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地衣化合物鉴定长期依赖传统技术，存在诸多局限。研究人员开展 “扩展地衣源天然产物高分辨率 MS/MS 光谱数据库” 研究，新增 534 种地衣化合物的 Orbitrap MS/MS 光谱数据，能助力地衣化学分类学研究及化合物发现。
地衣，这种由真菌（大多为子囊菌）和微藻（主要是绿藻和 / 或蓝细菌）形成的奇妙共生体，广泛分布于全球各地，在陆地生态系统中扮演着独特的角色。它们不仅能在岩石、树皮等各种自然基质上生长，还能在混凝土、瓷砖等人工环境中安家。地衣生长缓慢，适应低营养和恶劣的非生物环境，同时能产生大量独特的次生代谢产物，这些化合物在传统医药、染料和香料工业中都有重要应用。比如，部分地衣提取物被发现具有抗菌和抗癌活性，这使得地衣成为了医药研究领域的 “潜力股”。
然而，长期以来，地衣化合物的鉴定一直面临着挑战。早期，人们主要依靠斑点试验和薄层色谱（TLC）等技术来鉴定地衣化合物。TLC 虽然应用广泛，但它存在明显的缺陷，如无法检测低浓度化合物、分辨率差，而且化合物的鉴定严重依赖标准品。随着科技的发展，现代代谢组学技术如高分辨率 MS/MS 逐渐崭露头角，其在灵敏度和准确性上远超传统技术。2019 年，Olivier - Jimenez 等人发布了地衣数据库（LDB），包含 251 种代谢物的 Q - TOF MS/MS 光谱，为地衣化合物的鉴定提供了有力支持，但该数据库的化合物覆盖范围仍有待拓展。
为了解决这一问题，来自澳大利亚的研究人员开展了一项重要研究。他们从 Jack Elix 的地衣代谢物库中选取化合物，生成了 534 种地衣源化合物的 Orbitrap MS/MS 光谱数据，其中 399 种是 LDB 中没有的独特代谢物。这些数据被上传至 MetaboLights 数据库，并在 GNPS 平台上可用于分子网络分析，极大地扩充了地衣化合物鉴定的数据库资源。该研究成果发表在《Scientific Data》上，为地衣研究领域带来了新的突破。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先是化合物的收集与样品制备，从 Jack Elix 的收藏中获取化合物，经过精确称重、溶解、超声、离心等处理后用于分析；其次是 MS/MS 数据采集，利用 Thermo Orbitrap Exploris 120 质谱仪和 Thermo Vanquish 超高效液相色谱系统进行检测；最后是数据的分析与数据库生成，将处理后的数据上传至 MetaboLights 和 GNPS 平台，并生成 “ELIXDB Lichen Database” 用于分子网络分析。
研究结果主要从以下几个方面展开：
- 数据库描述及应用：该数据库与 LDB 可在 GNPS 在线平台同时查询，包含 534 种化合物的 MS/MS 光谱，涵盖多种地衣天然产物类别。研究人员可利用该数据库，通过特定的样品处理和分析流程，实现地衣化合物的鉴定以及探索分子多样性。比如，在鉴定地衣化合物时，研究人员将地衣样品用溶剂提取、过滤、干燥、重悬后，注入质谱仪分析，再将数据上传至 GNPS 平台进行 “Library Search” 或 “Molecular Networking” 实验。
- 技术验证：研究人员提取了三种澳大利亚地衣（Hypogymnia pulverata、Relicina sydneyensis 和 Caloplaca rexfilsonii）的提取物进行验证。通过 “Library Search” 实验，在之前报道的 22 种化合物中成功鉴定出 20 种，同时还检测到许多之前未报道的化合物。这表明该数据库结合 MS/MS 光谱搜索技术，能显著提高地衣代谢物的检测能力。在分子网络分析实验中，研究人员构建了三种地衣的联合分子网络，发现了一些未鉴定的节点，这些节点可能代表新的化合物，为后续的新分子发现提供了线索。
研究结论表明，ElixDB 显著扩充了地衣化合物 MS/MS 光谱库，有助于地衣系统学研究和化合物发现。通过与 LDB 的互补使用，能实现对多种地衣物种中大量次生代谢物的去重鉴定。同时，研究也指出，MS 技术受仪器和运行参数影响较大，在使用数据库进行化合物鉴定时，需谨慎对待未匹配的结果。此外，对于新检测到的化合物，还需进一步通过其他分析方法（如 HPLC）确认其是否属于目标物种。
这项研究的意义重大，它为地衣化学分类学提供了更精确的研究工具，有助于深入了解地衣的分类和演化关系。同时，丰富的数据库资源也为天然产物化学家在寻找新的地衣化合物时提供了便利，加速了新型药物研发的进程。未来，随着更多 MS 光谱数据的上传，基于 MS/MS 的地衣化合物检测技术将不断完善，为地衣研究领域带来更多的惊喜和突破。
