稻谷是我国重要的粮食作物,尤其以东北地区为地理标志的稻谷更加受到人们的喜爱。目前我国东北地区每年通过“北粮南运”调度的粮食规模约5000万吨,其中稻谷多数是在产地脱壳后以糙米的形式进行散粮集装箱运输。粮食流通过程实际上是一个储藏与运输相结合的过程,同样需要对害虫、霉菌等因素进行防治,以保证粮食在流通过程中的品质及安全。受流通方式的影响,在途过程中无法对集装箱内部环境进行直接考察,因此如何根据集装箱内粮堆的变化情况,制定出合适的防治方案是粮食在流通过程的重中之重。固相微萃取(SPME)技术近几年受到了广泛的关注,该技术能够很好的解决现场调查过程中样品制备的问题,是一种比较方便的快速检测技术,可为粮食流通过程中的害虫侦测技术提供新思路。本实验以赤拟谷盗(Tribolium castaneum(Herbst))、锈赤扁谷盗(Cryptolestes ferrugineus(Stephens))侵染后的糙米为研究对象,模拟粮食运输周期内粮堆内部生态环境的动态变化情况并基于顶空/浸入式固相微萃取气质联用(HS/DISPME-GC-MS)技术对糙米挥发性化合物进行提取与鉴定,利用主成分分析(PCA)、正交偏最小二乘分析(OPLS-DA)和层次聚类分析等多元统计分析方法寻找其中可能作为标志性特征挥发性化合物的成分,力求通过化合物的变化精准判别糙米中侵染害虫的种类、数量及侵染时间,以指导在途运输过程中害虫防治方案的制定。通过代谢组学的研究手段探讨了不同虫种及虫口密度侵染后糙米中差异表达的挥发性化合物的代谢通路,更加深入的了解糙米中产生的这些差异化合物与害虫侵染之间的关系,为害虫预警的新方法探索,寻找生物标记物。本实验主要研究结论如下:(1)优化形成了一套利用HS/DI-SPME技术对储运过程中糙米挥发性化合物进行提取的方法,并针对该方法的提取条件进行优化,主要包括萃取温度、萃取时间、平衡时间、样品量以及解析时间五项关键步骤。通过HS/DI-SPME-GC-MS检测模拟储运期内糙米挥发性化合物变化情况,并验证优化后的HS/DI-SPME对糙米挥发性化合物提取的稳定性与准确性,证明HS/DI-SPME-GC-MS具有在储运过程中对糙米进行精准检测的潜力。(2)探讨了赤拟谷盗侵染虫口密度(0头、5头、50头)和锈赤扁谷盗侵染虫口密度(0头、10头、100头)对糙米挥发性化合物产生的影响。通过多元统计分析的方法表明,对比侵染虫口密度为0的糙米样品,两种害虫不同虫口密度的侵染对糙米挥发性化合物均产生了显著影响,分别筛选出来18种、8种、7种、14种种特征挥发性化合物,能够对区分对两种害虫的虫口密度进行区分。(3)运用代谢组学的分析方法分析了赤拟谷盗和锈赤扁谷盗侵染虫口密度对糙米代谢通路的影响,将筛选出的特征性化合物进行代谢通路富集,不同虫口密度赤拟谷盗和锈赤扁谷盗侵染后差异挥发性化合物分别被富集到了8条、6条、3条、7条条代谢通路上,这些代谢通路中多数与脂肪酸代谢相关,说明不同虫种或相同虫种不同虫口密度侵染对糙米中的脂类物质均有重要影响。(4)探讨了赤拟谷盗和锈赤扁谷盗侵染时间(1周、2周、3周、4周)对糙米挥发性化合物的影响。通过PCA模型及OPLS-DA模型分析后,发现两种害虫侵染不同时间后的糙米样本的挥发性化合物的差异显著,通过层次聚类发现随着侵染时间的延长糙米中的挥发性化合物含量会表现出逆向转变的趋势,其中在赤拟谷盗侵染后的糙米中较为明显。本实验优化了固相微萃取与气相色谱质谱联用技术的方法,探索了HS/DI-SPMEGC-MS技术在粮食流通过程中对害虫进行侦测的可行性,为粮食在途运输过程中害虫快检技术提供了科学依据;筛选鉴定了糙米、被不同虫口密度赤拟谷盗和锈赤扁谷盗侵染后糙米以及赤拟谷盗和锈赤扁谷盗侵染不同时间糙米中稳定存在的挥发性化合物;利用多元统计手段对害虫侵染后糙米产生的可能作为标志性化合物的成分进行了标定,并进一步从代谢组学的角度分析了虫种及虫口密度可能对糙米造成的影响,为粮食抗逆性机制方面的研究提供了一定的理论基础。