美国白蛾成虫对水曲柳活性挥发物的触角电位和行为反应

筛选美国白蛾寄主植物水曲柳(Fraxinus mandshurica)对其有生物活性的挥发性物质,为其今后引诱剂和驱避剂的研发及其生态防治奠定基础。利用气相色谱-触角电位联用仪(GC-EAD)、气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)确定对美国白蛾成虫有生物活性的植物挥发物,通过触角电位仪(EAG)、风洞等仪器对这些活性挥发物进行功能分析。结果表明:共鉴定β-蒎烯、β-水芹烯、3-蒈烯、1,3-二甲基苯、1,4-二甲基苯、对异丙基甲苯、4-乙基苯乙酮、3-乙基苯乙酮和4-异丙基苯甲醇共9种生物活性挥发物;美国白蛾成虫触角对前8种活性挥发物有显著的EAG反应(p<0.05),且在风洞模拟试验中得出3-蒈烯对美国白蛾成虫有明显的吸引作用,对未交尾雌性和已交尾雌性美国白蛾成虫的引诱率显著高于其他活性挥发物(p<0.05),逆向飞行率分别为(82.22±8.31)%和(75.56±3.14)%,而接近味源率分别为(60.00±11.33)%和(53.33±5.44)%。美国白蛾成虫对寄主植物水曲柳的选择取决于非特异性组分;且昆虫性别和生理状态影响对植物挥发物的选择。

美国白蛾成虫对三种幼树共有和特有活性挥发物的嗅觉反应

【目的】明确2种寄主植物和1种非寄主植物共有和特有活性挥发物对美国白蛾Hyphantria cunea成虫嗅觉行为的作用,为开发防控美国白蛾植物源引诱剂和驱避剂提供线索。【方法】通过动态顶空法收集3种幼树植物挥发物,使用气相色谱-触角电位联用仪(GC-EAD)筛选和气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)鉴定活性挥发物组分,利用Y型嗅觉仪测定美国白蛾成虫对不同浓度标准化合物的嗅觉反应。【结果】3种幼树共有活性挥发物为α-蒎烯、1,3-二乙基苯、1,4-二乙基苯、对异丙基甲苯、3′-乙基苯乙酮和4′-乙基苯乙酮,水曲柳和长白落叶松特有活性挥发物为β-水芹烯和3-蒈烯。其中0.1、1和100μg/μLβ-水芹烯和0.1μg/μL 4′-乙基苯乙酮对未交尾雌蛾具有显著引诱作用,而0.01和100μg/μLα-蒎烯及0.1μg/μL对异丙基甲苯具有显著驱避作用;0.1、1和10μg/μLβ-水芹烯,1和100μg/μL 3’-乙基苯乙酮及1,3-二乙基苯、10μg/μL 1,4-二乙基苯对未交尾雄蛾具有显著引诱作用,而100μg/μLα-蒎烯和0.01μg/μL 1,4-二乙基苯具有显著驱避作用;0.01、0.1、1和10μg/μL 3-蒈烯,1和100μg/μLα-蒎烯,0.01μg/μL 3′-乙基苯乙酮,0.01μg/μL 1,3-二乙基苯和100μg/μL 1,4-二乙基苯对已交尾雌蛾具有显著引诱作用,而10μg/μL 3′-乙基苯乙酮,0.01和100μg/μL 4′-乙基苯乙酮及100μg/μL 1,3-二乙基苯具有显著驱避作用。【结论】3种幼树共有活性挥发物中,未交尾雌蛾对α-蒎烯表现为负趋性;未交尾雄蛾对较高浓度的1,4-二乙基苯表现为正趋性,而对低浓度表现为负趋性;已交尾雌蛾对3′-乙基苯乙酮和1,3-二乙基苯表现为高浓度负趋性、低浓度正趋性,而对4′-乙基苯乙酮表现为负趋性。长白落叶松和水曲柳特有活性挥发物中,已交尾雌蛾对3-蒈烯和未交尾雌、雄蛾对β-水芹烯均表现为正趋性。

枯草芽孢杆菌Czk1挥发物混合活性组分对橡胶灵芝菌的抑菌机理

红根病是我国分布广、发病率高、危害较为严重的橡胶树根部病害。为明确枯草芽孢杆菌Czk1菌株产生的挥发性物质对橡胶红根病原菌橡胶灵芝菌(Ganoderma pseudoferreum)的抑菌作用,以挥发性物质的主要成分苯甲醛、3,5-二甲氧基苯乙酮、2,6-二叔丁基对甲酚为研究对象,分析其对橡胶灵芝菌的糖、蛋白、DNA、关键代谢酶活性、细胞内容物泄露情况的影响。结果表明,经挥发物混合活性组分处理后,橡胶灵芝菌糖类含量显著降低;高浓度的枯草芽孢杆菌Czk1菌株挥发物混合活性组分影响其蛋白质的合成;DNA分子量变化不明显,未破坏橡胶灵芝菌DNA的一级结构。关键代谢酶活性(苹果酸脱氢酶、几丁质酶)降低,细胞内溶物泄漏情况明显。挥发物混合活性组分可能是通过破坏橡胶灵芝菌的细胞膜结构,扰乱物质代谢活动,从而达到抑菌作用。

药效活性BVOCs物质组与β-牛乳球蛋白选择性结合的分子机制

顶空固相微萃取气相色谱-质谱联用技术(headspace-solid phase microextraction/gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME/GC-MS)用于分析植物柚皮活性挥发物(botany volatile organic compounds,BVOCs)物质组与β-牛乳球蛋白(bovineβ-lactoglobulin,β-LG)相互作用,筛选出药效活性BVOCs物质组。通过定量回收BVOCs的方法,分析β-LG与药效活性BVOCs物质组的选择结合作用,计算结合参数。进而结合分子对接及光谱法建立BVOCs与β-LG结合的分子模型,探讨组学角度下药效活性BVOCs物质组与β-LG的分子作用机制。结果表明,HS-SPME/GC-MS技术能够通过β-LG与BVOCs物质组的结合作用,筛选出药效活性BVOCs物质组D-柠檬烯(dipentene,Dt)、乙酸芳樟酯(linalylacetate,La)及圆柚酮(nootkatone,Nt)。参数计算表明,β-LG与Nt的亲和力最强,但结合力不强,对La的亲和力最弱。β-LG对Dt的亲和力较弱,但结合力最强,结合率达54.66%,说明β-LG与药效活性BVOCs物质组的选择结合强度取决于BVOCs分子的化学结构特性,β-LG更倾向结合含有羰基氧结构的醛酮类BVOCs分子。本文还建立了药效活性BVOCs物质组与β-LG的分子模型,评估了BVOCs物质组(Dt,La,Nt)在β-LG分子上的结合位置。并阐明了药效活性BVOCs物质组导入后引起的β-LG二级结构的松动、伸展及构象改变是范德华力、疏水作用和氢键共同作用的结果。本研究为从BVOCs物质组角度筛选药效活性BVOCs物质组提供新方法,并为从组学角度考察药效活性BVOCs物质组与功能蛋白质分子的结合机制提供有益参考。