红树植物无瓣海桑幼苗叶片防御藤壶污损的化学生态机制研究

本项目针对无瓣海桑(Sonneratia apetala)幼苗叶片上藤壶污损程度低的现象，在已初步确定无瓣海桑幼苗叶片表面存在天然防污产物的预研基础上，拟结合天然产物化学方法和防污活性检测方法分离、纯化出无瓣海桑幼苗叶片表面的天然防污产物，鉴定其分子结构，再应用现代仪器分析方法对防污物质在无瓣海桑幼苗叶片表面的天然分布浓度进行定量分析，探讨防污物质分布浓度的时空变化与叶片表面藤壶污损程度的相关性，并通过白脊藤壶（Balanus albicostatus）金星幼体附着实验和野外挂板试验，验证防污化合物的生态防污效能，从海洋化学生态学角度深入研究无瓣海桑幼苗叶片防御藤壶污损的化学机制。研究结果将有利于阐明红树林生态系统中生物相互作用的关系，丰富海洋化学生态学内容，并为海洋环保防污技术和红树林恢复性造林实践中藤壶的生态防治技术的研发提供理论基础。

许多海洋底栖生物体表保持洁净，很可能在长期进化过程中形成了防御体表被其它海洋底栖生物污损（防污）的机制，而目前绝大部分相关研究集中于从海洋生物中分离纯化出天然防污产物，关于天然防污产物在海洋生物防御体表污损中所起的化学生态作用却很少报道，而这方面的研究对于揭示海洋生物的防污机制是非常关键的。本项目针对红树植物无瓣海桑幼苗叶片在天然状态下其藤壶污损程度低这一生态现象，进行了如下主要研究内容：无瓣海桑幼苗叶片表面防污物质的分离、纯化和结构鉴定，无瓣海桑幼苗的野外种植及其藤壶污损情况调查，齐墩果酸在无瓣海桑幼苗叶片中分布的时空动态研究，齐墩果酸防御藤壶污损效能的室内验证和野外验证，齐墩果酸防御藤壶污损效能的活性基团确定。本项目从无瓣海桑幼苗叶片表面分离纯化到天然防污产物齐墩果酸，首次证明齐墩果酸具防污活性。于野外种植了500株无瓣海桑幼苗，该样地植株受到较大潜在藤壶污损压力。齐墩果酸在该样地无瓣海桑幼苗叶片内部每个月份都有分布，但直至树龄17个月时才在其叶片表面检测到齐墩果酸，其分布浓度为0.299 µg/cm2；树龄17个月时，在幼叶和成熟叶中齐墩果酸的表面分布浓度较高，最高可达2.420 µg/cm2，随着叶片的老化，其表面分布浓度逐渐降低；无瓣海桑幼苗叶片中齐墩果酸的含量基本上随高程的降低而降低。室内验证结果表明，齐墩果酸显著抑制白脊藤壶金星幼体的附着，其最低有效浓度为0.05 µg/cm2，半有效浓度（EC50）为0.07 µg/cm2，100%有效浓度为5 µg/cm2，其半致死浓度（LC50）> 5 µg/cm2，可见齐墩果酸是通过非急性毒性作用抑制藤壶附着，另发现齐墩果酸对白脊藤壶金星幼体的抑制附着作用不具可逆性。在野外试验中，齐墩果酸在浓度≥1 µg/cm2时表现出明显的防御藤壶污损效能。此外，经构效分析，发现羧基和羟基是齐墩果酸抑制藤壶金星幼体附着的重要活性基团。本项目研究结果对深入阐释无瓣海桑防御藤壶污损的化学生态机制有重要意义，丰富海洋化学生态学内容，并为海洋环保防污技术和红树林恢复性造林实践中藤壶的生态防治技术研发提供理论基础。