仿刺参的化学防御策略研究

由于缺少物理外壳的保护，棘皮动物海参主要依靠化学物质建立的防御体系抵御天敌的捕食。海参皂苷被普遍认为是棘皮动物海参化学防御的物质基础，但是，有关这些化学物质通过何种机制、如何发挥的这种生态防御作用，至今没有任何研究报道。本研究以仿刺参为研究对象，综合运用现代波谱学、现代色谱学以及现代微生物学等研究手段，通过对其不同生长期和体壁、生殖腺、体腔粘液及内脏各个部分中海参皂苷的种类、含量及活性强弱的系统研究，阐述其可能的化学生态防御策略，并建立其化学防御物质的指纹图谱，试图为海参纲动物化学生态学的研究提供一定的方法学参考；同时，该课题对于仿刺参生态养殖及品质提高等产业化问题的解决具有一定的指导意义。

本项目主要以仿刺参（Apostichopus japonicus）为研究对象，以现代色谱学技术为主要分离纯化手段，以海洋生物化学防御的针对性评价模型为导向，综合运用现代波谱学、现代色谱学以及现代微生物学的等方法，对形成仿刺参化学防御的物质基础和策略进行系统的研究。对采自中国渤海的仿刺参肠道的化学成分进行了系统的分离分析，得到27个化合物；综合采用多种现代波谱技术确定了这些化合物的结构，其中有6个新化合物。采用MTT法及琼脂扩散法对这些化合物的抗肿瘤及抗微生物活性进行了测定，部分化合物显示弱细胞毒活性，对壳针孢叶枯病菌和大肠杆菌有抑制作用。 研究结果发现仿刺参肠道化学成分主要有：不饱和脂肪酸，氨基酸，核苷，硫酸烃，海参皂苷和环肽。脂肪酸占仿刺参肠道甲醇提取物的60%，经过对脂肪酸甲酯化产物的GC-MS分析，发现含40种脂肪酸，其中EPA和DHA占其总量的16%。氨基酸占仿刺参肠道甲醇提取物的9%，经过分离纯化，鉴定了6个氨基酸的结构。核苷类占仿刺参肠道甲醇提取物的5%，经过分离纯化，鉴定了10个核苷类化合物。硫酸烃类化合物占仿刺参肠道甲醇提取物的4%，经过分离纯化，鉴定了9个硫酸烃类化合物，其中6个为新化合物，活性筛选结果显示，部分硫酸烃类化合物具有较好的抗菌活性和抗癌活性。这是国际上首次从海参肠道中发现含硫酸根的烃类化合物的报道，对于我们研究海参的防御进化有一定的帮助。仿刺参肠道甲醇提取物中含有少量海参皂苷，为体壁中含量较高的海参皂苷。环肽类化合物，主要为结构简单的小型环肽，共分离得到两个环二肽。我们并没有发现海参肠道内含有大量海参皂苷，根据研究结果可以初步判断，海参在受到攻击时排出部分内脏，是单纯为天敌提供食物以赢得逃生时间。另外内脏中包含的居维氏器，主要为粘性的蛋白类物质，能够黏住捕食者，帮助海参逃生。本课题共发表SCI论文4篇，授权国家发明专利1项 。