Needle trap分析昆虫化学防御 —蠼螋分泌物的挥发性化合物

据科学家考证，早在1亿多年前，昆虫已经开始使用“化学武器”。一些被捕的昆虫在遇到危险时，会分泌出恶臭或者有毒的化学防御液体，从而保护它们面授捕食者侵害，从而达到化学防御的目的。

在众多使用化学武器的行家中，不得不说蠼螋，俗称耳夹子虫。成年蠼螋具有特征性的钳子，可提供针对捕食者的一线机械保护（Eisner，1960）。持续性干扰导致成年耳罩从位于第三和/或第四腹段的成对囊样腺体中释放出恶臭分泌物 [1]。蠼螋被蚂蚁攻击时，会利用钳子状的尾蚴和/或腹部腺体分泌的恶臭分泌物来保护自己。另外特别有趣的是，科学家们还发现，耳蝠的分泌物不仅用于阻止捕食者，还用于对抗环境中的病原体和寄生虫。

研究者使用Needle Trap捕集法和气相色谱-质谱联用技术对这些防御的分泌物进行分析，发现幼虫分泌物中存在2-甲基-1,4-苯醌、2-乙基-1,4-苯醌、正十三烷和正十五烷。[2]

图1 蠼螋，又名耳夹子虫形态

实验

☝富集方法：使用Needle trap（NTD）动态针捕集装置，配有Tenax TA（80/100目）吸附剂（PAS Technology Deutschland GmbH，马格达拉，德国）。在昆虫上方1厘米处取样，采样时间：15min，采样流速：6ml/min。

☝解析：被捕获在Needle trap装置上的挥发物可直接在GC-MS中热解吸。


结果

各组分的相对丰度幼虫分泌量及数量见表1，摘要载于补充表S1。一个个体的幼虫其腺体平均贮存2.475±2.163 μg的分泌物，其中两种苯醌类占的65%分泌总量。并采用外标法，建立了校准曲线，用正己烷稀释MBQ为2–200 ng/μl，通过液体进样用GC–MS测量。下表为在幼虫分泌物的相对丰度：2-甲基-1,4-苯醌(MBQ)， 2-乙基-1,4-苯醌(EBQ)，正十三烷(C13)，正十五烷(C15)。



表1.幼虫分泌物的相对丰度 



图2.分泌物MBQ,EBQ,C13,C15图谱


讨论

NeedleTrap（NT）动态针捕集技术，为气态基质中的痕量分析提供了一种全新的、强有力的样品制备方式。可以用于活体的原位采样，采样后便于保存和运输。NT可以通过增加吸附剂的量以及复合不同种类的吸附剂在增加吸附能力，有利于痕量级别的气体分析，其灵敏度高，检出限低。能够满足在香精香料，烟草，中草药研究，植物保护，环境污染等行业中的大多数挥发性化合物的应用需求。


图3.Needle Trap动态针捕集与Sampling Case采样器联用

参考文献：

【1】T. Gasch et al. / Journal of Insect Physiology 59 (2013) 1186–1193

【2】Journal of Insect Physiology 67 (2014) 1–8