季节性变化对秘鲁酸浆废弃物提取物抗蚊蝇活性的影响及其生物农药潜力研究

本研究针对传统杀虫剂耐药性问题，通过UPLC/MS和多元数据分析揭示了Physalis peruviana L.果萼提取物中54种次生代谢物（含withanolides和类黄酮）的季节性差异，发现70%甲醇提取物（POM）对Culex pipiens（LC50=8.18 mg/mL）和Musca domestica（LC50=9.87 mg/mL）幼虫具有显著杀虫活性，为农业废弃物资源化及绿色农药开发提供新策略。

　　

在传统杀虫剂耐药性日益严重的背景下，病媒昆虫如库蚊（Culex pipiens）和家蝇（Musca domestica）的防控面临严峻挑战。这些昆虫不仅传播登革热、疟疾等疾病，其耐药性的发展更使得化学杀虫剂效果逐年下降。与此同时，农业废弃物处理成为环境负担，尤其是秘鲁酸浆（Physalis peruviana L.）食用后果萼的堆积问题。如何将这类废弃物转化为高附加值产品，同时解决杀虫剂耐药性难题，成为跨学科研究的焦点。

来自埃及艾因夏姆斯大学、本哈大学等机构的研究团队在《Scientific Reports》发表了一项创新性研究。他们通过分析两个连续产季（2022-2023和2023-2024）的秘鲁酸浆果萼提取物，系统评估了其作为生物农药的潜力。研究采用超高效液相色谱-质谱联用技术（UPLC/MS）结合多元统计方法，首次揭示了季节性变化对植物次生代谢物组成的影响规律，并证实老产季甲醇提取物（POM）对病媒幼虫具有卓越的杀灭效果。

关键技术方法包括：1）使用70%甲醇和石油醚制备季节性差异提取物；2）通过UPLC/MS负/正离子模式鉴定54种次生代谢物；3）采用主成分分析（PCA）和聚类热图进行化学特征区分；4）按WHO标准进行蚊蝇幼虫生物测定（浓度梯度125-2000 ppm），计算LC₅₀和相对毒性（RE）。实验样本来自埃及吉萨省的El-Laboudy农场，气候数据由埃及气象局提供。

UPLC/MS分析揭示季节性代谢差异
研究通过高分辨率质谱在负离子模式下鉴定出15种老产季甲醇提取物（POM）特征成分，包括独家的阿魏酰奎宁酸衍生物（17.52%含量）和芹菜素-C-己糖苷-C-戊糖苷（12.62%）。正离子模式则发现老产季提取物富含withanolides类物质，如4β-羟基withanolide E（3.58%）和physalin O。PCA分析显示，老产季提取物在化学组成上显著区别于新产季，形成独立聚类，这与后续生物活性结果高度吻合。

显著的杀虫活性与季节相关性
针对库蚊三龄幼虫，老产季甲醇提取物（POM）24小时LC₅₀仅为8.18 mg/mL，相对毒性（RE）达1.8倍，显著优于新产季提取物（PNM，LC₅₀=12.36 mg/mL）。家蝇实验结果更为突出，POM在60 mg/mL浓度下24小时死亡率达100%，其LC₅₀（9.87 mg/mL）比新产季石油醚提取物（PNP）低3.5倍。值得注意的是，所有老产季提取物在48小时均实现100%死亡率，表明其具有持续作用潜力。

代谢物-活性关联机制
研究推测withanolides（如visconolide和withanolide D）与黄酮类（如槲皮素-O-己糖苷）的协同作用是杀虫活性的关键。这些化合物可能通过破坏昆虫神经系统（如乙酰胆碱酯酶抑制）或表皮结构（几丁质合成干扰）发挥作用。气象数据分析指出，老产季较高的温度（27°C vs 25°C）和降雨量（7.2 mm vs 4.3 mm）可能促进了植物防御性代谢物的积累。

这项研究首次系统论证了秘鲁酸浆果萼作为农业废弃物在病媒防控中的价值。其重要意义在于：1）建立了季节性变化-代谢组-生物活性的关联模型，为植物源农药开发提供新思路；2）老产季废弃物的高效利用实现了"变废为宝"的循环经济理念；3）相比合成杀虫剂，植物提取物具有环境友好、不易产生耐药性等优势。未来研究可聚焦活性单体分离、作用机制解析及规模化制备工艺开发，推动该资源从实验室走向实际应用。