豚草殺蟲抑菌活性成分的LC-MS分析

張欣倩，趙 楊，李文財，包 穎

(1.淄博市林業(yè)科學研究所,山東 淄博 255000；2.淄博市野生動植物保護站，山東 淄博 255095；3.吉林省林業(yè)重點工程資金管理中心，吉林 長春 130022；4.吉林省林業(yè)技術(shù)推廣站，吉林 長春 130022)

豚草(Ambrosiaartemisiifolia)別名艾葉破布草，屬菊科(Compositae)豚草屬(Ambrosia)，為一年生草本，株高20～150 cm，葉對生或互生，頭狀花序單性，瘦果包在總苞內(nèi)，先端有錐狀喙[1]。原產(chǎn)北美，于20世紀30年代傳入我國，現(xiàn)分布于我國山東等15個省[2]。其種子可隨作物、水流及交通工具攜帶進行傳播，侵入農(nóng)田后，會與作物競爭水分和養(yǎng)分，造成作物長勢減弱，產(chǎn)量降低[3]。而且人們在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中接觸到其花粉后還容易引發(fā)過敏癥，因其花粉中含有水溶性蛋白[4,5]。目前，針對這種入侵性雜草，主要采用人工、化學和生物防除的方法來治理[6-8]。近年來，不少學者通過深入研究發(fā)現(xiàn)，豚草含有能夠殺蟲抑菌的活性成分，作用效果顯著，具有良好的植物源性殺蟲抑菌制劑的開發(fā)潛力[9,10]。本研究采用液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(LC-MS)技術(shù)對豚草中的生物活性成分進行定性分析，以明確殺蟲抑菌活性物質(zhì)種類，為開發(fā)豚草植物源性殺蟲抑菌劑提供理論與物質(zhì)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料

采集新鮮豚草，整株用清水洗凈，陰干，粉碎并密封存放于棕色廣口瓶中。

1.2試驗儀器

Agilent 1100高效液相色譜儀，R-1001N型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，API 3000質(zhì)譜儀， WB-2000型電子恒溫水浴鍋，Biofuge Stratos高速冷凍離心機。

1.3豚草活性物質(zhì)的提取

超聲波提取法：準備一300 mL錐形瓶，稱取豚草干粉10 g加入，后加入100 mL的80 %乙醇，瓶封口，在40 ℃條件下，超聲震蕩45 min，將混合液進行抽濾，留存濾液，殘渣晾干稱重，得出溶解率，計算得出本試驗溶解率為11.59 %。濾液在40 ℃水浴條件下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至油膏狀，將所得油膏加蒸餾水定容至50 mL，將該溶液在15 000 r·min-1條件下離心20 min后取上清液，上清液用0.45 um微孔膜過濾，再次用蒸餾水定容至50 mL，進行LC-MS分析。

1.4 LC-MS分析條件

豚草提取液與甲醇按體積比1∶1混合，液相色譜分析：甲醇為流動相，柱溫25 ℃，流速0.2 mL·min-1，進樣量20 μL。質(zhì)譜分析：電噴霧電壓5 500 V，毛細管溫度250 ℃，霧化氣流速10 psi，去簇電壓80 V，氣簾氣流速12 psi，輸入電壓10 V，額定電壓400 V，掃描范圍為10～1000 m·z-1。

2結(jié)果與分析

豚草干粉經(jīng)超聲處理后所得提取物經(jīng)LC-MS分析，獲得了豚草粗提物中化學組分總離子流色譜圖，根據(jù)MS圖及m/z值并查閱文獻，鑒定出5種殺蟲抑菌活性物質(zhì)(見圖1)，其中1號、3號和5號組分的含量較高，各組分質(zhì)譜分析結(jié)果分別見圖2、圖3、圖4、圖5、圖6。

圖1 豚草提取液總離子流色譜分析

圖2 豚草提取液57.117～57.970 min保留時間質(zhì)譜分析

從圖2中可以看出，1號組分中，保留時間57.117～57.970 min內(nèi)出現(xiàn)一個與文獻[11]中綠原酸(C16H18O9)分子量一致，為353.8的離子峰。綠原酸是一種苯丙素類化合物，分子量354.30，具有廣譜抗菌、抗炎、抗病毒作用。

圖3 豚草提取液29.700～30.051min保留時間質(zhì)譜分析

從圖3中可以看出，2號組分中，保留時間29.700～30.051 min內(nèi)出現(xiàn)一個與文獻[12]中記載的二氫豚草素(C15H20O3)分子量基本一致，為249.7的離子峰，分子量248.32。Triest等曾于沿海豚草中分離出這種倍半萜內(nèi)酯類化合物。

圖4 豚草提取液26.439～26.790 min保留時間質(zhì)譜分析

從圖4中可以看出，3號組分中，保留時間26.439～26.790 min內(nèi)出現(xiàn)一個與文獻[12]中豚草素(C15H18O3)分子量一致，為247.5的離子峰。豚草素也是倍半萜內(nèi)酯類化合物，分子量246.304，由Triest等從沿海豚草中分離獲得。

圖5 豚草提取液17.860～18.738 min保留時間的質(zhì)譜分析

從圖5中可以看出，4號組分中，保留時間17.860～18.738 min內(nèi)出現(xiàn)一個與文獻[13]中冠裸穗豚草素(C15H20O4)分子量基本一致，為265.5的離子峰，分子量264.319。

圖6 豚草提取液58.823～59.976 min保留時間的質(zhì)譜分析

從圖6中可以看出，5號組分中，保留時間58.823～59.976 min內(nèi)出現(xiàn)一個與文獻[14]中記載的銀膠菊酯(C15H18O4)分子量基本一致，為261.4的離子峰，分子量262.31。銀膠菊酯有抑菌作用，可抑制農(nóng)作物致病真菌的生長，同時也對昆蟲具有拒食作用。

3討論

相關(guān)研究表明[9]，利用豚草提取液處理天幕毛蟲，不同稀釋倍數(shù)處理組的校正死亡率分別為：10倍液為93.02 %，20倍液為80.23 %，40倍液為60.47 %，160倍液為6.98 %。用乙酸乙酯作為溶劑提取豚草活性物質(zhì)后，對4種植物病原真菌抑制率最低為73 %，最高達100 %[10]。這表明豚草中含有較強殺蟲抑菌作用的活性物質(zhì)，是具有良好開發(fā)前景的植物源殺蟲抑菌劑。

本文對采自我國境內(nèi)的侵入性雜草—豚草中的殺蟲抑菌活性成分進行了LC-MS鑒定分析。查閱相關(guān)文獻，推出該植物含有綠原酸、豚草素、二氫豚草素、銀膠菊酯、冠裸穗豚草素5種具有殺蟲抑菌活性的成分，其中，含量較高的是綠原酸、豚草素、銀膠菊酯。綠原酸是由咖啡酸與奎尼酸組成的縮酚酸，且抗菌譜廣；豚草素、二氫豚草素屬于倍半萜內(nèi)酯類化合物，該類化合物對軟體動物具有較強的生物活性；冠裸穗豚草素、銀膠菊酯也屬于倍半萜內(nèi)酯類化合物，這兩種化合物都對昆蟲具有拒食作用，其中銀膠菊酯還可對農(nóng)業(yè)主要致病真菌產(chǎn)生抑制作用，并具有產(chǎn)卵忌避活性。有學者在此化合物基礎(chǔ)上進行化學改造，產(chǎn)物對斑禾草螟具有產(chǎn)卵忌避活性[12]。根據(jù)以上分析，我們認為豚草提取物的殺蟲抑菌活性是以上5種化合物綜合作用的結(jié)果，其中有4種為倍半萜類化合物，該類化合物具有較強植物化感作用，在植物生長競爭中發(fā)揮著重要作用[15]，使其獲得生長優(yōu)勢，造成其危害性蔓延，含有此類化合物的植物通常昆蟲難于取食，因此，該類化合物應(yīng)該是豚草提取物產(chǎn)生殺蟲抑菌效果的主要藥效成分。若能對豚草提取物活性成分開展進一步細致研究，并開發(fā)出植物源殺蟲抑菌劑，必將為豚草的防控走出一條新路。