日本黑松根系受长林小蠹侵染后代谢物与挥发物变化分析

来源：环境昆虫学报杂志2025年第6期北京时间：

作者：张传钦，陈雪松，陶 静

单位：北京林业大学林学院

摘要：日本黑松是我国胶东半岛沿海防护林主要树种之一，而入侵物种长林小蠹的大面积危害，严重影响了胶东半岛的海防林质量。为了解长林小蠹侵染对黑松根系代谢物和挥发性物质的变化，本研究采集健康、侵染初期和后期的黑松根际土壤，使用静态顶空吸附方法采集健康、侵染初期、后期及机械损伤的根系挥发性物质。分别采用超高效液相色谱-质谱联用仪（UPLC-MS）和气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）进行根际代谢物和根系挥发性物质的分析。主要结果如下：根际共检测出1 183种代谢物，除其他以外脂质及其衍生物占比最大（25.87%）。不同危害组的黑松根际代谢物有一定分离，初侵染黑松与健康黑松相比包括马兜铃酮、诺卡酮、Ubiquinone Q2和磷脂酰丝氨酸在内共有21种显著差异代谢物（VIP>1，|Log2FC|>1，P<0.05），与侵染后期相比共24种显著差异代谢物，可溶性糖半乳糖、葡萄糖和甘露糖含量随长林小蠹侵染程度的增加先下降后上升。黑松根系共检测出30种挥发物，其中健康黑松24种，虫害黑松29种，机械损伤黑松23种，(1R)-(+)-α-蒎烯相对含量最大，在健康组（H）、侵染初期组（Y）、侵染后期组（D）和机械损伤组（J）这四组黑松中分别占48.21%、56.88%、62.77%、58.06%。(1R)-(+)-α-蒎烯、D-柠檬烯、(-)-β-蒎烯、莰烯和α-水芹烯的相对含量在危害初期呈上升趋势，而在后期，仅（1R)-(+)-α-蒎烯和莰烯继续上升，且莰烯作为虫害特异性挥发物在机械损伤后含量下降。D-樟脑（天然）、龙脑、4-乙烯基-1,2-二甲基苯、葑醇、α-松油醇和1,8-桉树脑仅在长林小蠹危害组中发现，健康组和机械损伤组均未检测到。结果表明，黑松在长林小蠹侵染初期通过增加马兜铃酮、诺卡酮、(1R)-(+)-α-蒎烯、D-柠檬烯、莰烯等抗逆成分和减少可溶性糖含量抵御长林小蠹的侵染；后期濒死黑松表现为抗逆成分显著降低而可溶性糖含量上升。本研究表明，可利用诺卡酮开发天然衍生杀虫剂，利用莰烯开发新型植物源引诱剂，为进一步研究长林小蠹侵染机制和绿色高效的虫害防控技术提供理论基础。

关键词：长林小蠹,黑松,植物昆虫互作,根际代谢物,挥发性化合物,LC-MS,GC-MS,

基金资助：“十四五”国家重点研发计划项目（2021YFD1400301）