植物多酚由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研究热点。红树植物多酚具有多样性含量分布和结构组成是红树林与环境长期协同进化的结果。有关红树植物多酚生物地球化学及结构.活性的研究在国际上处于起步阶段。本研究联合多种分析技术,包括13C-NMR、MALDI-TOF质谱、正相/反相HPLC-ESI-MS,凝胶色谱柱法,化学降解法,比色法等,研究了植物多酚在红树林湿地生态系统的生物地球化学循环及结构与抗氧化活性关系,为揭示红树植物的营养保存机制奠定理论基础,对红树林生态系统管理及林产化学领域开发植物多酚具有重要的指导意义。本研究主要结果如下:　　 (1)系统地研究了22种红树植物叶片衰老过程中植物多酚成分类型和含量动态及其营养元素N和P的内吸收效应。以红树科植物为代表的12种红树植物的多酚主要为缩合单宁类型;以海桑科为代表的7种红树植物的多酚主要为水解单宁类型;马鞭草科白骨壤、大戟科海漆和楝科木果楝的多酚为小分子多酚类型。叶片衰老过程红树植物多酚仍维持在较高的水平:以缩合单宁类型为主的植物总体呈升高趋势,而以水解单宁和小分子多酚为主的植物则略有下降趋势。红树植物叶片N和P在衰老过程发生不同程度的内吸收。多数红树植物成熟叶N:P＜16,在综述国内相关以N:P比作为表征营养限制指标的基础上,推测得到我国红树林不同程度地存在N限制。　　 (2)秋茄作为我国特有的广布种之一,富含缩合单宁。本文首次综合利用比色法、正相/反相HPI-C-ESI-MS和MALDI-TOF质谱技术,研究了缩合单宁在秋茄叶片凋落物分解过程含量、结构动态等的转化途径及其生态功能。随着凋落物分解,总酚(TP)、可溶缩合单宁(ECT)和总缩合单宁(TCT)迅速下降,而结合缩合单宁(BCT),包括蛋白质结合(PBCT)和纤维素结合(FBCT)缩合单宁,则呈不断增加。缩合单宁聚合度经历了先升高后下降的过程。淋溶作用导致分解前期聚合度升高,而进一步的理化和生物因素降解作用使聚合度下降。淋溶、降解和固定作用是缩合单宁的三个重要转化途径。在红树植物秋茄叶片凋落物分解过程中,高缩合单宁含量结合高聚合度、高羟基化水平和低的糖苷化水平在N固定作用、腐殖化作用和降低分解速率中发挥重要作用,为生长在贫营养生境下的红树植物提供一个重要的营养保存机制。　　 (3)利用凋落袋法研究了红树植物白骨壤叶片凋落物分解过程植物多酚、营养元素(N和P)及热值的动态。证明了“低单宁”红树植物白骨壤叶片凋落物仅含有小分子多酚类型的植物多酚,而不含大分子多酚的水解和缩合单宁。白骨壤叶片凋落物在分解过程中,小分子多酚在分解14天内急剧下降(残留率约10％);N含量显示出先升高后稳定,而P则先下降后稳定;干重热值(GCV)和去灰分热值(AFCV)显示出与N含量相似的变化趋势。白骨壤凋落物的高N水平和低多酚水平(且不含缩合单宁)有利于分解过程微生物的繁殖,提高分解速率(半分解期t50=19天)。作为N限制的红树林生态系统,白骨壤通过凋落物分解过程对所缺乏的营养元素N的富集和长期凋落碎屑积累提高生态系统N库水平,为其提供一个潜在的营养保存机制。　　 (4)首次利用凋落袋法研究了水解和缩合单宁在外来红树植物无瓣海桑叶片凋落物分解过程的动态。酸水解和硫醇降解法结合反相HPLC-ESI-MS获得无瓣海桑叶片凋落物(分解0天)植物多酚中水解单宁与缩合单宁比例约为86:14。在分解前14天,水解单宁(鞣花单宁)含量与聚合度(分子量)急剧下降;TP、ECT和TCT仅残留约20％,而BCT含量迅速升高,残留率升高1倍左右。水解单宁的分解为微生物活动提供了碳源,进而促进了凋落物的分解速率(半分解期t50=12天)和微生物同化效率。ECT结合含N物质而转化为BCT,参与腐殖化和N固定作用。在叶片凋落物原地分解的基础上,高的水解单宁含量促进了凋落物分解,提高凋落物和立地土壤N水平,为外来红树植物无瓣海桑快速生长提供了一个重要的营养机制。　　 (5)结构单元组成是影响植物多酚抗氧化活性的重要结构因素之一。利用五种不同植物多酚作为五种不同结构单元的植物多酚模型:水解单宁(HT,纯化自无瓣海桑叶片,桔酸/鞣花酸主要结构单元),原天竺葵定(PP,纯化自榕树叶片,表/阿福豆素主要结构单元)、原花青定(PC,纯化自秋茄叶片,表/儿茶素主要结构单元)、原翠雀定(PD,纯化自桐花树叶片,表/桔儿茶素主要结构单元)和原翠雀定桔酸酯(PDG,纯化白杨梅叶片,表/桔儿茶素桔酸酯主要结构单元),研究了植物多酚结构单元对抗氧化活性的影响。研究结果显示:HT比其余四种缩合单宁具有更强的抗氧化活性,而缩合单宁的抗氧化活性顺序为:PDG＞PD＞PC＞PP。　　 (6)聚合度是缩合单宁最重要的结构特征之一。利用Sephadex LH-20凝胶色谱柱分级分段纯化方法,成功获得不同平均聚合度(mDP)的B型连接(1.43±0.04～31.77±1.15)和A型连接(1.31±0.02～32.76±1.94)缩合单宁。SephadexLH-20凝胶色谱柱法是较为理想的缩合单宁分级纯化方法。结合抗氧化活性分析,得到B型连接和A型连接缩合单宁在聚合度与抗氧化活性关系上具有显著的差异。B型连接缩合单宁约以mDP=10为分界点,mDP≤10时,抗氧化活性与mDP呈显著正相关(P＜0.01);mDP≥10时,抗氧化活性下降并维持在mDP≈5的抗氧化活性水平上下波动。A型连接缩合单宁抗氧化活性与mDP呈显著负相关(P＜0.001)。