人参是我国具有悠久历史的中药材,具有大补元气,固脱生津,安神,治劳伤虚损,食少,倦怠等功效,随着科技的进步和现代医学的发展,人参越来越多应用到保健、医疗、美容等方面。但是随着人参的功效越来越备受国际的关注,也出现对人参的过度开采和耕种,使野生人参资源匮乏,由于耕种人参的耕地在几年甚至几十年后都不能再利用,所以人工栽培参非常浪费自然土地资源。通过人参发状根的诱导可以有效地改善这一现状。人参发状根是独立于人参自行快速生长且能够合成与人参同样的次生代谢产物的器官,具有生长速度快,激素自养,稳定遗传且易于大规模培养的特点。由于发状根同样能够合成次生代谢产物,且产量较一些多年生的栽培参含量都高,所以利用人参发状根来生产次生代谢产物备受青睐。另外由于其生长周期短,速度快,能够方便快捷的满足人们对人参活性成分的需要,有效的应用于产业化研究及提供初级原料。目前,对与植物生物反应器的研究大多通过转基因植物大面积耕种而实现产业化,而利用发状根作为生物反应器可以有效地节省土地资源,且具有周期短生长快的特点是其他植物生反应器所不具备的。应用发状根作为生物反应器获得大量的次生代谢产物已经广泛的应用于工程化大规模生产,为药物和医疗事业提供了大量的原材料,另外还可以利用Ri质粒将具有一定功效的外源蛋白基因转入发状根的基因组中,使其在发状根大量表达的同时生产外源蛋白,达到工程化生产的目的,满足人们对一些表达微量且疗效显著的有效成分的需要。为了提供大规模培养发状根的实验基础,本实验对发状根农杆菌A4的诱导条件进行研究,结果显示当OD600=0.6时采用划刀法进行侵染,诱导率最高。另外对发状根的培养和扩繁培养条件进行优化,结果显示最佳固体培养基为MS培养基,最佳pH值为6,最佳培养温度为25℃,培养周期为28d,发状根达到最大的生物积累量和皂苷含量积累,分别为11.31g和3.01%。本实验利用PCR的方法检测了发状根的基因组,结果证实Ri质粒的rol基因均成功转入发状根的基因组中,且转化率为100%,即凡是长出具有发状根形态特征的和生理特点的发状根均为Ri质粒成功转化的产物。为了研究人参发状根这种有别于人参的特殊器官与人参之间的关联,本实验检测了人参发状根的各项生理生化指标,并与栽培参的不同部位进行比较,结果显示：液体培养的发状根在游离氨基酸含量和可溶性糖含量均比栽培参主根含量要多,说明液体培养的发状根营养供给充足,体内新陈代谢旺盛；另外发状根的丙二醛(MDA)含量比栽培参芦头和人参须根要小,说明人参发状根较少受到外界环境的胁迫,没有自由基的毒害作用。原发性肝癌是世界致死率最高的癌症之一,目前对于肝癌的治疗以手术切除为主,以放化疗为辅,但一般肝癌发现时即为晚期,即使手术切除病灶也有很高的复发率,且放化疗为患者带来了巨大的痛苦,所以近年来利用中医理论和中药辅助治疗成为焦点。研究表明皂苷具有抗癌的作用,能够通过提高人体机能自身免疫力来对抗癌细胞,还可以通过诱导细胞凋亡来抑制癌细胞的增殖。本实验采用人参总皂苷对肝癌细胞HepG2的抑制效果进行研究,证实人参总皂苷对HepG2的抑制率与给药浓度呈正相关,并且比较了人参发状根的总皂苷和栽培参的各部位总皂苷对HepG2的抑制作用,结果显示：人参发状根的总皂苷同栽培参总皂苷有同样的抑制作用,且发状根总皂苷的抑制率略强于栽培参,这对发状根的次生代谢产物的活性进行了肯定,表明人参发状根可以替代栽培参生产次生代谢产物,为大规模生产提供了理论依据。本实验首次利用人参发状根总皂苷对肝癌细胞HepG2增殖进行抑制反应,这为以后的大规模生产有活性的人参发状根总皂苷提供了理论依据和基础,另外还可通过动物细胞试验进一步进行探讨人参发状根总皂苷的药理活性。此外,找到适宜人参发状根大规模培养的生物反应器也是下一步要规划的实验,进一步解决剪切力对发状根的影响和底物补给时间和速度的问题,还有解决氧气补给的问题,这些实验还有待于去研究。