濒危植物Ferula tadshikorum离体微繁体系的优化及其愈伤组织抗氧化活性研究

针对濒危药用植物Ferula tadshikorum因过度采挖和生命周期长导致的生存危机，研究人员通过优化间接器官发生（42%再生率）和体细胞胚胎发生（20%再生率）的离体微繁技术，发现其愈伤组织在含2,4-D（0.5 mg/l）的MS培养基中表现出卓越的抗氧化活性（DPPH IC50=15.41 μg/mL，媲美抗坏血酸）。该研究为可持续生产生物活性化合物和物种保护提供了双重解决方案。

　　

论文解读

在氧化应激相关疾病（如癌症、神经退行性疾病）日益严峻的背景下，天然抗氧化剂的需求激增。然而，中亚特有濒危药用植物Ferula tadshikorum Pimenov（伞形科）因长达25-30年的单次结实特性和过度采挖濒临灭绝，其传统提取方式难以满足需求。如何实现该物种保护与药用价值开发的平衡，成为亟待解决的难题。

为此，乌兹别克斯坦科学院植物研究所Tashkent Botanical Garden等机构的研究团队在《Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC)》发表研究，通过优化离体微繁体系，首次实现了该物种高效再生（42%再生率），并发现其愈伤组织提取物具有超越野生植株的抗氧化活性（DPPH半抑制浓度IC₅₀低至15.41 μg/mL）。这项研究不仅为濒危物种保护提供了技术范式，更为天然抗氧化剂的可持续生产开辟了新途径。

关键技术方法
研究团队采用两种核心策略：

1. 间接器官发生：以合子胚为外植体，通过183种激素组合筛选（含2,4-D、TDZ、Kinetin等），在MS培养基中分阶段诱导愈伤组织、器官分化和植株再生；
2. 间接体细胞胚胎发生：通过连续继代培养获得体细胞胚，比较不同激素组合对再生效率的影响。
   所有样本来自乌兹别克斯坦苏尔汉河州和卡什卡达里亚州的8个野生种群，抗氧化活性通过DPPH和ABTS自由基清除实验评估。

研究结果

Responses of explant sources for in vitro propagation
比较叶片、茎段等外植体后发现，合子胚是唯一成功诱导愈伤组织的材料。最优激素组合2,4-D（0.5 mg/l）+TDZ（0.5 mg/l）使愈伤诱导率达72%，而传统6-BAP组合仅40%。这一发现突破了该物种离体培养的技术瓶颈。

Protocol for in vitro propagation of F. tadshikorum
多阶段培养体系揭示关键规律：

• 初期需黑暗条件下2,4-D诱导非结构愈伤；
• 转入含BAP（0.5 mg/l）的MS培养基后，40%愈伤形成绿色器官原基；
• 无激素培养基触发42%器官发生，表明内源激素调控起决定性作用；
• 最终植株7-8个月即可达到野生2年生个体形态，证实离体培养可加速发育进程。

Comparison effectivity of indirect organogenesis and indirect somatic embryogenesis
体细胞胚胎发生虽能5-6个月获得植株，但再生率（20%）仅为器官发生的一半，且幼苗仅达野生1年生状态。这表明器官发生更适用于规模化繁殖。

DPPH and ABTS analyses
愈伤提取物得率（33.03%）显著高于野生植株（6.13%）。2,4-D（0.5 mg/l）+Kinetin（0.5 mg/l）处理的愈伤DPPH IC₅₀达15.41 μg/mL，与抗坏血酸（15.17 μg/mL）相当，ABTS活性（IC₅₀=6.8 μg/mL）甚至更优。地理分析显示，马恰河流域种群抗氧化活性优于其他地区，提示生态因子影响代谢物积累。

结论与意义
该研究建立了首个Ferula tadshikorum高效微繁体系，其创新性体现在：

1. 技术突破：合子胚作为外植体的选择策略和2,4-D/TDZ组合的优化，解决了该物种离体再生难题；
2. 应用价值：愈伤组织可作为"生物反应器"持续生产高活性抗氧化剂，减少野生资源依赖；
3. 科学启示：激素调控（如2,4-D促进苯丙烷代谢通路）显著提升次生代谢物含量，为其他濒危药用植物研究提供参考。

未来需解决工业化放大的成本问题，但该成果已为平衡生物多样性保护与药用资源开发提供了典范。正如作者Feruza Usmanovna Mustafina强调，这种"组织培养-活性挖掘"双轨模式，或将成为濒危物种可持续利用的新范式。