2025年3月，深圳大學(xué)生命與海洋科學(xué)學(xué)院周海超副教授研究團(tuán)隊(duì)在生物學(xué)TOP期刊International Journal of Biological Macromolecules上在線發(fā)表題為“Unlocking the structure-activity relationship of mangrove condensed and hydrolysable tannins: Unveiling their potential ecological significance in antioxidant and antibacterial functions”的研究論文。該研究系統(tǒng)解析了紅樹植物縮合單寧與水解單寧的結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系，揭示了這兩類天然多酚化合物在抗氧化與抗菌功能中的關(guān)鍵作用，為紅樹林生態(tài)功能保護(hù)與天然產(chǎn)物開發(fā)提供了潛在的新視角。
紅樹林生態(tài)系統(tǒng)作為熱帶和亞熱帶潮間帶的獨(dú)特濕地生態(tài)系統(tǒng)，具有極高的生態(tài)價(jià)值。植物單寧一直被認(rèn)為是紅樹林之所以為“紅”的主要原因。單寧作為重要的植物次生代謝產(chǎn)物，在紅樹植物皮和葉片等組織中高達(dá)20-40%干重含量，具有獨(dú)特的活性及復(fù)雜結(jié)構(gòu)特征，對(duì)紅樹植物適應(yīng)環(huán)境和調(diào)節(jié)紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)過程起著關(guān)鍵作用。
本研究探究了不同紅樹植物單寧的結(jié)構(gòu)及其抗氧化活性關(guān)系，并進(jìn)一步分析不同單寧對(duì)紅樹林沉積物微生物的影響作用。該研究以中國(guó)常見的三種紅樹林植物：秋茄（Kandelia obovata）、桐花樹（Aegiceras corniculatum）和無(wú)瓣海桑（Sonneratia apetala）作為研究對(duì)象，利用基質(zhì)輔助激光解析電離飛行時(shí)間質(zhì)譜（MALDI-TOF MS）以及高效液相色譜電噴霧電離質(zhì)譜（HPLC-ESI-MS）等技術(shù)，對(duì)葉片中的單寧結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入分析。研究發(fā)現(xiàn)，秋茄和桐花樹富含縮合單寧（CT），其主要結(jié)構(gòu)單元分別為原花青素（PC）和原兒茶素（PD），而無(wú)瓣海桑則以水解單寧（HT）為主的復(fù)雜單寧，水解單寧其主要結(jié)構(gòu)單元為沒食子酸（GA）和棓酸（EA）。
圖1 不同紅樹植物單寧結(jié)構(gòu)化學(xué)分析
在抗氧化活性測(cè)試中，研究采用了Folin-Ciocalteu、FRAP、TEAC和DPPH四種方法，結(jié)果顯示HT的抗氧化能力最強(qiáng)，其次是PD和PC，且聚合體的抗氧化活性普遍高于寡聚體（圖2）。這主要?dú)w因于結(jié)構(gòu)中對(duì)苯二酚和兒茶酚型羥基的數(shù)量和位置，HT因富含GA而具有更多的羥基，從而表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗氧化活性（圖1）。
圖2 不同紅樹植物單寧抗氧化活性測(cè)試
抗菌活性測(cè)試則針對(duì)從紅樹林沉積物中分離出的10株細(xì)菌，包括放線菌門、變形菌門和擬桿菌門的多個(gè)屬。結(jié)果表明，無(wú)瓣海桑的HT對(duì)所有測(cè)試菌株均表現(xiàn)出強(qiáng)烈的抑制作用，而秋茄樹的CT抗菌效果與HT相當(dāng)，且顯著強(qiáng)于桐花樹的CT，其中桐花樹的CT對(duì)不同菌株的抑制效果差異顯著（圖3）。
圖3 不同紅樹植物單寧抗菌活性測(cè)試
該項(xiàng)研究不僅系統(tǒng)地解析了紅樹林單寧的結(jié)構(gòu)特征，還深入探討了其抗氧化和抗菌活性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，為理解紅樹林生態(tài)系統(tǒng)中單寧的生態(tài)功能提供了重要的理論依據(jù)（圖4）。研究結(jié)果有助于揭示紅樹林植物在生態(tài)系統(tǒng)中的適應(yīng)性和進(jìn)化策略，也為紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和可持續(xù)利用提供了科學(xué)指導(dǎo)。基于這些發(fā)現(xiàn)，有望開發(fā)出具有特定生態(tài)功能的紅樹林植物資源，為紅樹林生態(tài)修復(fù)和生物多樣性保護(hù)提供新的思路和方法。
圖4 紅樹林生態(tài)系統(tǒng)中植物單寧的抗氧化活性和抗菌活性機(jī)制的工作模型
深圳大學(xué)為第一完成單位，合作單位包括香港都會(huì)大學(xué)等，生命與海洋科學(xué)學(xué)院副研究員郎濤為第一作者，副教授周海超為論文通訊作者。本研究獲國(guó)家自然科學(xué)基金委、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金、深圳市科技創(chuàng)新委員會(huì)創(chuàng)新項(xiàng)目、中國(guó)香港特別行政區(qū)研究資助委員會(huì)項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.141918
