3种国兰挥发性物质对蜜蜂吸引效应的成分鉴定及互作机制

　　 摘要:

兰科植物(Orchidaceae)是被子植物中最大的科之一,约三分之一的物种通过欺骗机制而非传统互惠方式吸引授粉昆虫。兰花的挥发性物质高度多样,而传粉者会对特定花香气味表现出偏好。这些挥发性物质不仅构成了兰花与传粉者之间独特的化学通讯系统,也可能与其协同进化密切相关。通过对蕙兰、墨兰和风兰等3种国兰挥发性物质进行全二维高端色谱质谱测序和种间差异分析,结果发现3种国兰(蕙兰、墨兰和风兰)分别检测到3177、2838、3098种挥发性物质。其中,主要挥发性物质种类为烷烃类、醇类、酯类和酮类。感官风味特征分析结果表明,3种兰花主要为甜味、水果味和绿色植物味。3种国兰的共同香味物质为1241种,其中2-甲基丁醛为3种兰花的香味成分的主要贡献者,其次为乙酸丁酯、2-戊基呋喃、壬烯醛、丙烯酸丁酯、α-蒎烯、十一烷酮等。此外,3种兰花的差异物质分别为240种(蕙兰/风兰)、220种(蕙兰/墨兰)和171种(墨兰/风兰)。筛选了7种候选挥发物质,并通过昆虫触角电位反应(EAG)和行为趋向选择测试兰花花朵挥发性成分对中华蜜蜂吸引效应。结果表明,7种兰花主要挥发物质均能引起中华蜜蜂的触角电位反应,其中苯甲醛和2-甲基丁醛反应值最强,前者在低浓度下效果最佳,后者在高浓度下反应最显著。行为实验表明,除α-蒎烯在所有浓度下吸引效应显著高于苯甲醛(P < 0.05)外,其余物质在不同浓度下对蜜蜂吸引力差异不显著(P>0.05)。综上,3种兰花的挥发性成分表现出明显的多样性,部分关键成分可诱发蜜蜂电生理反应,初步揭示了兰科植物与传粉者间的化学互作机制,并为探讨植物-传粉者协同进化提供科学基础。