鉴别枯木甲虫虫蛀侧柏的新方法：气相离子迁移谱（GC-IMS)技术

2021-01-07 19:05:07 海能未来技术集团股份有限公司

侧柏为中国特产，除青海、新疆外，全国均有分布。侧柏寿命很长，常有百年和数百年以上的古树，自古以来就常栽植于寺庙、陵墓和庭园中。

侧柏在园林绿化中，有着不可或缺的地位。可用于行道、亭园、大门两侧、绿地周围、路边花坛及墙垣内外，均极美观。小苗可做绿篱，隔离带围墙点缀。

侧柏是绿化道路，绿化荒山的首选苗木之一，使用侧柏，作为绿化苗木，优点是成本低廉，移栽成活率高，货源广泛。

并且侧柏现已被选为北京市的市树。

在北京天坛，大片的侧柏和桧柏与皇穹宇、祈年殿的汉白玉栏杆以及青砖石路形成强烈的烘托，大片的侧柏营造出了肃静清幽的气氛。

侧柏在生长过程中不免要遭受病虫害的侵扰，比如侧柏的叶枯病，发生在春季，幼苗和成林均受害。侧柏受害后，树冠似火烧状的凋枯，病叶大批脱落，枝条枯死。需采取适度修枝和间伐，以改善生长环境，降低侵染源。有条件的可以增施肥料，促进生长。

与叶枯病相似的叶凋病，是侧柏的一种主要病害。为害严重时可造成大片侧柏树叶凋枯，似火烧状。树势严重衰弱，易招致次期害虫柏树双条杉天牛和小蠹甲等危害，加速树木的死亡。可以在秋、冬季清扫树下病叶烧毁，染来源。消灭过冬病菌，减少第一次侵入。过密的柏树林要适当进行疏伐，使林内通风透光，减少发病条件。

目前，中国的侧柏植物正面临着枯木甲虫的侵蚀，但由于幼虫的隐匿性和早期侵染的无明显症状，传统的物理检测方法无法很好地发挥作用。

浙江大学王俊教授课题组在Computers and Electronics in Agriculture （IF: 3,858）杂志上发表了题为Discrimination of wood-boring beetles infested Platycladus orientalis plants by using gas chromatography-ion mobility spectrometry的文章，基于利用气相色谱-离子迁移谱法鉴别枯木甲虫虫蛀侧柏的研究。

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摘要

本项研究中，使用气相色谱-离子迁移谱技术（GC-IMS）对侧柏属挥发性有机化合物（VOCs）进行了研究，以确定其内部发生侵染，提出了一种基于图像的木材内部损伤程度评估方法，基于特定标记的主成分分析（PCA）应用于样本的自然聚类，并使用基于特定标记物和自动定位峰的无监督学习方法创建样本分类的预测模型。

结果表明：与未破坏的植物相比，草食动物诱导的东方侧柏的植物挥发物（HIPVs）具有两个主要特征：一种是几种化合物的出现，例如C 3 -C 6酮、醛和醇；而另一种则是几种单萜及其衍生物的明显含量变化。基于特定标记物和自动定位峰的分类模型可以分别正确分类至少89.5％和87.9％的样品。

气相离子迁移谱（FlavourSpec^®）

结果证明：基于GC-IMS的方法与不同的特征提取方法相结合，具有识别东方侧柏枯木甲虫内部侵染的潜力。

GC-IMS在植物虫害筛查中的应用：
1. Discrimination of wood-boring beetles infested Platycladus orientalis plants by using gas chromatography-ion mobility spectrometry.
Computers and Electronics in Agriculture 180 (2021) 105896.
https://doi.org/10.1016/j.compag.2020.105896.
基于气相色谱-离子迁移谱法鉴别枯木甲虫虫蛀侧柏的研究

2. Characterization of Volatile Organic Compounds of Healthy and Huanglongbing-Infected Navel Orange and Pomelo Leaves by HS-GC-IMS. Molecules 2020, 25, 4119; doi:10.3390/molecules25184119.

基于HS-GC-IMS对健康和黄龙病感染脐橙叶和柚子叶挥发性有机化合物的分析