近日，我院陇药生物学研究中心杨宁课题组和张辉课题组针对特色陇药党参的研究中取得进展。课题组建立了党参组织培养再生体系，通过器官发生和体细胞胚胎发生路径，优化植物激素配比，获得的党参再生苗遗传稳定、抗氧化性强，生产效率提升超50%，大幅缩短培育周期。再生苗抗氧化活性及黄酮含量与田间种植品相当。课题组同时聚焦于土壤镉污染导致党参中镉含量过高，影响其药用安全性和疗效，基于表型、生理生化、转录组和代谢组水平，以多组学手段揭示了纹党CM（C. pilosula Nannf.var. modesta (Nannf.) L.T.Shen）和渭党CN（C. pilosula (Franch.) Nannf.）两种甘肃道地党参品种镉耐受性差异的生物学机制。此结果可以为特色陇药党参的种质资源保护、分子育种及规模化生产提供技术支撑。研究成果发表于国际权威学术期刊《In Vitro Cellular & Developmental Biology - Plant》（中科院发育生物学3区期刊，5年IF=2.1）及《Industrial Crops and Products》（中科院农林科学1区Top期刊，5年IF=6.2）在线发表研究成果。第一项研究建立了党参组织培养再生体系，通过器官发生和体细胞胚胎发生路径，优化植物激素配比，获得的再生苗遗传稳定、抗氧化性强，生产效率提升超50%，大幅缩短培育周期。第二项研究基于表型、生理生化、转录组和代谢组水平，以多组学手段揭示了纹党CM（C. pilosula Nannf.var. modesta (Nannf.) L.T.Shen）和渭党CN（C. pilosula (Franch.) Nannf.）两种甘肃道地党参品种镉耐受性差异的生物学机制，进一步为培育低镉富集的党参品种提供数据基础。这两项此项研究得到了甘肃省自然科学基金重点项目（25JRRA009）、甘肃省优秀博士生项目（25JRRA033）、甘肃省高等教育产业支持计划项目（2022CYZC-14）、兰州市人才创新创业项目（2021-RC-59）、国家自然科学基金（31060033）、中国科学院遗传与发育生物学研究所染色体工程国家重点实验室开放基金项目（PCCE-KF-2019-06），以及兰州市安宁区强科技项目（2024-JB-2）的支持。
第一项研究采用根、茎、叶为外植体，通过器官发生和体细胞胚胎发生两条路径实现全株再生：器官发生以带叶茎段为外植体，在MS培养基中添加适宜配比的植物生长调节剂后，丛生芽诱导率达83.33%；体细胞胚发生以根为最优外植体，适宜的植物生长调节剂组合可诱导高质量胚性愈伤组织，诱导率达100%。再经优化的植物生长调节剂配比诱导芽分化，生根阶段以1/2 MS培养基添加适配的植物生长调节剂效果最佳，生根率96.67%。ISSR分析证实再生苗遗传稳定，4个月内即可获得健康植株，生产效率提升超50%。再生苗抗氧化活性及黄酮含量与田间种植品相当，该体系为党参种质资源保护、分子育种及规模化生产提供了技术支撑。
第二项研究聚焦于工业活动与肥料不合理施用引发的土壤镉污染问题，土壤镉污染导致党参中镉含量过高，影响其药用安全性和疗效。因此，培育低镉品种目前被视为一种更可行且有效的策略。镉胁迫下，形态学显示CM耐受性更强；生理学数据表明镉会导致党参活性氧积累、细胞壁结构被破坏，进而抑制生长；转录组分析发现不饱和脂肪酸、半胱氨酸-甲硫氨酸代谢通路在CM根部上调而在CN中下调；代谢组结果显示重金属镉显著影响党参炔苷等有效活性成分的合成；多组学联合分析揭示了α-亚麻酸代谢调控CM耐受镉的主导地位，而谷胱甘肽和硫代谢等在CN中发挥主要作用。本研究系统阐明了党参镉耐受性的分子机制及其品种间差异，为选育低镉积累的党参品种提供了参考。
论文链接：
https://doi.org/10.1007/s11627-025-10588-4