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利用生物反應器規模化繁殖林藥植物技術應用案例由於多年的濫采濫挖，東北豐富的林下野生資源破壞嚴重，很難可持續利用。人工栽培中大田栽培農藥、重金屬等污染嚴重。

一、應用場景

由於多年的濫采濫挖，東北豐富的林下野生資源破壞嚴重，很難可持續利用。人工栽培中大田栽培農藥、重金屬等污染嚴重。林區栽培，大面積林坡地開荒栽培，毀林傾向嚴重，森林生態環境破壞較大，因此急需要補充開發可持續、安全生產林藥植物原料的生產途徑。本技術利用人參、刺五加、楤木等林下珍稀藥用植物進行外植體規模化繁殖條件與活性物質穩定積累機制研究。提高繁殖效率，降低培養成本，優化珍稀瀕危植物離體繁殖技術，實現規模化生產林要植物原料，實現資源的可持續利用。2016在東北林業大學實驗室開展該技術試驗應用。

二、主要解決的問題

離體繁殖過程中活性物質的穩定積累，為高效獲得天然活性物質奠定基礎。通過植物組織培養開發可穩定繼代，並高量積累目標三萜皂苷的組織與細胞，通過外源誘導物提升目標皂苷含量，開發低成本誘導離體繁殖技術，有效提升離體繁殖過程中活性物質的積累效率，是本技術的主要研究內容及擬解決的科學問題。

三、技術要點

該技術探索外植體類型、培養基成分、空氣剪切力與誘導子等培養條件影響繁殖效率的作用機制，建立高效離體培養體系。

1.建立了楤木、刺五加、人參等五加科植物的離體繁殖體系

1.1建立了人參不定根及胚性細胞的離體繁殖體系

人參不定根培養體系的建立及皂苷誘導：本項目組建立了人參不定根的生物反應器培養體系。由固體培養基到液體培養基，由搖瓶到10 L生物反應器，見下圖。圖1.1-1的圖A到圖B狀態需要經過1個月的室溫暗培養，然後收集30 g人參不定根接種至三角瓶中進行7天振搖培養（圖1.1-1），之後接種至10 L生物反應器中，進行7周時間的培養，人參不定根達到圖D的狀態，培養50天的時候，加入MeJA進行誘導，3天後可以進行人參不定根的收集。MeJA處理的人參不定根與5年生人參比較，發現人參不定根中的人參皂苷Rb1、Rd、F2及總皂苷含量與5年生人參中皂苷含量基本一致。

大型生物反應器人參不定根培養體系的建立：10 L生物反應器中培養3-4周，轉入5噸生物反應器中（圖1.1-2），培養6-7周人參不定根生物量增加30倍以上，通過MeJA處理誘導，人參中皂苷含量可達到大田或林下栽培5-10年生的人參中的皂苷含量。獲得多項發明專利及設備開發的實用新型專利，部分專利已轉讓企業，幫助企業進一步優化和開發生產平台。

（A）人參不定根的固體培養；

（B）固體培養1個月後的人參不定根；

（C）人參不定根的液體培養；

（D）人參不定根的生物反應器培養；

（E）人參不定根與5年生人參中主要人參皂苷的比較。

1.2建立了楤木胚性細胞的離體繁殖體系

生物反應器中胚性細胞的培養：利用種子誘導的楤木的胚性愈傷組織建立了5L、10L生物反應器楤木體細胞胚培養體系，並使用不添加植物生長調節劑的液體培養基，在5L生物反應器中分別轉入體細胞胚進行懸浮培養，培養7周後，體細胞胚都發育長成幼苗。乾重增加5-7倍左右，而且通過高效液相色譜分析該細胞系中齊墩果酸的含量可達5.46%，而栽培葉中的僅為0.56%，組培苗中的齊墩果酸含量為2.03%。因此利用組培技術生產齊墩果酸很有實際可行性。

1.3建立了刺五加胚性細胞的離體繁殖體系

外植體的誘導：通過外植體篩選實驗，我們從4年生刺五加的幼莖、葉柄和幼根外植體在添加1.0-4.0 mg/L 2,4-D的培養基成功誘導胚性愈傷組織，其中葉柄的誘導率最高為3%。在添加1.0 mg/L 2,4-D的培養基增殖和維持的胚性愈傷組織，當轉到不含植物生長調節物質的固體培養基培養時，可以分化形成大量體細胞胚。

生物反應器中胚性細胞的培養：建立了刺五加體細胞胚培養的10L生物反應器中的培養體系，並使用不加植物生長調節劑的液體培養基，在250ml三角瓶培養400 mg胚性細胞團，4周後發育成3.1g心形胚，轉到10L生物反應器培養4周，得到約75g魚雷形胚，分到4個生物反應器培養40天，每個生物反應器可得到1208.4 g發芽的體胚。