两种盐生植物Atriplex halimus与Suaeda fruticosa的植物化学特征及其对杂拟谷盗(Tribolium confusum)的杀虫潜力：体外与计算机模拟(in silico)研究

《Chemistry & Biodiversity》：Phytochemical Profile and Insecticidal Potential of Two Halophytes, Atriplex halimus and Suaeda fruticosa, Against Tribolium confusum: In Vitro and In Silico Approaches

　　

本研究旨在探究两种盐生植物Atriplex halimus（A. halimus）和Suaeda fruticosa（S. fruticosa）甲醇提取物的植物化学成分，并评估其体外与计算机模拟（in silico）杀虫活性。研究内容包括植物化学预筛选、总酚、黄酮及单宁含量测定，以及采用高效液相色谱-电喷雾电离-四极杆-飞行时间质谱（HPLC-ESI-QTOF-MS）进行化合物鉴定。通过对杂拟谷盗（Tribolium confusum）成虫的直接接触生物测定评估杀虫活性。此外，研究人员还针对乙酰胆碱酯酶（AChE）进行了分子对接研究。植物化学筛查显示两种植物提取物均含有多种生物活性成分。A. halimus表现出最高的黄酮含量，而S. fruticosa显示出最高水平的总酚和单宁，对应更优的杀虫效果，表现为处理96 h后更低的半数致死浓度（LC50）值。负离子模式下的HPLC-ESI-QTOF-MS分析分别在A. halimus和S. fruticosa中鉴定出24种和29种生物活性成分。计算机模拟研究证实，大多数鉴定的多酚类成分对昆虫乙酰胆碱酯酶具有结合亲和力，包括山奈酚-3-O-芸香糖苷-7-O-葡萄糖苷、柚皮苷、阿魏酰酪胺和芦丁。

论文解读：两种盐生植物的植物化学特征及其杀虫潜力研究

一、研究背景与意义

在阿尔及利亚，谷物生产虽接近全国平均水平，但作物仍极易受到多种害虫的侵害，导致产量损失。其中，杂拟谷盗（Tribolium confusum）是破坏储粮的全球性重要害虫。目前化学杀虫剂虽见效快，但其对人类健康、环境安全及昆虫抗药性的负面影响日益凸显。因此，寻找安全、环保的植源杀虫剂成为可持续害虫管理的重要方向。

盐生植物（Halophytes）生长在盐碱极端环境中，进化出了独特的生理生化适应机制，能合成丰富的次级代谢产物，特别是多酚类物质，具备潜在的杀虫特性。Atriplex halimus（A. halimus）与Suaeda fruticosa（S. fruticosa）是地中海干旱及半干旱地区广泛分布的藜科（现苋科）盐生药用植物，既往研究多关注其抗氧化、抗菌等活性，而其在研究区域的杀虫潜力尚待探索。本研究由研究人员开展并发表于《Chemistry》，旨在通过体外实验与计算机模拟（in silico）方法，解析这两种本地盐生植物的植物化学特征及其对杂拟谷盗的杀虫机制，为开发新型天然植物源杀虫剂提供科学依据。

二、主要关键技术方法

研究人员于2024年1月在阿尔及利亚西北部自然盐碱地采集A. halimus（Relizane）与S. fruticosa（Oran）地上部分，制成甲醇-水（75:25, v/v）浸膏。采用标准定性试剂法开展植物化学预筛选；利用Folin-Ciocalteu法、AlCl₃比色法及香兰素-HCl法分别定量总酚（GAE/g DW）、黄酮（QE/g DW）及单宁（CE/g DW）。采用Agilent 1260 HPLC耦合6540 Q-TOF质谱仪（ESI负离子模式，C18柱）进行多酚组学分析，结合数据库与标准品比对鉴定化合物。杀虫活性通过直接接触法处理杂拟谷盗成虫，设置25–200 mg/mL梯度浓度与24–96 h时间点，以2% Tween为对照，计算死亡率与LC₅₀（Log-Probit回归）。分子对接以昆虫乙酰胆碱酯酶（AChE, PDB: 6XYS）为靶标，使用PyRx（AutoDock Vina）对HPLC鉴定出的主要多酚进行对接，并用UCSF Chimera与Discovery Studio分析结合能及相互作用。

三、研究结果

2.1 植物化学预筛选

研究人员发现，两种甲醇叶提取物均含生物碱、酚类、黄酮、单宁和皂苷。S. fruticosa的反应普遍更强，尤其酚类与单宁；香豆素仅见于S. fruticosa，糖苷仅见于A. halimus；两类植物均未检出甾体。

2.2 总酚、黄酮及单宁含量

定量结果显示，S. fruticosa的总酚（119.33 ± 7.24 mg GAE/g DW）与单宁（4.51 ± 0.09 mg CE/g DW）显著高于A. halimus（分别为22.23 ± 0.89、3.53 ± 0.15）。反之，A. halimus的黄酮含量（73.07 ± 0.19 mg QE/g DW）高于S. fruticosa（63.92 ± 0.01）。研究人员指出，含量差异与采样地环境、季节、提取溶剂等有关。

2.3 HPLC–QTOF–ESI–MS多酚分析

代谢组学分析共鉴定A. halimus中24种、S. fruticosa中29种成分。两物种共享9种代谢物（如葡萄糖酸、苹果酸、柠檬酸等），构成适应盐碱环境的共享代谢核心。S. fruticosa富含酚酸（芥子酸、对香豆酸、原儿茶酸及咖啡酸衍生物二乙酰咖啡酸、Fertaric acid等），黄酮以糖苷形式为主（芦丁、槲皮素-3-O-接骨木糖苷、山奈酚-3-O-芸香糖苷-7-O-葡萄糖苷、异鼠李素-3-O-葡萄糖苷及柚皮苷）。A. halimus则以咖啡酸-3-硫酸盐、原儿茶酸-4-葡萄糖苷、二氢槲皮素为特征。已知杀虫黄酮（山奈酚、芦丁、槲皮素）的存在支持其生物活性。

2.4 杀虫活性

接触法生测表明，两种提取物均显著提升杂拟谷盗成虫死亡率（p ≤ 0.05）。200 mg/mL处理96 h后，S. fruticosa与A. halimus分别达86.66%与80.00%死亡率；25 mg/mL短时（24 h）暴露毒性较低（~6.66%）。LC₅₀随时间下降：96 h时S. fruticosa为50.03 ± 12.65 mg/mL，A. halimus为84.73 ± 0.00 mg/mL；48–72 h区间亦呈相同趋势。研究人员认为S. fruticosa更低的LC₅₀与其更高的酚类和单宁含量相关，整体杀虫效力更优。

2.5 分子对接结果

为关联化学组分与杀虫活性，研究人员将鉴定出的主要多酚对接至AChE活性口袋。A. halimus中，阿魏酰酪胺（?9.5 kcal/mol）与二氢槲皮素（?8.3 kcal/mol）结合最佳，通过经典氢键及Pi–供体氢键作用于TYR71、ASP375、TYR324（2.39–2.92 ?）。S. fruticosa中，山奈酚-3-O-芸香糖苷-7-O-葡萄糖苷结合能最高（?10.2 kcal/mol），主要通过与TRP321的Pi–Pi堆叠；柚皮苷（?9.5 kcal/mol）、芦丁（?8.7 kcal/mol）则形成Pi–烷基及Pi–Sigma作用（VAL318、TYR73、ASP375）。酚酸类（对香豆酸、异鼠李素）多形成短距Pi–供体氢键（~2.8–2.9 ?），较小分子（水杨酸、芥子酸）以较远Pi–Pi或Pi–Sigma作用为主。所有体系RMSD < 2.0 ?。S. fruticosa成分最大结合能更优，A. halimus氢键作用较强，整体均可通过稳定结合调控AChE，支持体外结果。

四、讨论总结与结论翻译

研究人员在讨论中指出，本研究证实了S. fruticosa与A. halimus甲醇提取物富含总酚、黄酮及单宁，并具有显著杀虫活性。HPLC–ESI–QTOF–MS谱图解析出多种重要次级代谢物。两种提取物对杂拟谷盗具中等细胞毒性（注：此处指昆虫接触毒性）。分子对接进一步确认选定化合物可有效抑制昆虫神经传递关键酶AChE，并解析了其与活性位点的相互作用模式。这些发现凸显了这两种盐生植物作为合成杀虫剂环保替代品的潜力，并为其在可持续害虫治理策略中的应用提供了依据。

研究结论（翻译）

本研究表明，S. fruticosa和A. halimus的甲醇提取物含有相当量的总酚、黄酮类和单宁，并表现出显著的杀虫活性。HPLC–ESI–QTOF–MS分析鉴定出若干重要次级代谢物。两种提取物对杂拟谷盗均显示中等毒性。此外，分子对接研究证实，所选化合物能有效抑制乙酰胆碱酯酶（AChE）——一种昆虫神经传递的关键酶，并详细阐明了其与酶活性位点的相互作用。这些发现凸显了这些盐生植物作为合成杀虫剂环保替代品的潜力，并支持其在可持续害虫管理策略中的可能应用。