椰心叶甲对植物挥发化合物的触角电位与行为反应

椰心叶甲[Brontispa longissima (Gestro)]聚集潜藏于寄主未展开的心叶中取食危害,药剂难于接触虫体成为该害虫防治的重要瓶颈。为了应用有刺激气味的植物挥发化合物,胁迫椰心叶甲逃出心叶而暴露,以触角电位技术和行为生测,筛选出对椰心叶甲有较强胁迫驱避作用的化合物。结果表明:9种植物挥发化合物中,椰心叶甲雌、雄成虫触角对肉桂醛电位反应最强,触角电位相对反应值分别达到了128.17±0.44和103.87±2.54;芳樟醇、α-蒎烯、薄荷脑电位反应较弱,触角电位相对反应值分别为33.28±1.18和15.95±0.91、31.90±0.69和16.86±0.33、32.90±1.60和14.55±0.51。除了松节油和1-庚醛,其余化合物刺激雌虫触角产生的电位相对反应值均显著大于雄虫。椰心叶甲雌、雄成虫触角电位相对反应值与肉桂醛的浓度呈正相关。行为生测发现,稀释5×104倍液以下的肉桂醛对椰心叶甲雌、雄成虫均有显著的驱避作用,且浓度越高,椰心叶甲定向反应率越高。在稀释1×102倍液时,驱避率分别达到了72.41%±3.16%和70.22%±3.22%,可见,肉桂醛对椰心叶甲成虫有较强刺激和胁迫作用。

城市植物挥发性有机化合物排放与臭氧相互作用及其机制

近地面臭氧(O_(3))已成为继PM_(2.5)后影响我国空气质量的一种重要二次污染物。随着氮氧化物浓度的持续下降和气候变暖的加剧,城市O_(3)的形成对挥发性有机化合物的浓度更加敏感。近年来城市绿色空间显著增长,植物源挥发性有机化合物(BVOCs)排放和浓度逐年增加。针对BVOCs与近地面O_(3)之间复杂的交互作用,从植物BVOCs的特性与作用出发,综述了不同因素尤其是O_(3)浓度增加对树木生理状态及BVOCs排放速率的影响,定量分析了已有研究中O_(3)对不同植物异戊二烯和单萜烯排放速率的影响,以及BVOCs对O_(3)形成的贡献,总结了BVOCs与O_(3)相互作用研究领域存在的不足。未来亟需加强的研究包括:(1)城市树种BVOCs排放因子的实测,建立物种的排放速率数据库,优化模型参数,提升精细尺度BVOCs排放量估算模型精度;(2)多种环境因子,比如污染物浓度、温湿度等对城市植物BVOCs排放的交互作用和综合影响的研究;(3)植物BVOCs对O_(3)形成贡献的定量研究,及其对植物抗污染能力的影响,为城市建设中的树种选择及减轻城市O_(3)污染提供理论依据和借鉴。

城市植物源挥发性有机化合物排放特征及其大气环境效应研究进展

在外界环境的刺激下,植物会通过释放挥发性有机化合物来维护自身生长。城市是人类活动的主要集聚地,剧烈的人为干扰导致城市环境特征呈现出复杂的变化趋势,从而使城市植物排放挥发性有机化合物的过程与自然界出现较大差异。城市中的植物源挥发性有机化合物(Biogenic Volatile Organic Compounds,BVOCs)会直接与城市中的氧化物质接触,生成二次污染物,并在高温、强光照的条件下发生光化学反应,严重破坏城市大气环境,危害居民健康。总结了城市BVOCs的常见类型、作用机制及现有研究方法,分析了不同时间、空间和人类活动背景下的城市BVOCs排放特征,并进一步梳理了当前研究的不足,提出未来重点研究方向,旨在为大气环境治理、环境空间规划、居民健康保障等方面的城市管理工作提供指导。

引诱植食性昆虫的植物挥发性信息化合物的研究进展

植物挥发性信息化合物在植食性昆虫的寄主定向、产卵、聚集、传粉等行为中发挥着重要作用 ,对其进行深入研究 ,不仅有助于阐明植食性昆虫的寄主选择机理 ,也可为提出新的害虫防治策略提供理论依据 .该文介绍了在植食性昆虫寄主选择定向中起关键作用的植物挥发性信息化合物的种类、作用方式、有效浓度和距离 ,并就目前存在的主要问题进行了讨论 .

桑天牛对5种植物源挥发性化合物及其混合物的触角电位和行为反应

桑天牛[Apriona germari(Hope)]是桑树等多种经济林木的蛀干害虫。为筛选可用于桑天牛防控的植物源引诱剂或驱避剂,采用触角电位仪测试桑天牛成虫对不同浓度反-3-己烯醇、壬醛、癸醛、Z-乙酸-3-己烯酯和丙烯酸-2-乙基己酯等植物源单体挥发性化合物以及5种化合物不同配比混合物的触角电位(EAG)反应,并用自制"Y"型嗅觉仪测试雌、雄成虫对上述不同浓度植物源挥发性化合物的嗅觉行为反应。结果表明:桑天牛成虫对5种植物源单体化合物均有明显的EAG反应,而且化合物浓度在0.000 1~1 mol/L范围内,随着化合物浓度的增加,EAG反应值有增大趋势;以不同单体化合物配制混合物进行的测试中,桑天牛成虫对第5、8、9、10号方案的混配物的EAG反应相对值较高。在应用单体化合物测试桑天牛成虫的嗅觉行为反应时,反-3-己烯醇、癸醛对桑天牛成虫表现出较强的驱避作用(P<0.01),而壬醛、Z-乙酸-3-己烯酯和丙烯酸-2-乙基己酯则对其有较好的引诱作用。

植物挥发性化合物在小蠹虫寄主选择中的作用

植物挥发性化合物在小蠹类森林害虫对寄主树木的选择过程中发挥着重要的作用.本文综述了小蠹类森林害虫入侵危害过程中起关键作用的植物挥发性化合物的种类、生物活性和小蠹虫触角化学感受器的结构、功能等最新研究进展,并讨论了植物挥发性化合物在小蠹虫行为与可持续控制中的应用前景.

昆虫对植物挥发性信息化合物的影响与利用

昆虫能影响、利用植物的挥发性信息化合物。昆虫通过取食时产生的口腔的分泌物改变植物挥发性信息化合物的释放,这种改变不同于由机械损伤诱导的改变,这两种情况下释放的挥发性信息化合物具有不同的生态学意义。昆虫对植物挥发性信息化合物的诱导释放具有系统性和群体性,并能利用寄主植物特有的挥发性信息化合物寻找适宜的行为场所,利用植物在不同诱因下挥发性信息化合物的改变避免昆虫种内、种间的生存竞争。研究昆虫对植物挥发性信息化合物的影响与利用,可以帮助人类寻找害虫的自然控制因子,探索环境友好型害虫防治途径。

中国植物挥发性有机化合物排放估算研究进展

植物挥发性有机化合物(BVOCs)因其排放量大、化学活性高,对大气环境质量、气候变化以及碳循环等方面均影响很大。主要从中国BVOCs的来源、组成、合成和排放机制,不同树种BVOCs排放速率,不同尺度BVOCs排放量的估算等方面对国内外相关研究进行了评述,并展望了BVOCs排放估算在今后的发展,以期在大气污染防治角度对植物的合理选择和配置提供一定的参考依据。

大气二氧化碳和臭氧浓度升高对植物挥发性有机化合物排放影响的研究进展

对流层大气中CO2和O3浓度变化可对植物挥发性有机化合物(VOCs)的排放产生一定影响,而植物VOCs具有很高的化学活性,可影响低层大气的化学组成,促进光化学污染的形成,对温室效应和全球变化具有潜在的影响.文中总结了大气CO2和O3浓度单独及复合作用对植物VOCs排放规律的影响,并对今后植物VOCs排放规律及多重环境胁迫下城市树木VOCs释放机制的研究进行了展望.

植物挥发性化合物对椰心叶甲的忌避行为及测报应用

椰心叶甲是棕榈科植物最具毁灭性的害虫之一。该虫一生几乎藏匿于棕榈科植物心叶中取食危害,难以发现,监测困难。本文利用前期试验筛选出对该虫有较强驱避作用的9种植物挥发化合物,对准老人葵植株受害心叶部位喷洒,观察林间椰心叶甲的忌避行为,监测椰心叶甲发生动态。结果表明,在野外,肉桂醛、双戊烯和香茅醛等9种植物源挥发性气味化合物,对椰心叶甲有明显行为反应,可快速监测到老人葵植株是否受害。其中肉桂醛的驱避、胁迫效果最好,对于椰心叶甲成虫测报准确率达91.01%,对于3龄以上幼虫的测报准确率达85%以上,可以在生产中推广应用。

植物挥发性有机化合物在农业病害防控中的潜能与应用

植物病害对全球粮食安全造成严重威胁,而病原物对杀菌剂日益严重的抗药性问题和杀菌剂施用导致的环境暴露风险极大限制了传统杀菌剂的开发。植物释放大量挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)到大气中作为植物与周围环境交流互动的信号分子。植物VOCs可以保护自身免受食草动物的侵害,或吸引传粉者和种子传播者,它们还能够直接抑制病原菌的生长或者激活植物的防御系统。本文综述了植物VOCs在生物合成、收集分析、诱导释放、对病原微生物的活性和诱导植物免疫反应等方面的研究进展;总结了典型绿叶挥发物反-2-己烯醛的抑菌和抗性诱导机理;归纳和展望了植物VOCs在田间应用的局限性和今后的研究方向,可为该类化合物在可持续病害防控中的应用提供帮助。

植物挥发性有机化合物在环境信息交流中的作用研究进展

植物挥发性有机化合物(biogenic volatile organic compounds, BVOCs)是参与植物生长发育的重要次生代谢产物,在抵御生物和非生物胁迫方面具有重要作用。但是由于种类多样和合成复杂,目前人们对BVOCs的认知往往集中在基础生理水平研究,缺乏对其在环境信息交流中作用的宏观概括。基于此,本文从BVOCs信息交流功能的角度,简要概述了BVOCs在植物内部、外部(植物-植物、植物-食草动物、植物-病原体、植物-授粉者)的生物信息交流及其感知机制的研究现状,并对其今后的研究方向进行了展望,提出要将实验环境从室内转向田间、深入研究BVOCs感知系统、利用分子生物学技术手段定向进化使BVOCs相关基因选择性表达,旨在为BVOCs的信息交流功能探索、植物释放和接收BVOCs的感知系统研究以及BVOCs在农业生产上的应用提供科学依据。

AM真菌对植物挥发性物质影响的研究现状与展望

植物挥发性物质在植物与植物及植物与昆虫之间的化学通讯中起着重要作用。由丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌与维管束植物形成的共生体,是自然界中最为广泛的植物-微生物共生体。AM真菌不仅可影响植物养分吸收、生长,调节植物抗逆相关酶和信号物质,同时可通过菌丝桥在不同植物间进行养分、信息交换,促进植物挥发性物质的转化和排放,影响植物对病、虫等生物逆境的响应。本文基于CNKI和Web of Science两个数据库,查阅了1981年1月至2019年12月来AM真菌对植物挥发性有机化合物(biogenic volatile organic compounds,BVOCs)、氧化亚氮(N2O)、二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)等4类挥发性物质影响的研究进展,归纳分析了AM真菌对植物挥发性物质的影响及机理,并对该领域的研究进行了展望。

豆野螟成虫触角对植物挥发性和性信息素化合物的触角电位反应

以顺3-己烯乙酸酯为标准化合物,研究了豆野螟雌、雄成虫触角对不同浓度的植物挥发性和性信息素化合物组分的触角电位(EAG)反应.结果表明:豆野螟雌、雄成虫触角对植物挥发性气味具有强烈的EAG反应,但在大部分浓度下,雌、雄虫的反应没有显著差异.在测试的9种植物挥发性化合物中,雌、雄虫对高浓度反-2-己烯醛刺激的相对EAG反应的最大值分别达到250%和260%,且雌、雄虫触角对这种化合物的EAG反应的形状也有很大差异;但对豇豆花气味中的柏木烯和柏木脑没有明显的EAG反应.雌、雄蛾对性信息素都有明显反应,且雌、雄虫的反应存在显著差异,雄虫触角对性信息素化合物主要组分(反10,反12)-十六碳二烯醛的EAG反应的最大值达到250%,远超过雌虫反应的最大值(53%).雌、雄成虫这种神经感觉反应的差异反映了它们在感器结构、功能和行为上的差异.

两种蚜茧蜂及其寄主蚜虫对大豆植株挥发性次生物质的触角电位反应

研究了下列害虫和寄生天敌种类对大豆植株中提取的某些挥发性次生化合物及其不同组合混合相的触角电位反应:1)豆蚜AphiscraccivoraKoch和麦长管蚜Macrosiphumavenae(Fabricius);2)为害大豆植株的大豆蚜AphisglycinesMatsumura和不为害大豆植株的豆蚜二者所共有的寄生天敌豆柄瘤蚜茧蜂LysiphlebusfabarumMarshall;3)不为害大豆植株的麦长管蚜的寄生天敌燕麦蚜茧蜂AphidiuspicipesNees。结果表明,与大豆植株相关联的大豆蚜和不相关联的豆蚜所共有的天敌———豆柄瘤蚜茧蜂,对大豆植株的挥发性次生化合物及其混合相反应敏感,而与大豆植株不相关联的豆蚜、麦长管蚜及其寄生天敌———燕麦蚜茧蜂,对大豆植株的挥发性次生化合物及其混合相反应不敏感。再次证明,植物挥发性次生化合物在害虫及其寄生天敌搜寻寄主的过程中起到重要的作用。

一种影响蚜虫行为的植物挥发性次生化合物

萝卜叶中含有一种具轻微刺激气味的易挥发次生化合物．经室内的嗅觉实验和田间的引诱试验，表明该物质对桃蚜具有很强的引诱活性．室内外活性实验经ｔ检验，与对照相比分别在０．００１和０．０１水平上有差异．利用气相色谱、气相色谱－质谱联用仪和核磁共振谱等手段，鉴定其结构为４－甲硫基－３－丁烯异硫氰酸酯．

两种同域分布的草原蝗虫对植物挥发性化合物的嗅觉反应

亚洲小车蝗(Oedaleus decorus asiaticus B.-Bienko)和鼓翅皱膝蝗(Angaracrisbarabensis Pall)为内蒙古草原同域分布、生活时间重叠、但食性不同的两种蝗虫,亚洲小车蝗为禾草专食者,鼓翅皱膝蝗为蒿草专食者。利用触角电位技术(EAG)比较研究了这两种蝗虫的雌雄个体对37种植物挥发性化合物的嗅觉反应,结果发现,这两种蝗虫的雌雄个体对绿叶挥发化合物的EAG反应要高于对萜类及芳香族化合物的反应,其中6个碳原子的醇(1-己醇、反-2-己烯-1醇、顺-2-己烯-1-醇、顺-3-已烯-1-醇)、醛(顺-2-己烯-1-醛)、酯(反-3-己烯基乙酸酯),以及7个碳原子的1-庚醇引起的EAG反应最强;对具有醇、醛功能团的单萜类化合物的反应高于其他单萜类化合物,倍半萜类化合物引起的嗅觉反应较低;在所实验的芳香族化合物中,苯甲醛引起的反应最强,对绿叶挥发化合物的反应,亚洲小车蝗高于鼓翅皱膝蝗,亚洲小车蝗雄虫的反应高于其雌虫,鼓翅皱膝蝗无性别差异。测定两种蝗虫的雌虫对6种化合物的剂量反应曲线,两种蝗虫对所测化合物的EAG反应浓度为10(-3)～10^(-2)mol/L,只有鼓翅皱膝蝗对松油醇的反应阈浓度为10^(-2)mol/L。对苯甲醛与正己醛的反应随浓度增加EAG反应增强。比较触角不同部分对植物挥发性化合物的EAG反应发现。

臭氧浓度升高对植物源挥发性有机化合物(BVOCs)影响的研究进展

伴随地表臭氧(O_3)浓度在全球范围内的普遍上升,针对植物源挥发性有机化合物(biogenic volatile organic compounds,BVOCs)与地表O_3之间复杂的交互作用,本文综述了O_3浓度升高对BVOCs影响方面取得的研究进展,并对未来研究提出了展望.研究进展主要包括BVOCs应对单因子O_3胁迫的影响因素(如BVOCs种类,植物功能类型,植物O_3敏感性及O_3胁迫程度),以及O_3分别与升温/二氧化碳(CO_2)/干旱/氮(N)沉降等因子复合对BVOCs释放的影响.虽然O_3胁迫不影响BVOCs释放的研究最多,但O_3胁迫的降低作用在异戊二烯和落叶树种的研究中更突出,增加的结果更多地出现在单萜(MTs)、常绿植物和急性熏蒸的实验里. O_3与升温/N沉降复合处理增加MTs释放,O_3与CO_2复合处理降低了异戊二烯释放.鉴于研究样本的稀缺,建议加强该领域研究,同时要考虑短期和长期处理、个体和生态系统水平研究的差异;加强以O_3为主的多因子复合及生物与非生物多重胁迫对BVOCs影响的研究,以便更好评估陆地生态系统BVOCs对当前及未来O_3污染情景的响应,为今后大气污染防治提供有价值的理论支撑.

南京和北京城市天然源挥发性有机物排放差异

以南京市和北京市优势树种为研究对象,利用森林资源清查数据、小时气象观测资料和G95光温模型算法对中国南北典型城市南京和北京地区2015年森林天然源挥发性有机化合物(BVOCs)排放总量进行估算.研究发现,南京市总BVOCs排放主要来自湿地松、栎树类和杨树,北京市主要优势树种BVOCs排放量最高的是栎树类、杨树和油松.从排放总量来看,北京市森林BVOCs排放量是南京的2~3倍,分别为72114.1和28025.3t/a,但南京市单位面积BVOCs排放通量是北京市的1.6倍.两市各类BVOCs排放量季节变化均呈单峰型,即夏季排放最高,冬季最低,春秋季排放量相差不大.南京市的中龄林和近熟林为主要BVOCs排放源,北京市BVOCs的主要排放源是中龄林和幼龄林.总BVOCs排放量在各龄级的比例主要由其叶生物量决定,但各龄级内部优势树种类型不同也一定程度地影响BVOCs排放.

北京九龙山不同林型林间大气主要BVOCs组成研究

为明晰北京市周边不同类型森林的康养效果,对北京市九龙山不同林型内大气中的BVOCs组成及比例动态进行了研究。采用Tenax吸附管和采样泵在北京九龙山3个不同林型内进行林间大气采样,利用热脱附-气相色谱-飞行质谱仪对采集样品进行定性和定量分析,研究了包括异戊二烯、单萜、倍半萜烯在内的多种大气植物源挥发性有机化合物的变化规律及气象因素对其变化的影响。结果表明:九龙山不同森林类型林间大气的BVOCs总量浓度排序为针阔混交林>针叶林>阔叶林,混交林内BVOCs浓度相对较高,但差异性不显著。林间大气BVOCs中α-蒎烯(α-pinene)和异戊二烯(isoprene)比例较高,α-蒎烯(α-pinene)占到总量的34.75%—47.24%,异戊二烯(isoprene)占到总量的15.35%—24.93%,针叶林大气中的异戊二烯浓度较高,大于阔叶林和混交林,单萜浓度则表现为混交林>针叶林>阔叶林,倍半萜烯浓度较低,占总量的15.35%—24.93%,表现为阔叶林>混交林>针叶林,差异性不显著。同一采样时间,北京九龙山不同林型林间大气BVOCs总量差异不显著,但各样地随时间递减趋势明显,异戊二烯呈现显著的随时间下降趋势。各林型大气BVOCs受环境因素影响较大,主要是温、湿度。异戊二烯浓度与环境温度呈显著正相关。温度是影响九龙山不同林型大气主要BVOCs的关键因素。九龙山森林内大气BVOCs在8月份的浓度较高,8月进行森林康养的效果最好。