外来入侵污损生物沙筛贝的同种群聚机制研究

The fouling dreissinid bivalve Mytilopsis sallei is an important alien marine species in the south of China. In the marine environment, M. sallei typically occurs in high-density aggregations, competing with native benthic species and posing serious fouling threats to marine structures. The aim of our project is to elucidate the aggregation mechanism of M. sallei. In the preliminary research, we have successfully obtained the eggs and larvae of M. sallei in the laboratory, which made the continuous supply of M. sallei larvae for research available. In this project, we plan to investigate the effects of environment cues, conspecific chemical cue(s) and bacterial film on larval settlement of M. sallei, to understand its aggregation mechanism. We will put emphasis on the study of inductive compound(s) from M. sallei for its aggregation, through the collaborations between marine larval biologists and natural products chemists, and the combinations of laboratory experiments and field tests. Breakthrough in the researches of aggregations of marine benthic organisms is expected. The results of this project will be important for understanding chemical ecology in marine benthic ecosystems and invasion ecology of M. sallei. Furthermore, the instructions will be obtained for risk evaluation on the invasion of M. sallei, its ecological control and marine antifouling technology.

沙筛贝是我国南方重要的外来海洋生物入侵种，同时也是一种海洋污损生物，在海区中形成高密度同种群聚，不仅排挤本地底栖生物，还对海洋设施造成严重污损危害。本项目针对海区中沙筛贝高密度同种群聚这一生态现象，以沙筛贝幼虫附着为切入点，在成功摸索出沙筛贝催产和幼虫的室内培育技术的预研基础上，从物理因子、同种个体化学诱导物质、细菌粘膜三方面对沙筛贝的同种群聚机制开展深入研究。其中研究重点是通过海洋底栖动物幼虫生物学及天然产物化学的学科交叉，结合室内检测与野外验证，研究沙筛贝同种个体中的群聚化学诱因。期望在海洋底栖动物同种群聚研究方面有新的突破。研究结果对于深入认识海洋底栖生物群落中的化学生态学关系具有重要的理论意义，也可加深对沙筛贝入侵生态学的了解，并为沙筛贝的入侵风险评估、生态防治以及海洋污损生物的防除提供科学依据和指导。

海区中许多海洋底栖生物种类具同种群聚现象，目前对此现象的形成机制了解不多。沙筛贝是我国南方一种重要的入侵污损种，本项目针对沙筛贝高密度同种群聚这一生态现象，进行了如下主要研究内容：沙筛贝早期发育过程的电镜观察、物理因子对沙筛贝幼虫群聚附着行为的影响检测、沙筛贝诱导其同种幼虫群聚附着的化学物质研究、细菌粘膜对沙筛贝幼虫群聚附着行为的影响检测，其中重点是沙筛贝中的化学诱导物质研究。重要结果简述如下：以扫描电子显微镜，深入研究了沙筛贝胚胎及幼虫各阶段的发育过程；沙筛贝幼虫附着变态的适宜温度范围是25-35℃，适宜盐度范围为15-30，适宜溶解氧范围为40% S-100% S，适宜光强范围是0-5000 lux，粗糙度较大的基底表面更利于幼虫附着，随水流速增加幼虫附着率降低；沙筛贝中含有诱导其同种个体附着的活性物质，经分离纯化，鉴定出次黄嘌呤、次黄嘌呤核苷、腺嘌呤核苷和鸟嘌呤这四种诱导化合物，其有效浓度分别为10-20、20、6.25-12.5和50 μM，表明嘌呤类代谢产物可能参与沙筛贝幼虫附着诱导调控，另测量了诱导物质在不同季节及不同发育阶段的含量动态，发现诱导物质的含量变化与沙筛贝繁殖期存在密切关系，还对诱导物质开展了野外验证试验；从沙筛贝附着天然基底及其贝壳表面分离出24株具较强成膜能力的菌株，发现有9株菌株的粘膜对幼虫附着呈现出不同程度的诱导作用，其中菌株MS-26（Vibrio sp.）的诱导效应最显著且稳定，对其活性物质也进行了分离纯化，发现含有尿嘧啶、鸟嘌呤、腺嘌呤、次黄嘌呤和胸腺嘧啶。本项目首次在贝类中明确鉴定出同种个体来源的诱导附着化感物质，并揭示了同种个体分泌物和天然生境中的细菌粘膜对沙筛贝幼虫附着的诱导效应，在海洋底栖动物同种群聚研究方面有新发现，对于深入认识海洋底栖生物群落中的化学生态学关系具重要的理论意义，并为沙筛贝等海洋污损生物的防除提供科学指导。