潮间带红树植物多酚的转化途径及其对碳氮矿化的影响机制

Plant polyphenols, with a diversity of chemical and biological activities, are considered as the frontiers of many interdisciplinary researches, such as chemical ecology, biogeochemistry, pharmacology and food chemistry. The role of plant polyphenols in the intertidal zone of mangrove, however, needs further more researches. Our previous studies showed the changes of plant polyphenols of mangrove leaf litter and their influence on the decomposition rate and nitrogen level; nevertheless, the fate of plant polyphenols and their effects on carbon and nitrogen mineralization in intertidal zone have not been fully understood. The present research project proposes and tests several hypothesis on the transformations (degradation, self-aggregation, complexation and absorption) of plant polyphenols in the intertidal zone of mangrove. Furthermore, the effects of plant polyphenols and their complexes on carbon and nitrogen mineralization will be discussed. This project provides a new perspective on the biogeochemistry of mangrove ecosystem, and helps understanding the role of mangrove wetland on global carbon and nitrogen cycling.

植物多酚鉴于其特殊多样的生物化学活性，逐渐成为化学生态学、生物地球化学、药理学和食品化学等交叉学科的前沿热点，但对其在红树林潮间带的生态功能有待于进一步深入研究。申请人的前期研究阐述了不同结构植物多酚在红树植物叶片凋落物中的动态及其对凋落物分解率和N水平的影响。然而，不同结构植物多酚在进入潮间带后的动态及其对潮间带C、N矿化作用的影响机理尚未明确。本项目拟提出植物多酚进入潮间带后的潜在转化途径假说（降解假说、自聚合假说、结合假说和吸附假说），通过设计一系列室内模拟实验进行验证，阐明植物多酚在潮间带的转化途径。在此基础上，将进一步探讨植物多酚及其复合物对潮间带C、N矿化的影响。本项目为研究红树林湿地生态系统的生物地球化学循环提供了一个新的途径和切入点；为探讨全球范围内红树林湿地生态系统在C、N循环上的贡献提供一块重要的拼图。

红树林是热带亚热带海岸及河口潮间带的典型湿地生态系统。红树植物叶片富含植物单宁（也称植物多酚），有相关研究证明在红树林生态系统中具有潜在的多种功能。植物多酚鉴于其特殊多样的生物化学活性，逐渐成为化学生态学、生物地球化学、药理学和食品化学等交叉学科的前沿热点，但对其在红树林潮间带的生态功能有待于进一步深入研究。红树植物叶片凋落物为主要的凋落物生物量，且具有高的多酚含量。多酚和其他可溶性物质在潮间带周期性潮水中易于淋溶进入水体。申请人的前期研究阐述了不同结构植物多酚在红树植物叶片凋落物中的动态及其对凋落物分解率和N水平的影响。然而，不同结构植物多酚在进入潮间带后的进一步生态功能机理尚未明确。本项目综合野外调查和室内控制实验室，开展了研究工作包括1）建立一套综合质谱、色谱和核磁的分析技术，探讨了植物多酚聚合度-抗氧化活性的关系；2）研究了植物多酚淋溶液对红树植物种子萌发、幼苗生长、沉积物性质、营养动态和微生物群落的影响；3）提出了植物多酚在红树林湿地的其他生态功能，包括对有机污染物胁迫的响应效应和外来种红树植物海桑属适应性的潜在机制。本项目为研究红树林湿地生态系统功能和植物多酚在红树林生态系统中的功能提供了一个新的途径和切入点，完善了进一步认识红树林生态功能的多样性，为红树林生态保育管理工作提供了理论依据。