解锁Decalepis arayalpathra的生物技术潜力：合成种子生产、代谢分析与光合光量子通量密度对驯化的影响

本研究针对濒危药用植物Decalepis arayalpathra的保育难题，开发了基于3%海藻酸钠(SA)和100 mM CaCl2的合成种子技术，实现71.26%再生率并通过HPLC证实根部保留关键活性成分2H4MB（16.27 μg/ml）。通过调控光合光量子通量密度(PPFD 50/300 μmol m-2s-1)，揭示光强对叶绿素含量、SOD/CAT酶活性的动态影响，结合RAPD/ISSR标记验证遗传稳定性，为濒危物种规模化繁殖与代谢物可持续利用提供创新方案。

　　

在印度西高止山脉的密林中，生长着一种名为Decalepis arayalpathra的珍稀药用植物，其块根中富含的2-羟基-4-甲氧基苯甲醛(2H4MB)具有抗真菌、抗氧化和抗凋亡等药理活性。然而由于过度采挖、栖息地破坏及自然繁殖率不足，该物种被印度国家生物多样性总局列为极危物种。传统繁殖方式面临种子萌发率低、扦插难生根等瓶颈，如何通过生物技术手段实现物种保育和活性成分可持续生产，成为亟待解决的科学问题。

南京林业大学国家林木遗传育种重点实验室联合俄罗斯康德波罗的海联邦大学的研究团队，在《BMC Plant Biology》发表了一项突破性研究。该工作首次建立了D. arayalpathra的合成种子技术体系，通过优化海藻酸钠封装参数和植物生长调节剂组合，同步解决了种质保存与规模化繁殖难题，并系统解析了光环境调控驯化效率的生理机制。

研究采用四大关键技术：1) 以节段为外植体的合成种子封装技术；2) HPLC定量分析根部2H4MB含量；3) 50/300 PPFD双光强驯化实验；4) RAPD/ISSR分子标记遗传稳定性检测。

主要研究结果

1. 合成种子开发与再生优化

3%海藻酸钠与100 mM CaCl₂组合形成理想封装基质，添加5.0 μM BA+0.5 μM NAA+20 μM ADS的MS培养基使再生率达71.26%，单粒合成种子平均产生3.13个芽。

2. 光强调控驯化机制

300 PPFD处理显著提升叶绿素a(4.10 mg/g FW)和净光合速率(P_N 8.5 μmol CO₂ m^-2s^-1)，SOD活性在21天达峰值(2.8 U/mg蛋白)后下降，MDA含量随驯化时间延长降低59%。

3. 遗传与代谢保真性

RAPD标记显示所有再生植株与母株条带完全一致，GC-MS分析鉴定出根中2H4MB等32种代谢物，HPLC定量显示人工培养根与传统药材活性成分相当。

结论与意义

该研究创建了首个D. arayalpathra合成种子技术平台，突破性解决三大难题：1) 通过低温保存使种质保存期延长至8周；2) 明确300 PPFD为最佳驯化光强；3) 证实人工繁殖材料保持药用成分2H4MB的工业提取价值。这项技术不仅为濒危物种保育提供新范式，更实现了药用活性成分的"仿野生"生产，对传统草药资源可持续利用具有里程碑意义。