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青蒿素来源于菊科蒿属植物黄花蒿A.annua.,作为当前治疗疟疾的首选药物[1],青蒿素解决了喹啉类药物对恶性疟原虫产生的耐药性问题,成为国内外公认的抗疟一线药物。近几年全球青蒿素用量在180吨左右[2],且主要是从黄花蒿叶片中提取得到,黄花蒿中青蒿素含量直接影响其提取成本,是制约青蒿素下游产业发展的关键环节之一。目前,对青蒿素合成前体物质青蒿酸、青蒿乙素、双氢青蒿酸的含量测定研究较多,但还未见使用超高效液相色谱-串联四级杆质谱检测法(UPLC-ESI-QQQ-MS)对不同产地、不同发育时期、不同植物器官间的黄花蒿进行综合含量检测。本文选用UPLC-ESI-QQQ-MS对不同产地、不同发育阶段及不同植物器官间的青蒿素、青蒿乙素、青蒿酸及双氢青蒿酸的含量特征进行了研究,以期获得以上四种青蒿素类化合物在产地、时间、植物器官间的含量变化情况,为黄花蒿的规模化育种、高效采收及生物合成途径解析等相关研究提供参考和数据支持。本实验利用UPLC-ESI-QQQ-MS多反应监测MRM和SIM模式对青蒿素、青蒿乙素、青蒿酸和双氢青蒿酸进行含量测定。定量方法经过线性、精密度(RSD:2.07%、2.85%、3.09%、3.27%)、重复性(RSD:5.45%、5.40%、6.73%、5.69%)稳定性(RSD:7.85%、6.86%、2.84%、2.68%)回收率(RSD:1.83%、2.82%、1.65%、2.80%)等验证。对不同产地、不同发育时期、不同植物器官的样品采用了单因素方差分析、相关性分析、聚类分析等方法进行结果分析。本实验将9份野生种源和3份人工选育种源在2018年3月10日播种于北京怀柔实验基地,同时在7月30日采收不同来源黄花蒿样品;6月28日至9月23日采收不同发育时期样品;10月12日、19日与11月27日采集不同植物器官样品。结果显示:在12个不同来源的黄花蒿样品中,人工选育种源的青蒿素含量明显较野生种源高,均在1%以上,最高YQ7含量达到1.55%。野外黄花蒿种源青蒿素含量均在1%以下,在地域上由北到南青蒿素含量呈上升趋势,青蒿乙素含量均在0.2%以下,且南方地区青蒿素含量高的种源青蒿乙素含量非常低,大部分都在0.1%以下。青蒿酸含量在12个不同来源的样品中差异不显著,吉林、北京、河南、云南、YQ2和YQ1的青蒿酸含量均在0.1%以上,其余均在0.1%以下。双氢青蒿酸在不同来源的种质中差异显著,且青蒿素含量高的种质中双氢青蒿酸也较高。通过四种青蒿素类化合物与生态因子进行相关性分析得到青蒿素含量与纬度极显著负相关(P<0.01),与经度显著负相关(P<0.05),其相关性系数绝对值分别达0.908和0.714,且青蒿素与双氢青蒿酸极显著正相关(P<0.01),相关系数绝对值达0.927,二者含量变化趋势一致。在本次实验所检测的9个野外地域下,由北向南青蒿素和双氢青蒿酸含量大致呈增加趋势。黄花蒿在不同发育阶段下的青蒿素类化合物含量测定结果中,6个来源的黄花蒿内,除吉林外,来源于湖北、海南、YQ2、YQ1、YQ7的青蒿素含量在不同时间下具有显著差异,青蒿素含量与时间正相关。青蒿素的含量均在9月份含量达到最高,来源于吉林、湖北、海南、YQ2、YQ1、YQ7的黄花蒿中含量最高分别为 0.09%、1.02%、2.08%、2.08%、2.07%、2.94%。除了来源于吉林的黄花嵩在8月份之后双氢青蒿酸含量最高,为0.02%,其余5个种源双氢青蒿酸含量均在初次检测的6月底达到最高,湖北、海南、YQ2、YQ1、YQ7双氢青蒿酸含量最高分别为0.42%、0.48%、0.77%、0.71%、0.75%,之后均为不同程度的降低。青蒿乙素与青蒿酸则无明显变化趋势。在黄花蒿不同植物器官间,叶片中青蒿素含量普遍高于花内含量。吉林的叶片和花中青蒿素含量均为0.02%,茎0.01%,根和种子几乎检测不到。其余广西、海南、YQ2、YQ1和YQ7的黄花蒿叶片中,青蒿素含量均高于其它植物器官,分别为0.97%、1.20%、1.78%、1.93%、2.42%。其次是花中青蒿素含量较高,分别为0.11%、0.26%、0.30%、0.24%、0.21%。茎中也有少量青蒿素存在,青萬素含量分别为0.03%、0.04%、0.03%、0.02%、0.04%。根和种子内青蒿素、青蒿乙素、青蒿酸及双氢青蒿酸几乎检测不到,来源于吉林的黄花蒿叶和花中,青蒿乙素和青蒿酸所占比例较大,其余五个来源中则是青蒿素和双氢青蒿酸所占比例较大,此外在六个黄花蒿种源间茎中双氢青蒿酸含量远高于其它三种化合物,吉林、广西、海南、YQ2、YQ1和YQ7茎中双氢青蒿酸含量分别为0.06%、0.50%、0.47%、0.73%、0.18%、0.96%。基于上述研究,得到了黄花蒿在不同来源、不同发育阶段及不同植物器官间四种青蒿素类化合物的含量,基于该基础数据理论,以期为黄花蒿育种、采收及青蒿素生物合成途径的相关研究提供参考和数据支持。