养殖时间对地中海IMTA系统中Sarcotragus spinosulus次级代谢产物生产的影响：聚焦多戊烯氢醌的时效性调控

本研究针对海绵生物活性化合物可持续生产难题，通过地中海IMTA系统培养Sarcotragus spinosulus，揭示养殖时间显著影响多戊烯氢醌（HexaHQ/HeptaHQ）含量，2月培养期可获更高生物量与代谢物产量，为海洋药物规模化生产提供优化策略。

　　

在地中海湛蓝的海水中，海绵这类古老的多细胞生物蕴藏着丰富的生物活性物质，其中多戊烯氢醌（polyprenyl hydroquinones）因其抗菌、抗炎特性备受关注。然而，野生海绵的过度采集和人工合成的复杂性，使得这些"海洋药箱"的可持续利用面临严峻挑战。传统提取方式需要消耗大量生物量，而实验室合成又受限于分子结构的复杂性。在此背景下，综合多营养层次水产养殖（IMTA）系统因其环境友好和资源循环特性，成为解决这一困境的新希望。

REMEDIA Life项目组的研究人员选择地中海常见的光耐受性海绵Sarcotragus spinosulus作为研究对象，这种海绵以其厚实的黑色素皮层和丰富的共生菌群著称。研究团队在意大利爱奥尼亚海北部建立了IMTA养殖系统，通过对比2个月和10个月不同培养周期，系统评估了海绵生长性能与次级代谢产物生产的时效关系。

研究采用多学科交叉方法：通过水置换法监测海绵体积增长；运用HPLC-PDA（高效液相色谱-光电二极管阵列检测）进行非靶向代谢组学分析；结合半制备色谱和¹H NMR（核磁共振氢谱）鉴定多戊烯氢醌类物质；采用PARAFAC（平行因子分析）和PERMANOVA（多因素方差置换检验）等多元统计方法解析代谢谱差异。

在"3.1 生物量生产"部分，数据显示2月培养组存活率高达97%，体积增长12.61%，而10月组虽存活率降至49%，但总体积增加32.85%。值得注意的是，两组均在首月呈现最高月增长率（17.02% vs 12.42%），表明培养初期存在生长优势。"3.2 有机提取物产量"揭示10月培养组提取物得率显著降低，而2月组与野生样本无差异，提示代谢物积累存在时间依赖性。

"3.3 代谢物指纹分析"通过NMDS可视化展示，10月培养组代谢谱显著偏离对照组（PERMANOVA R²=0.36，p<0.001），核心差异物质经鉴定为HexaHQ和HeptaHQ。定量分析显示，10月培养组这两种化合物含量降低约50%，而2月组HexaHQ反而比野生样本高10.61%。组织分区比较发现，虽然野生海绵皮层（pinacoderm）代谢物含量略高，但培养组组织间差异消失，暗示共生菌群可能发生功能重组。

讨论部分深入解析了这种"时间效应"的潜在机制：短期培养可能激活海绵的应激防御系统，促进代谢物合成；而长期培养中，能量可能转向生殖活动（该物种繁殖期为6-10月）或适应新环境。研究创新性地提出2个月培养期能实现"双高"产出——既保持较高生物量增长，又维持代谢物高产，为工业化生产提供最优时间窗口。

这项发表在《Aquaculture》的研究，首次系统阐明了IMTA系统中海绵培养时间与次级代谢生产的量化关系，突破传统"养殖越久产量越高"的认知局限。其建立的代谢时序调控模型，不仅适用于S. spinosulus，也为其他药用海洋生物的可持续养殖提供了范式。未来通过结合季节调控和多代选育，有望进一步提升"海洋药田"的经济效益，实现生态保护与药物开发的双赢。