环丙基灵菌红素：一种诱导石珊瑚幼虫多物种附着的关键化学信号分子及其在珊瑚礁修复中的应用潜力

本研究针对珊瑚礁恢复中幼虫附着效率低的关键瓶颈问题，发现细菌色素环丙基灵菌红素(CYPRO)可作为九种石珊瑚幼虫的广谱附着诱导剂。研究人员通过系统实验证实CYPRO在0.21-0.52μg cm-2浓度范围内可诱导40-93%的幼虫附着成功率，其光降解产生的H2O2是触发幼虫变态的关键机制。该化学诱导剂具有储存稳定、使用简便等优势，为大规模珊瑚礁修复提供了新工具。

　　

珊瑚礁作为海洋中生物多样性最丰富的生态系统，正面临气候变化带来的生存危机。全球变暖导致的海水温度升高引发大规模珊瑚白化事件，仅2023-2024年就发生了第四次全球性白化。在这种严峻形势下，通过有性繁殖培育具有遗传多样性的珊瑚幼体成为 reef restoration（珊瑚礁修复）的新方向。然而，如何高效诱导自由游动的珊瑚幼虫选择合适基质附着并完成 metamorphosis（变态），始终是制约珊瑚种群恢复的关键瓶颈。传统方法依赖 crustose coralline algae（CCA，壳状珊瑚藻）或成熟生物膜诱导附着，但这些生物诱导系统存在效率不稳定、培养条件敏感等局限性。

德国奥尔登堡大学海洋环境化学与生物学研究所(ICBM)的Laura J. Fiegel团队在《Scientific Reports》发表的研究，发现细菌色素 cycloprodigiosin（CYPRO，环丙基灵菌红素）能作为广谱化学信号分子，有效诱导石珊瑚幼虫附着。研究人员通过实验室培养的Pseudoalteromonas rubra细菌提取纯化CYPRO，系统测试了其对4种孵育型（brooding）和5种播撒型（broadcast spawning）珊瑚幼虫的诱导效果。研究采用标准化的6孔板和12孔板实验体系，在黑暗/光照交替条件下观察幼虫对CYPRO薄膜的响应，通过显微观察记录附着率、水体变态率和死亡率等关键参数。

关键技术方法包括：1）从Pseudoalteromonas rubra细菌中提取纯化CYPRO；2）建立九种珊瑚幼虫获取系统（包括 Guam 和 Wilhelmshaven 等地的样本来源）；3）设计不同浓度CYPRO（0.05-0.86μg cm^-2）的附着诱导实验；4）采用Kruskal-Wallis检验进行统计学分析。实验设置阴性对照（仅甲醇）和阳性对照（活体CCA），在26°C恒温、12h/12h光暗循环条件下进行。

【研究结果】

1. CYPRO uptake and settlement process（CYPRO吸收与附着过程）：所有测试物种的幼虫都能在黑暗期快速吸收CYPRO，体色由透明棕变为红色（图1B）。光照期色素逐渐降解，伴随H₂O₂释放，诱导幼虫完成附着和变态（图1A）。

2. Mean coral larval settlement of brooding species（孵育型珊瑚幼虫的平均附着率）：两种Leptastrea物种在0.29μg cm^-2浓度下分别达到93%和66%附着率；Pocillopora acuta和Favia fragum的最佳浓度分别为0.31和0.52μg cm^-2，附着率达55-73%（图2）。

3. Mean coral larval settlement of broadcast spawning species（播撒型珊瑚幼虫的平均附着率）：五种Acropora物种在0.21-0.37μg cm^-2浓度范围内的附着率为40-73%，其中A. millepora达到最高73%的附着成功率（图3）。

4. Species-specific settlement-inducing CYPRO concentration ranges（物种特异性CYPRO诱导浓度范围）：孵育型珊瑚的最佳诱导浓度（0.29-0.52μg cm^-2）普遍高于播撒型珊瑚（0.21-0.37μg cm^-2），可能与幼虫大小和游泳行为差异有关（图4）。

该研究揭示了CYPRO作为广谱附着诱导剂的三大优势：1）化学稳定性（-20°C避光保存2年以上）；2）低水溶性（可精准应用于特定基质）；3）作用机制明确（光解释放H₂O₂触发变态）。相比传统生物诱导法和已知化学诱导剂如tetrabromopyrrole（TBP）和Hym-248，CYPRO克服了水溶性过高、储存不稳定和物种特异性强等缺点。特别是其诱导的附着过程与自然条件下CCA诱导的发育路径完全一致，确保后续幼体能正常发育为成年珊瑚群体。

这项发现为珊瑚礁修复提供了革命性的技术工具：使用CYPRO预处理的洁净基质，既能避免生物竞争对幼体的危害，又能实现大规模标准化操作。研究人员特别指出，未来应优化物种特异性CYPRO浓度，并开展野外应用研究。该成果将显著提升基于有性繁殖的珊瑚恢复效率，为保护海洋生物多样性提供关键技术支持。