Identifikace biologicky aktivních hostitelských látek pro kůrovce Taphrorychus bicolor

Bc. Michal Neugebauer

Diplomová práce

The identification of biolgically active hosts volatiles for bark beetle Taphorychus bicolor

Anotace:

Vzhledem k měnícím se klimatickým podmínkám může na území České republiky dojít ke zvýšení stresu buku lesního – Fagus sylvatica (Linnaeus, 1758), což může přilákat pozornost biotických činitelů jako například kůrovce bukového – Taphrorychus bicolor (Herbst, 1973), který se stal předmětem tohoto výzkumu. Stěžejním cílem bylo identifikovat látky emitované do ovzduší F. sylvatica, které ovlivňují chování T. bicolor. Nejdříve byly extrahovány volatilní látky, které F. sylvatica vylučuje do ovzduší, metodou dynamického headspace. Získaná směs látek byla elektroantenografickým měřením párovaným s plynovým chromatografem testována na tykadle T. bicolor (byla měřena změna receptorového potenciálu po podráždění tykadla chemickou látkou). Na základě použité měřící metody bylo identifikováno 5 látek, které způsobovaly změnu receptorového potenciálu. Směs látek byla následně prostřednictvím dvoudimenzionální plynové chromatografie s hmotnostním spektrometrem analyzována s cílem přesné determinace biologicky aktivních látek. Jednalo se o 4 látky rostlinného původu (trans-2-hexenal, eukalyptol, γ-terpinene, terpinolen) a 1 látka, kterou produkuje přímo lýkožrout (bicolorin – agregační feromon). Ke znečištění headspacu F. sylvatica došlo pravděpodobně již při jímání látek, z důvodu použití infestovaného biologického materiálu. Abychom látky mohli opravdu prohlásit za správně určené, byly testovány v podobě syntetických standardů opět na tykadle s využítím elektroantenografie. Kompletní identifikace (zaznamenána odpověď tykadla na syntetický standard) se podařilo dosáhnout pouze v případě aldehydu (trans-2-hexenalu) a monoterpenu eukalyptolu. Terpinolen a γ-terpinene se podařilo identifikovat na základě shody retenčních časů a kompletní separací původního vzorku podrobnější chromatografií. Po zjištění behaviorální aktivity určených látek bude možné jejich nasazení v provozních podmínkách v případě, že by se T. bicolor stal výrazným faktorem ovlivňujícím bukové porosty.

Abstract:

Lately there was a trend observed in climatology, that average temperatures are raising, and precipitation dispersion is more sudden and not well distributed during the year in the Czech Republic. It can set Fagus sylvatica (Linnaeus, 1758) in the uncomfortable position outside its optimum. This may cause that some of the pathogens like insect f.e. Taphrorychus bicolor (Herbst, 1973) might be attracted to those trees which can ultimately cause forests outbreaks. Because of these circumstances we’ve decided to identify volatile compounds affecting T. bicolor behavioural responses (whether he colonize or avoid the host plant). In this work the volatile compounds emitted by European beech were collected by dynamic headspace method. These were lately tested on the bark beetles antenna using electroantennography paired with gas chromatography. There were 5 compounds that elicited reaction via depolarization of the cell membrane which causes change in the receptor potential on the antenna. These were tested via double dimension gas chromatography with mass spectrometer as a detector. One aldehyde – trans-2-hexenal, 3 monoterpenes – eucalyptol, γ-terpinene and terpinolene and aggregation pheromone of T. bicolor – bicolorin were identified. Assuming, that the presence of the bicolorin was there because the organic material, we used, was already infested by the beetle. Identified compounds were in the end tested in the synthetic form to confirm their biological activity. Only trans-2-hexenal and eucalyptol were causing change in the receptor potential on the antenna of T. bicolor. The other 2 monoterpenes (γ-terpinene and terpinolene) in the synthetic form were not perceived by antenna. But with help of other methods, that were used like the same retention times of compounds in the original mixture as the retention times of chemical standards and complete separation of the mixture via double dimension gas chromatography, we estimated that those compounds were determined correctly. With the potential follow up behavioural studies, there will be a possibility of utilizing these identified active compounds in the forests to protect these ecosystems.

Klíčová slova

elektroantenografie (EAD), plynová chromatografie (GC), hmotnostní spektrometrie (MS), dynamický headspace (HS), Taphrorychus bicolor, chemická ekologie

Keywords

electroantennography (EAD), gas chromatography (GC), mass spectrometry (MS), dynamic headspace (HS), Taphrorychus bicolor, chemical ecology

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 10. 4. 2024

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 28. 5. 2024
• Vedoucí: Ing. Roman Modlinger, Ph.D.
• Oponent: Pavel Matoušek, externi

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta lesnická a dřevařská

Magisterský studijní program:
Lesní inženýrství