珊瑚幼体定向附着技术突破：基于神经肽Hym-248与微结构调控的珊瑚养殖新策略

《Scientific Reports》：Directing coral larval settlement in coral aquaculture for reef restoration

珊瑚修复面临幼虫附着效率低下的瓶颈。本研究创新性地利用神经肽Hym-248和微拓扑结构定向诱导珊瑚幼虫附着，通过将可溶性诱导剂嵌入水凝胶与3D打印技术结合，实现>99%的精准附着定位，为大规模珊瑚养殖提供可扩展的解决方案。

　　

随着全球珊瑚礁生态系统持续退化，珊瑚人工繁育已成为 reef restoration（珊瑚礁修复）的重要途径。然而在 coral aquaculture（珊瑚养殖）过程中，珊瑚早期生活史阶段尤其是 larval settlement（幼虫附着）环节始终存在规模化难题。传统方法依赖生物膜或甲壳状珊瑚藻（Crustose Coralline Algae, CCA）等生物诱导基质，但这些天然基质培养周期长、稳定性差，难以满足大规模珊瑚养殖的需求。如何实现珊瑚幼虫的可控、高效附着，成为提升珊瑚人工繁育效率的关键瓶颈。

为突破这一限制，研究人员系统评估了化学与物理诱导手段对珊瑚幼虫附着行为的调控效果。研究团队测试了14种珊瑚幼虫对多种化学诱导剂（包括神经递质与神经肽）的响应，发现神经肽Hym-248对7种鹿角珊瑚科物种具有显著诱导效果。创新性地将可溶性诱导剂（CCA提取物与Hym-248）封装于琼脂水凝胶内并植入陶瓷载体，成功实现Acropora kenti幼虫的定向附着。更引人注目的是，通过3D打印技术制备的微孔结构陶瓷突起物，在仅对突起部位进行CCA生物膜修饰的条件下，即可实现>99%的幼虫精准定位附着。

关键技术方法包括：1）采用多物种幼虫筛选平台测试化学诱导剂有效性；2）开发水凝胶包埋技术实现诱导剂可控释放；3）运用微拓扑结构设计与3D打印制备功能性附着基底。

研究结果具体呈现如下：

化学诱导剂筛选实验表明，Hym-248神经肽对鹿角珊瑚科幼虫附着具有广谱诱导性，而其他测试化合物诱导效果存在物种特异性差异。

水凝胶递送系统验证显示，封装于琼脂水凝胶的Hym-248与CCA提取物能持续释放化学信号，引导幼虫在特定区域完成附着。

微拓扑结构实验证实，具有孔隙结构的陶瓷突起物能产生物理引导效应，与CCA生物膜修饰产生协同作用，显著提升附着定位精度。

空间效率对比发现，仅对3D打印突起部位进行生物膜修饰的效果与全基底修饰相当，但资源消耗降低90%以上。

本研究通过化学生态学与材料工程的交叉创新，建立了珊瑚幼虫附着的精准调控技术体系。不仅证实神经肽信号分子在珊瑚幼虫 metamorphosis（变态发育）过程中的关键调控作用，更开创了"局部诱导-全局增效"的珊瑚养殖新范式。该技术将珊瑚幼虫附着效率提升至近乎完美的水平，同时大幅降低养殖空间与资源需求，为珊瑚礁生态修复的规模化推进提供了关键技术支撑。论文发表于《Scientific Reports》，为海洋保护生物学与恢复生态学领域贡献了具有实践转化价值的重要突破。