蒙古莸（Caryopteris mongholica Bunge）次生代谢物质的驱虫效果研究

单金园，董 馨，张 宝，李国婧，斯 琴，李龙梅,2*

(1.内蒙古农业大学 植物逆境生理与分子生物学自治区重点实验室，内蒙古 呼和浩特 010018；2.内蒙古农业大学职业技术学院，内蒙古 萨拉齐 014109)

蒙古莸(Caryopteris mongholica Bunge)是马鞭科(Verbenaceae)莸属(Caryopteris)的一种旱生落叶小灌木，具有药用和观赏价值[1]，在我国内蒙古牧区也是饲用价值较高的含氮牧草，其植株散发的特殊香气，可作芳香油等其他经济价值使用[2]。目前人们对蒙古莸进行了传粉育苗繁殖[3]，生态胁迫抗性[4]，植株的形态结构[5]，及其挥发性花香进行了成分分析等方面的研究[6]。

植物次生代谢是指植物经长期进化同生态环境相适应而产生非必需代谢物质的过程，其产物有生物碱、多糖类、黄酮类、蒽醌、萘醌、单萜、二萜、皂苷、蛋白质等[2]。次生代谢产物本质是一类植物内源活性物质，这类活性物质对植物自身的生理作用不明显，但对其他生物体具有生物活性，如抗氧化、抗菌、抗炎、抗肿瘤等[7]。有些植物次生代谢物对害虫还有忌避和毒杀作用，如猫薄荷里的荆芥内酯成分驱蚊的效果明显[8]；提取含有特殊气味的化合物制作成芳香精油，如丁香油、薄荷油、薰衣草油、樟脑油等可被用以驱蚊虫的天然植物精油；植物中的萜类、酚类和生物碱类化合物则对昆虫具有拒食活性[9]。还有一些成本高、产量低、需求量大的化合物被应用在制药工业中，例如紫杉醇、长春碱、青蒿素等。因此，本研究将对蒙古莸的次生代谢物进行初步杀虫（驱虫）活性检测，为寻找绿色环保杀虫剂的前期筛选提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料来源

植物样品：蒙古莸采集于乌兰察布市凉城县，百里香采集于赤峰市林西县，艾草采集于呼和浩特市五万亩森林公园。

供试害虫：本试验使用的蛞蝓、菜蚜于内蒙古呼和浩特市新城区温室大棚收集，主要寄主为白菜、油麦菜。

1.2 样品采集及处理方法

采集生长状态良好且无病虫害的植株的茎、叶部分，自然阴干。用粉碎机将蒙古莸和百里香粉碎并过40目筛，艾草粉碎，储存于常温干燥条件下备用。

冷浸-超声提取法：称取植物干粉10 g，加入100 mL 95%乙醇溶液，冷浸泡36 h后，超声提取（30 min,30℃），过滤；将残渣再次加入100 mL 95%乙醇溶液，超声提取（30 min,30℃），过滤，合并两次滤液，在50℃下旋转蒸发浓缩成膏状，将膏状提取物用50%乙醇定容至10 mL，则植物提取物的质量浓度为1 g/mL（即1 mL溶液中含有1 g植物干粉样品），将溶液置于4℃低温环境中避光保存。

使用前，需将3种供试植物提取液分别用体积分数为0.3%的吐温-80水溶液稀释成0.05 g/mL的药液，对照溶液为用0.3%吐温-80稀释的50%乙醇溶液，低温保存备用。

1.3 蛞蝓的趋避试验设计

处理叶：将4×7（cm）的新鲜油麦菜叶片浸泡于0.05 g/mL的提取物溶液中3 min，取出后自然风干。

对照叶：将4×7（cm）的新鲜油麦菜叶片浸泡于50%乙醇-0.3%吐温-80的稀释液中3 min，取出后自然风干。

将处理叶和对照叶一同放入烧杯中（将干净培养皿倒扣放入烧杯底部，加入20 mL蒸馏水，防止蛞蝓因环境干燥而死亡），然后将虫龄相近的饥饿处理6 h的蛞蝓用镊子夹入烧杯中。每组8只试虫，重复15次。于处理12 h后观察蛞蝓的取食结果，记录试验前后叶片的重量差。

1.4 菜蚜的毒杀活性测定试验设计

浸虫法：用细毛笔蘸取30只状态正常的菜蚜若虫，置于4 cm×3 cm的新鲜叶片上，将叶片放置在培养皿中，饲养1 h，使虫体基本固定于叶片上。将带虫叶片分别在3种供试药剂中完全浸泡，5 s后取出，用滤纸吸取叶片上多余的药液，晾干后重新置于培养皿中饲养（饲养温度为25℃）。每组试验重复3次，于12、24 h后观察试虫的死亡情况并记录。对照组试虫用50%乙醇-0.3%吐温-80的稀释液浸泡。

1.5 成分分析方法

1.5.1 液相色谱-质谱分析。前处理参考：取600 mg植物样本，加入5倍体积的甲醇溶液后，研磨组织45 s（4℃）并重复3次，超声提取30 min（60 Hz、室温），离心10 min（4℃、13 500 r/min），取上清液，过0.45μm滤膜后，取滤液进样分析。

1.5.2 HS-SPME-GC-MS分析。将植物样品用液氮速冻后研磨粉碎，每2 g样品加1 g NaCl和内标物。40℃下萃取30 min，平衡20 min。萃取后将样液注入GC端口，解析4 min（250℃），无分流进样。

色谱：0.25μm涂层的DB-5MS毛细管色谱柱（30 m×0.25 mm）；氦气（99.999%）作载气，进样温度250℃。不分流进样3 min，流量为1.0 mL/min。

升温：①起始温度为50℃，2 min；②以4℃/min慢升温至72℃；③以14℃/min升温至100℃；④以2℃/min慢升温至130℃；⑤以4℃/min慢升温至145℃；⑥以8℃慢升温至180℃，持续10 min。

质谱：230℃，70 eV EI源电离；质量范围20～600 amu。

1.6 数据处理

利用SPSS 26.0数据分析软件对蛞蝓取食前后的叶片重量进行统计学分析，通过分析蛞蝓的取食情况判断植物的次生代谢物质对蛞蝓的趋避作用是否显著。

2 结果与分析

2.1 趋避试验结果分析

通过对试验结果数据进行方差齐性检验和独立样本T检验，分析结果认为两组数据无明显差异。表1结果表明，试验前、试验后、摄入的叶片质量的试验组和对照组相比均无显著差异。说明蒙古莸乙醇提取物对蛞蝓的趋避作用不显著，即蛞蝓对蒙古莸乙醇提取物不敏感。因此，可初步认为，蒙古莸中可能不存在或仅存在少量对蛞蝓有防治作用的次生代谢产物。

表1 蛞蝓趋避试验的数据分析

2.2 毒杀活性测定结果分析

判断依据：以毛笔触及虫体，其触角和足完全不动则判定该虫体死亡。

以3次重复的死亡率平均值，代入公式计算校正死亡率。

从表2可知，蒙古莸、百里香、艾蒿的乙醇提取物对菜蚜都有一定的毒杀作用，其中蒙古莸乙醇提取物在作用24 h后毒杀效果最明显，说明该提取物中的确含有某些杀虫成分，且这些成分对菜蚜的防治有一定作用效果。因此，可将蒙古莸醇提物进行成分分析，并根据已有文献对毒杀作用的主要作用成分进行推测。

表2 三种植物提取物对菜蚜的毒杀测试（单位：%）

2.3 成分分析结果

将蒙古莸的醇提取物进行LC-MS和HS-SPMEGC-MS分析，结果表明：蒙古莸中含有大量已知的生物碱、萜类、黄酮类化合物，其中生物碱有瓶千里光碱、葫芦巴碱、3α·6β-二巴豆酰氧基莨菪烷-7β-醇、O-乙酰乙醇胺、巴豆苷、吲哚、甜菜碱等；萜类包括丹参新酮、灵芝酸、青蒿素、奇壬醇、乙酸香叶酯、3-蒈烯、β-石竹烯等；黄酮类有山萘酚3-O-洋槐糖苷、木犀苷、槲皮素3-O-葡萄糖酸苷、紫云英苷等。

其中表3所示成分具有杀虫、驱虫作用，推测可能在本试验中起主要作用，可作为下一步蒙古莸杀虫物质研究的试验依据。

表3 蒙古莸杀虫成分分析结果

3 讨论与结论

植物次生代谢物质中的部分化合物具有驱杀、触杀、胃毒等杀虫作用，本研究以蒙古莸为主要材料，对其次生代谢物质进行驱虫、杀虫测试，通过分析其次生代谢物的主要成分，推测驱虫、杀虫的主要有效物质，为蒙古莸次生代谢物的后续研究提供部分依据，也为植物源杀虫剂的前期筛选做出了判断。

次生代谢物中多数成分为醇溶性物质，因此本试验以乙醇为溶剂进行次生代谢物的提取，采用超声波法处理，提高提取率。运用浸虫法模拟现实中杀虫剂与虫体的接触。根据毒力测试结果，后续试验可分离提纯对菜蚜有毒杀作用的成分，增加试剂的浓度梯度进行室内毒力测试，并根据试验结果计算得出毒力回归方程等。蛞蝓的趋避试验效果不显著的原因可能是蛞蝓个体对气味、物质的敏感差异，或是提取物中主要驱虫成分浓度低或部分成分相互抑制导致对蛞蝓的驱虫效果不明显等。可根据推测原因修改试验条件进行后续试验，也可更换其他试虫如鳞翅目黏虫进行毒力测试，或根据成分分析结果提纯化合物后再次进行毒力测试试验。通过测试寻找最佳的杀虫成分和有效成分比例，拟研究开发出新型、环保、高效的植物源杀虫剂。

通过分析蒙古莸次生代谢物对蛞蝓、菜蚜的作用结果，我们得到以下结论：蒙古莸乙醇提取物对蛞蝓趋避作用效果不显著。蒙古莸、百里香、艾蒿的乙醇提取物对菜蚜都有一定的毒杀作用，其中蒙古莸乙醇提取物在作用24 h后毒杀效果最明显。在蒙古莸的次生代谢物中，瓶千里光碱、新乌头碱、β-石竹烯、土木香内酯、蒎烯、异土木香内酯等成分具有杀虫作用。

本研究发现蒙古莸的乙醇提取物中存在对菜蚜的毒杀成分，为菜蚜的防治提供研究方向，对蒙古莸醇提物的成分分析为部分天然化合物的提取提供参考。