豚草杀虫抑菌活性成分的LC-MS分析

张欣倩，赵 杨，李文财，包 颖

(1.淄博市林业科学研究所,山东 淄博 255000；2.淄博市野生动植物保护站，山东 淄博 255095；3.吉林省林业重点工程资金管理中心，吉林 长春 130022；4.吉林省林业技术推广站，吉林 长春 130022)

豚草(Ambrosiaartemisiifolia)别名艾叶破布草，属菊科(Compositae)豚草属(Ambrosia)，为一年生草本，株高20～150 cm，叶对生或互生，头状花序单性，瘦果包在总苞内，先端有锥状喙[1]。原产北美，于20世纪30年代传入我国，现分布于我国山东等15个省[2]。其种子可随作物、水流及交通工具携带进行传播，侵入农田后，会与作物竞争水分和养分，造成作物长势减弱，产量降低[3]。而且人们在农业生产中接触到其花粉后还容易引发过敏症，因其花粉中含有水溶性蛋白[4,5]。目前，针对这种入侵性杂草，主要采用人工、化学和生物防除的方法来治理[6-8]。近年来，不少学者通过深入研究发现，豚草含有能够杀虫抑菌的活性成分，作用效果显著，具有良好的植物源性杀虫抑菌制剂的开发潜力[9,10]。本研究采用液相色谱-质谱联用(LC-MS)技术对豚草中的生物活性成分进行定性分析，以明确杀虫抑菌活性物质种类，为开发豚草植物源性杀虫抑菌剂提供理论与物质依据。

1材料与方法

1.1试验材料

采集新鲜豚草，整株用清水洗净，阴干，粉碎并密封存放于棕色广口瓶中。

1.2试验仪器

Agilent 1100高效液相色谱仪，R-1001N型旋转蒸发仪，API 3000质谱仪， WB-2000型电子恒温水浴锅，Biofuge Stratos高速冷冻离心机。

1.3豚草活性物质的提取

超声波提取法：准备一300 mL锥形瓶，称取豚草干粉10 g加入，后加入100 mL的80 %乙醇，瓶封口，在40 ℃条件下，超声震荡45 min，将混合液进行抽滤，留存滤液，残渣晾干称重，得出溶解率，计算得出本试验溶解率为11.59 %。滤液在40 ℃水浴条件下旋转蒸发至油膏状，将所得油膏加蒸馏水定容至50 mL，将该溶液在15 000 r·min-1条件下离心20 min后取上清液，上清液用0.45 um微孔膜过滤，再次用蒸馏水定容至50 mL，进行LC-MS分析。

1.4 LC-MS分析条件

豚草提取液与甲醇按体积比1∶1混合，液相色谱分析：甲醇为流动相，柱温25 ℃，流速0.2 mL·min-1，进样量20 μL。质谱分析：电喷雾电压5 500 V，毛细管温度250 ℃，雾化气流速10 psi，去簇电压80 V，气帘气流速12 psi，输入电压10 V，额定电压400 V，扫描范围为10～1000 m·z-1。

2结果与分析

豚草干粉经超声处理后所得提取物经LC-MS分析，获得了豚草粗提物中化学组分总离子流色谱图，根据MS图及m/z值并查阅文献，鉴定出5种杀虫抑菌活性物质(见图1)，其中1号、3号和5号组分的含量较高，各组分质谱分析结果分别见图2、图3、图4、图5、图6。

图1 豚草提取液总离子流色谱分析

图2 豚草提取液57.117～57.970 min保留时间质谱分析

从图2中可以看出，1号组分中，保留时间57.117～57.970 min内出现一个与文献[11]中绿原酸(C16H18O9)分子量一致，为353.8的离子峰。绿原酸是一种苯丙素类化合物，分子量354.30，具有广谱抗菌、抗炎、抗病毒作用。

图3 豚草提取液29.700～30.051min保留时间质谱分析

从图3中可以看出，2号组分中，保留时间29.700～30.051 min内出现一个与文献[12]中记载的二氢豚草素(C15H20O3)分子量基本一致，为249.7的离子峰，分子量248.32。Triest等曾于沿海豚草中分离出这种倍半萜内酯类化合物。

图4 豚草提取液26.439～26.790 min保留时间质谱分析

从图4中可以看出，3号组分中，保留时间26.439～26.790 min内出现一个与文献[12]中豚草素(C15H18O3)分子量一致，为247.5的离子峰。豚草素也是倍半萜内酯类化合物，分子量246.304，由Triest等从沿海豚草中分离获得。

图5 豚草提取液17.860～18.738 min保留时间的质谱分析

从图5中可以看出，4号组分中，保留时间17.860～18.738 min内出现一个与文献[13]中冠裸穗豚草素(C15H20O4)分子量基本一致，为265.5的离子峰，分子量264.319。

图6 豚草提取液58.823～59.976 min保留时间的质谱分析

从图6中可以看出，5号组分中，保留时间58.823～59.976 min内出现一个与文献[14]中记载的银胶菊酯(C15H18O4)分子量基本一致，为261.4的离子峰，分子量262.31。银胶菊酯有抑菌作用，可抑制农作物致病真菌的生长，同时也对昆虫具有拒食作用。

3讨论

相关研究表明[9]，利用豚草提取液处理天幕毛虫，不同稀释倍数处理组的校正死亡率分别为：10倍液为93.02 %，20倍液为80.23 %，40倍液为60.47 %，160倍液为6.98 %。用乙酸乙酯作为溶剂提取豚草活性物质后，对4种植物病原真菌抑制率最低为73 %，最高达100 %[10]。这表明豚草中含有较强杀虫抑菌作用的活性物质，是具有良好开发前景的植物源杀虫抑菌剂。

本文对采自我国境内的侵入性杂草—豚草中的杀虫抑菌活性成分进行了LC-MS鉴定分析。查阅相关文献，推出该植物含有绿原酸、豚草素、二氢豚草素、银胶菊酯、冠裸穗豚草素5种具有杀虫抑菌活性的成分，其中，含量较高的是绿原酸、豚草素、银胶菊酯。绿原酸是由咖啡酸与奎尼酸组成的缩酚酸，且抗菌谱广；豚草素、二氢豚草素属于倍半萜内酯类化合物，该类化合物对软体动物具有较强的生物活性；冠裸穗豚草素、银胶菊酯也属于倍半萜内酯类化合物，这两种化合物都对昆虫具有拒食作用，其中银胶菊酯还可对农业主要致病真菌产生抑制作用，并具有产卵忌避活性。有学者在此化合物基础上进行化学改造，产物对斑禾草螟具有产卵忌避活性[12]。根据以上分析，我们认为豚草提取物的杀虫抑菌活性是以上5种化合物综合作用的结果，其中有4种为倍半萜类化合物，该类化合物具有较强植物化感作用，在植物生长竞争中发挥着重要作用[15]，使其获得生长优势，造成其危害性蔓延，含有此类化合物的植物通常昆虫难于取食，因此，该类化合物应该是豚草提取物产生杀虫抑菌效果的主要药效成分。若能对豚草提取物活性成分开展进一步细致研究，并开发出植物源杀虫抑菌剂，必将为豚草的防控走出一条新路。