充 150 mg 吸附剂 Porapak
Q(50 － 80 目，购自 CNW Techonologies)，采样前采
样管在 200 ℃高温条件下氮气保护老化 2 h，采样管
两端用铝箔纸封口，装到保温桶中带到采样地点。
落叶松树干和枝叶用聚乙烯袋包裹 ( Toppits  ，
35 cm × 43 cm，klippan，Sweden)，采样管通过特氟
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第 11 期 陈大风等: 落叶松八齿小蠹对聚集信息素和寄主挥发性萜烯成分的电生理响应
龙管连接到大气采样仪的进气口，采样气流为 0. 5
L·min － 1，采集时间为 1 h。每个采样地点选取 6 株
胸径为 20 cm 左右的落叶松分别进行树干采样和针
叶采样( n = 3)。采集后的吸附管用铝箔纸封闭管
的两端，放到冰盒中带回实验室。室内用色谱纯的
正己烷洗脱，4 mL 洗脱液在微弱的氮气流下浓缩到
1. 5 mL，置于 － 20 ℃冰箱中备用。
落叶松八齿小蠹成虫采集于辽宁省抚顺市温道
林场的风倒木或衰弱木上，放到储有少许树皮的离
心管中带回实验室，保存在 6 ℃冰箱内备用。
表 1 实验材料采集地、寄主和采集日期信息
Tab． 1 The information of locality，host，and collection date of analyzed materials
寄主 Host 采集地点 Collection site 地理位置 Geographic location 采集日期 Date
大铺子林场 Dapuzi forest farm
河北省平泉县 Pingquan County，Hebei(41°20 N，118°43 E;
ALS: 520 m)
2011 － 06
华北落叶松
L． principis-rupprechtii 广兴林场
Guangxing forest farm 内蒙古克什克腾旗
Keshiketeng Qi，Inner Mongolia(42° 35 N，
117°34 E; ASL: 1 267 m)
2012 － 07
黄 岗 梁 林 场 Huanggangliang
forest farm
内蒙古克什克腾旗 Keshiketeng Qi，Inner Mongolia(43° 50 N，
117°31 E; ASL: 1 447 m)
2011 － 08
五 岔 沟 林 业 局 Wuchagou
forestry bureau
内蒙古阿尔山市五岔沟镇 Wuchagou town，Aershan city，Inner
Mongolia(46°46 N，120°18 E; ASL: 783 m)
2011 － 06
兴 安 落 叶 松
L． gmelinii
根 河 生 态 定 位 站 Genhe eco-
locating station
内蒙古根河市 Genhe city，Inner Mongolia(50°54 N，121°31 E;
ASL: 870 m)
2011 － 06
中心林场 Central forest farm
黑龙江省伊春市友好镇 Youhao town，Yichun city，Heilongjiang
(47°49 N，128°48 E; ASL: 319 m)
2011 － 08
迎 门 山 林 场 Yingmenshan
forest farm
黑龙江 省 八 五 五 农 场 855 Farm，Heilongjiang ( 46° 25 N，
130°39 E; ASL: 185 m)
2011 － 08
长 白 落 叶 松
L． olgensis
黄 松 浦 林 场 Huangsongpu
forest farm
吉林省安图县 Antu county，Jilin(42°15 N，128°10 E; ASL:
1 001 m)
2011 － 08
温道林场 Wendao forest farm
辽宁省抚顺市 Fushun city，Liaoning(41°46 N，124°9 E; ASL:
209 m)
2011 － 08
1. 2 化学标准品
本试验中所用的化学标准品来源及纯度见
表 2。其中，碳氢化合物标样是含有 C8 － C40的混标
(AccuStandard，New Haven，CT)，母液浓度 500
μg·mL － 1，使用时稀释成 10 ng·μL － 1。
表 2 化学标准品来源及纯度
Tab． 2 The sources and purities of the synthetic chemical standards
标准品
Standard chemicals
相对分子质量
Relative MW
来源
Source
纯度
Purity(% )
S － ( － ) － α －蒎烯 S-( － )-α-pinene 136 J＆K Chemical 98
R － ( + ) － α －蒎烯 R-( + )-α-pinene 136 ACROS Organics 98
香叶烯 Myrcene 136 ACROS Organics 90
( － ) －莰烯 ( － )-camphene 136 Aldrich 95
( + ) －莰烯 ( + )-camphene 136 Aldrich 97
R － ( + ) － β －蒎烯 R-( + )-β-pinene 136 J＆K Chemical 98. 5
S － ( － ) － β －蒎烯 S-( － )-β-pinene 136 ACROS Organics 98
3 －蒈烯 3-carene 136 ACROS Organics 90
( － ) －柠檬烯 ( － )-limonene 136 Fluka 95
( + ) －柠檬烯 ( + )-limonene 136 Aldrich 97
γ －萜品烯 γ-terpinene 136 ACROS Organics 98
萜品油烯 Terpinolene 136 TCI 85
对伞花烃 p-cymene 134 ACROS Organics 99
( － ) －小蠹烯醇 ( － )-ipsenol 154 Bedoukian Research Inc． 97
( + ) －小蠹烯醇 ( + )-ipsenol 154 Bedoukian Research Inc． 97
( － ) －小蠹二烯醇 ( － )-ipsdienol 152 Bedoukian Research Inc． 97
( + ) －小蠹二烯醇 ( + )-ipsdienol 152 Bedoukian Research Inc． 97
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林 业 科 学 49 卷
1. 3 寄主挥发物的气相色谱 (GC) 和质谱 (GC-
MS)分析
1. 3. 1 GC 分析 落叶松挥发性萜烯成分在 7890A
气相色谱仪(Agilent，Palo Alto，CA，USA)上分析。
氮气作载气(柱头压 10 psi)，无分流进样(0. 75 min
后开阀)，检测器为火焰离子化检测器(FID)。色谱
分析条件是: CycloSil-B 毛细管色谱柱 ( 30 m ×
0. 25 mm i． d． × 0. 25 μm film thickness，J＆W
Scientific，Folsom，CA，USA )，60 ℃ 保持 1 min，以
4 ℃·min － 1升温至 200 ℃，在 200 ℃保持 5 min。进
样口和检测器温度均为 200 ℃。手动进样，从
1. 5 mL的洗脱液中取 1 μL 稀释 10 倍后进样1 μL，
Agilent GC Chemstation ( Rev A． 08. 03 ) 软件采集
数据。
1. 3. 2 GC-MS 分析 落叶松挥发性萜烯成分进一
步在 Finnigan Trace DSQ 质谱仪上分析 ( EI 源，
70 eV，splitless mode)。质谱质量扫描范围是 41 ～
560 u，离子源温度是 220 ℃，灯丝电流是 150 μA。
气相色谱装有 DB － 5MS 毛细管色谱柱 (30 m ×
0. 25 mm i． d． × 0. 25 μm film thickness，J＆W
Scientific，Folsom，CA，USA)，升温程序是 60 ℃保持
1 min，6 ℃·min － 1升温至 220 ℃，保持 20 min。氦气
做载体(1. 0 mL·min － 1 )，进样器温度为 220 ℃，传
输线温度为 250 ℃。
1. 4 触角电位(EAG)和气相色谱 －触角电位联用
(GC-EAD)分析
1. 4. 1 落叶松八齿小蠹对挥发性萜烯成分和聚集
信息素不同异构体的选择性 触角的连接: 用剃须
刀片将落叶松八齿小蠹雄虫或雌虫触角从基部切
下，直接使用导电胶 ( Spectra 360 electrode gel，
Parker Laboratories Inc．，Orange，NJ，USA)将切下
的触角连接到 EAG 的 2 个电极上 ( PRG － 2，
Syntech，Kirchzarten，Germany)。将接好触角的电
极放置到“L”型玻璃管出口端内 2 cm 处。EAG 电
极的外部放大系数为 10 ×，刺激持续 1 s。
萜烯混合物和信息素标准品进行 GC-EAD 分析
时，1 μL 萜烯混合物 (每个样品浓度是 60 ng·
μL － 1)或小蠹烯醇和小蠹二烯醇混合物(每个异构
体浓度是 30 ng·μL － 1 )无分流进样到 HP6890 GC
(Agilent Technologies，Palo Alto，CA，USA)。GC 分
析色谱柱为 CycloSil-B 毛细管色谱柱 ( 30 m ×
0. 25 mm × 0. 25 μm，J ＆ W Scientific，Folsom，
California)，样品在柱尾端经分流器 ( SGE，part #
OSS － 2)1 ∶ 1分流，分流组分一部分到 FID 检测器，
另一部分到 EAD 检测器。GC 分析条件: 起始温度
50 ℃，保持 1 min，以 6 ℃·min － 1的升温速率升到
80 ℃，再以 2 ℃·min － 1的升温速率升到 200 ℃，然
后保持 10 min; 进样口和检测器温度均为 220 ℃ ;
氮气做载气，柱头压为 10 psi。EAD 分析条件: EAD
出口以 500 mL·min － 1的湿润的空气流吹过触角;
EAD 信号通过外部放大器放大 10 ×后记录输出。
1. 4. 2 落叶松八齿小蠹对挥发性萜烯成分和聚集
信息素的敏感性 进行萜烯标准品和聚集信息素标
准品剂量反应关系研究时，将测试化合物的正己烷
溶液以 0. 01，0. 1，1，10，100，1 000 μg的绝对量分
别滴加到巴斯德管中的滤纸条上 ( 0. 5 cm ×
5 cm)，并以正己烷作对照。刺激时每种化合物随
机选取，并由低浓度向高浓度的顺序依次刺激触角，
刺激时间间隔是 50 ～ 60 s，每测试 3 个浓度样品时
就测试 1 次对照，且每根触角接受 3 种化合物的刺
激后就更换新触角。每种萜烯化合物刺激落叶松八
齿小蠹雌雄成虫各 15 头，每头试虫仅用其 1 根触
角。进行触角电位分析时湿润的空气流速为
900 mL·min － 1。
1. 5 数据分析
1. 5. 1 色谱保留指数 系列正烷烃以 10 ng 的量
加入到分析样品中，进行 GC 或 GC － MS 分析，记录
各正烷烃的色谱保留时间，根据下面的公式计算标
准品和分析样品的 Kováts 指数值 (Marques et al．，
2000)。通过与标准品比对色谱保留时间和 Kováts
色谱保留指数鉴定寄主挥发物成分。
KI = 100n + 100 (N － n) ×
tR(unknown) － tR(n)
tR(N) － tR(n)
。
式中:n 和 N 表示鉴定样品色谱峰前面和后面正烷
烃色谱峰具有的碳原子数，tR(n) 和 tR(N) 表示鉴
定样品前面和后面相应碳原子数的正烷烃色谱峰的
保留时间，tR(unknown)表示待鉴定样品色谱峰的保
留时间。
1. 5. 2 寄主挥发性成分定量及统计分析 采用内
标法(庚酯 10 ng·μL － 1 )对寄主挥发性萜烯成分进
行定量，最终换算成每小时的释放量(μg·h － 1 )。寄
主挥发性单萜成分经 SPSS18. 0( IBM，Chicago，IL，
USA)软件进行方差分析，在α = 0. 05的水平下，通过
LSD 进行多重比较分析。
1. 5. 3 触角电位分析 测试样品触角电位的测试
值与对照平均值的差值作为测试样品触角电位的绝
对值。萜烯标准品 EAG 测试绝对值利用 SPSS18. 0
( IBM，Chicago，IL，USA)软件进行方差分析，在
α = 0. 05的水平下，通过 LSD 进行多重比较分析。
落叶松八齿小蠹的检测阈值和饱和水平根据 Sant
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第 11 期 陈大风等: 落叶松八齿小蠹对聚集信息素和寄主挥发性萜烯成分的电生理响应
ana 等(1999)提供的方法进行比较。
2 结果与分析
2. 1 落叶松八齿小蠹 3 种落叶松寄主单帖烯挥发
物分析
3种落叶松主要单帖烯挥发物手性色谱分析结果
见表 3。在 3种落叶松中，针叶和树干的挥发性单萜烯
成分主要是 S － ( － ) － α －蒎烯，R － ( + ) － α －蒎烯，
3 －蒈烯，R － ( + ) － β －蒎烯，S － ( － ) － β －蒎烯。这
5种成分占 3 种树种挥发性萜烯成分的 80%以上，且在
3种落叶松针叶挥发物中差异不显著，而在 3 种落叶松
树干挥发物中仅 R － ( + ) － β －蒎烯和 S － ( － ) － β －
蒎烯差异不显著。另外，大部分针叶挥发性萜烯成分
释放量是树干释放量的 2 ～5倍。
对于 树 干 挥 发 性 萜 烯 成 分，兴 安 落 叶 松
S － ( － ) － α －蒎烯的释放量达到 42. 29 μg·h － 1，与
华北落叶松(14. 19 μg·h － 1 )和长白落叶松 (10. 50
μg·h － 1 )的释放量相比差异显著(P = 0. 02); 而长
白落叶松的 3 －蒈烯释放量(38. 49 μg·h － 1 )与华北
落叶松 (2. 72 μg·h － 1 )和兴安落叶松 ( 7. 58 μg·
h － 1)的释放量相比差异显著 ( P = 0. 01)。另外，
( － ) －莰烯在兴安落叶松针叶和树干中的释放量
均显著高于华北落叶松和长白落叶松的释放量。香
叶烯在长白落叶松针叶和树干中的释放量均显著高
于华北落叶松和兴安落叶松的释放量。
2. 2 落叶松八齿小蠹触角对萜烯和聚集信息素成
分手性异构体的选择性响应
触角电位测试表明，在 100 μg 刺激剂量下，落
叶松八齿小蠹对香叶烯［(1. 15 ± 0. 18) mV，n =
20］、R － ( + ) － β － 蒎烯［(1. 24 ± 0. 16 ) mV，
n = 20］、3 －蒈烯［(1. 06 ± 0. 13) mV，n = 20］和
萜品油烯［(1. 39 ± 0. 13) mV，n = 20］的触角电
位 响 应 值 都 大 于 1 mV，且 差 异 不 显 著
(P ＜ 0. 05) ; 对其他萜烯成分的触角电位响应值
在 0. 32 ～ 0. 96 mV 之间。在 α = 0. 05 的水平下，
LSD 多重比较结果显示，( + ) － 和 ( － ) － 莰烯的
触角电位响应值显著低于其他萜烯物质 ( P ＜
0. 05)，( + ) － /( － ) － 柠檬烯、( + ) － /( － ) －
α －蒎烯及S － ( － ) － β － 蒎烯触角反应值居中，
相互间差异不显著(图 1)。
图 1 落叶松八齿小蠹(抚顺种群)对单萜烯类挥发物 100 μg 刺激剂量的触角电位响应(n = 20，α = 0. 05)
Fig． 1 The EAG responses of I． subelongatus (Fushun population) to monoterpenes at the stimulus load of 100 μg ( n = 20，α = 0. 05)
GC － EAD 测试结果表明，落叶松八齿小蠹雌雄
成虫对 S － ( － ) － α － 蒎烯，3 － 蒈烯，对伞花烯和
萜品油烯 4 种成分均表现出重复性的触角电位响应
(图 2)，反应顺序从强到弱依次是: 对伞花烯，3 －
蒈烯，S － ( － ) － α － 蒎烯和萜品油烯。另外，雄虫
触角对 γ －萜品烯与雌虫触角对( + ) －柠檬烯有时
也表现出弱的 EAD 响应。其他测试的单萜烯成分
均没有 EAD 活性。
落叶松八齿小蠹聚集信息素成分小蠹烯醇和小
蠹二烯醇的 4 个手性异构体 GC-EAD 测试结果表
明，雌雄成虫对 4 个手性异构体的 EAD 响应表现出
一定的差异(图 3)。雄虫对 ( － ) － 小蠹烯醇有很
强的 EAD 活性，对( － ) － 小蠹二烯醇和( + ) － 小
蠹二烯醇也均表现出 EAD 活性。雌虫除了对
( － ) －小 蠹 烯醇 有很 强的 EAD 活性 外，仅对
( － ) －小蠹二烯醇表现出较强的 EAD 活性，而对
( + ) －小蠹二烯醇基本没有 EAD 活性。雌雄成虫
触角对( + ) －小蠹烯醇均没有 EAD 活性。
39
林 业 科 学 49 卷49
表
3
3
种
落
叶
松
树
干
和
针
叶
挥
发
性
萜
烯
成
分
的
手
性
色
谱
分
析
①
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±
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=
4.
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，
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0.
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1
±
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19
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±
14
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3
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38
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，
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±
0．
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±
3．
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F
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2.
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，
P
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0.
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0.
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±
0．
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±
0．
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7.
22
±
2．
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±
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±
0．
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2．
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0．
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0．
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3.
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±
1．
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P
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0.
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0．
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0．
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3.
12
±
1．
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2.
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0.
15
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1.
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±
0．
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F
=
0.
40
，
P
=
0.
67
0.
98
±
0．
78
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5.
76
±
2．
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a
1.
94
±
1．
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2.
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0.
11
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第 11 期 陈大风等: 落叶松八齿小蠹对聚集信息素和寄主挥发性萜烯成分的电生理响应
图 2 落叶松八齿小蠹(抚顺种群)对单萜烯
标准品(50 ng)的 GC-EAD 反应
Fig． 2 The GC-EAD responses of I． subelongatus
(Fushun population) to monoterpenes
1. S － ( － ) － α －蒎烯 S-( － )-α-pinene; 2. 3 －蒈烯 3-carene;
3. 对伞花烃 p-cymene; 4. 萜品油烯 Terpinolene．
2. 3 落叶松八齿小蠹触角对有 EAD 活性的萜烯和
聚集信息素成分的响应敏感性
具有 EAD 活性的 S － ( － ) － α －蒎烯、3 －蒈烯、
对伞花烃、γ －萜品烯和萜品油烯的触角电位剂量 －
反应关系测试表明，这 5 种萜烯成分的触角电位响应
值都是随着刺激浓度的增加而增强，且雌虫的敏感性
高于雄虫(图 4)。落叶松八齿小蠹雌雄成虫对这 5
种单萜烯成分的检测阈值都是 0. 1 μg。雌雄成虫对
γ －萜品烯在 100 μg 刺激剂量下达到饱和水平［雌虫
(1. 33 ± 0. 27)mV，雄虫(1. 28 ± 0. 23) mV］，雄虫
对对伞花烃在 100 μg 刺激剂量下也达到饱和水平
［( 1. 18 ± 0. 23 ) mV ］， 而 雌 雄 成 虫 对
S － ( － ) － α －蒎烯、3 －蒈烯和萜品油烯在 1 000 μg
的刺激剂量下也未达到饱和水平。
落叶松八齿小蠹雌雄成虫对 ( － ) － 小蠹烯醇
和( + ) － 小蠹二烯醇的触角电位剂量反应关系的
研究表明，其对 2 种主要聚集信息素的检测阈值是
0. 1 μg，饱和水平是 100 μg。落叶松八齿小蠹对低
剂量(0. 01 ～ 1 μg)的( + ) － 小蠹二烯醇响应比对
( － ) －小蠹烯醇敏感，而对高剂量(1 ～ 1 000 μg)的
( － ) －小蠹烯醇响应比对( + ) －小蠹二烯醇敏感。
图 3 落叶松八齿小蠹(抚顺种群)雌雄成虫对聚集信息素成分手性异构体的触角电位响应
Fig． 3 The olfactory discrimination of female and male I． subelongatus (Fushun population)
to chiral aggregation pheromones in the GC-EAD analysis
1. ( － ) －小蠹烯醇( － )-ipsenol; 2. ( + ) －小蠹烯醇( + )-ipsenol; 3. ( － ) －小蠹二烯醇( － )-ipsdienol;
4. ( + ) －小蠹二烯醇( + )-ipsdienol．
3 讨论
不同落叶松树种单帖烯挥发物组成成分基本一
致，主要成分是 S － ( － ) － α －蒎烯，R － ( + ) － α －
蒎烯，3 －蒈烯和 S － ( － ) － β －蒎烯。但是兴安落叶
松 α －蒎烯的释放量占优势，长白落叶松3 －蒈烯的
释放量占优势，华北落叶松 S － ( － ) － β － 蒎烯的
释放量占优势。不同落叶松寄主在相同时间内萜烯
挥发物的释放量除与树种本身的生理特性有关外，
还与地理、气候以及采集时的天气状况密切相关。
59
林 业 科 学 49 卷
图 4 落叶松八齿小蠹(抚顺种群)对有 EAD 活性的寄主单萜烯成分(n = 10)和
聚集信息素成分(n = 33)的触角电位剂量 －反应曲线
Fig． 4 Dose-response curves constructed from mean EAGs of I． subelongatus (Fushun population) to serial stimulus loads of EAD-active
host odorants ( n = 10) and aggregation pheromones ( n = 33)
例如，针叶挥发量大于树干，说明针叶新陈代谢能力
强于树干。据报道，落叶松八齿小蠹在落叶松树干
上的垂直分布范围为 0 ～ 12 m，且主要集中在
0 ～ 7. 5 m区段上(郭树平等，1992)。树干挥发性单
萜烯主要成分是 α － 蒎烯、β － 蒎烯和 3 － 蒈烯，而
萜品油烯的释放量较低。笔者的电生理测试表明，
S － ( － ) － α － 蒎烯、3 － 蒈烯和萜品油烯均有可重
复性的 EAD 活性，而( + ) －柠檬烯和 γ －萜品烯有
时也表现出较弱的 EAD 活性。Zhang 等 (2007)的
研究表明落叶松八齿小蠹对 α －蒎烯、β －蒎烯和对
伞花烃有 EAD 活性。本文首次确认了表现出 EAD
活性的 α －蒎烯是 S － ( － ) － 构型，而 R － ( + ) －
α －蒎烯没有 EAD 活性。另外，关键是笔者还发现
了 3 －蒈烯和萜品油烯，甚至是( + ) － 柠檬烯和 γ
－萜品烯也均有 EAD 活性，这是 Zhang 等(2007)没
有报道过的。另外，有强烈 EAD 信号的对伞花烃在
寄主挥发物色谱分析时未检测到。本文针对落叶松
八齿小蠹对聚集信息素成分手性异构体识别的电生
理测试(GC-EAD)表明: 1)雌雄成虫对( + ) －小蠹
二烯醇和( － ) －小蠹二烯醇的选择性表现出差异;
2)雌雄成虫对 ( － ) － 小蠹烯醇有很强的 EAD 活
性，而对( + ) －小蠹烯醇没有 EAD 响应。据报道，
α －蒎烯，β －蒎烯和对伞花烃混合物对落叶松八齿
小蠹没有吸引力，相反对含有小蠹烯醇和小蠹二烯
醇的聚集信息素引诱剂有很强的抑制效应(Zhang et
al．，2007 )。同时 α － 蒎烯和落叶松原木对 I．
cembrae 聚集信息素也无增效作用( Stoakley et al．，
1978; Zhang et al．，1995)，这说明寄主挥发物对聚
集性小蠹虫，特别是具有强烈聚集信息素的齿小蠹
属昆虫没有引诱效果(Schlyter et al．，1999)。
然而，寄主单萜类挥发物的释放速率对小蠹虫
聚集信息素的聚集作用是有影响的(Rudinsky et al．，
1971; Erbilgin et al．，2000; Miller et al．，2000)。例
如，Erbilgin 等(2007)发现寄主萜烯挥发物影响云
杉八齿小蠹对其聚集信息素的反应: 云杉主要萜烯
挥发物( － ) － α －蒎烯在高释放速率的情况下对聚
集信息素的引诱力有增效作用，而低释放剂量则无
作用; 与之相反，针对 I． pini 低释放剂量的单萜类
成分对聚集信息素有增效作用，而高释放比例则无
作用(Erbilgin et al．，2003)。并且这种单萜类成分
对 I． pini 聚集信息素的作用存在地理差异: 在英国
哥伦比亚，I． pini 仅仅被 α － 水芹烯吸引(Miller et
al．，1990)，然而在英国大湖区，单独的寄主单萜类
挥发物对 I． pini 并没有引诱力 ( Erbilgin et al．，
2003)，这也进一步证明小蠹虫对寄主萜烯挥发物
具有的独特效应与寄主树的生理状态相关，同时也
69
第 11 期 陈大风等: 落叶松八齿小蠹对聚集信息素和寄主挥发性萜烯成分的电生理响应
与地理环境和气候条件相关。
不同寄主背景下的落叶松八齿小蠹的触角电位
响应表现出一定的差异，这可能与小蠹虫适应环境
和寻找寄主机制相关，需要进一步研究寄主的差异
是否会影响小蠹虫的取食及聚集行为。总之，为进
一步了解落叶松八齿小蠹对寄主挥发性萜烯成分与
聚集信息素的相互作用机制，需要根据落叶松八齿
小蠹入侵的不同阶段对其寄主挥发物成分及聚集信
息素含量的变化关系进行有针对性的分析。
参 考 文 献
郭树平，曹仁襄，邢念华，等 ． 1992． 落叶松八齿小蠹在林分中的垂直
分布与水平蔓延范围 ．林业科技，19(5) : 24 － 26．
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柔 ．中国森林昆虫 ．北京:中国林业出版社，626 － 628．
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社
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(责任编辑 朱乾坤)
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