本研究由来自贵州中医药大学的Xueyan Chen、Hubo Li、Wanyun Shen，中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所国家热带作物育种重点实验室的Xiaolu Chen、Fulai Yu（通讯作者）等团队合作完成，研究成果发表于学术期刊 *Industrial Crops & Products*，在线发表日期为2026年4月13日，所属卷期为第245卷。
本研究的学术背景属于植物生物技术领域，具体聚焦于药用植物的微繁殖技术。研究对象为艾纳香（Blumea balsamifera (L.) DC.），它是天然左旋龙脑（l-borneol）的主要植物来源，具有重要的药用和经济价值。随着市场需求的增长，传统的种子或扦插繁殖方式已无法满足需求，因此建立高效的离体微繁殖体系至关重要。先前的研究通常使用最初为草本植物设计的MS（Murashige and Skoog）培养基，但在实践中，基于MS的体系存在增殖有限、生根弱、驯化存活率低等问题。研究者推测，基础培养基的成分，尤其是总离子强度和氮素形态，可能是制约艾纳香离体培养成功的关键因素。与MS培养基相比，木本植物培养基（Woody Plant Medium, WPM）具有较低的总盐分和不同的氮源配比，可能更适合半木本植物艾纳香的微繁殖。因此，本研究的主要目标是：系统比较不同基础培养基和生长素组合对艾纳香微繁殖的影响，筛选出最优体系；探究WPM相较于MS培养基促进生根的潜在分子机制；并尝试建立一步法培养流程，简化操作步骤。
研究的详细工作流程包含多个相互关联的实验步骤。 第一步：基础培养基筛选。 研究者以艾纳香的茎段（1-2 cm）为外植体，比较了七种不同的基础培养基：MS、1/2MS、WPM、去除硝酸钙的改良WPM（WPM−）、LS（Linsmaier and Skoog）、B5（Gamborg’s B5）和N6（Chu’s N6）。所有培养基均添加了统一浓度的DA-6、肌醇、维生素C、蔗糖和卡拉胶。增殖培养基的对照组为MS基础培养基添加2.0 mg·L⁻¹ 6-BA（6-苄氨基腺嘌呤）和0.3 mg·L⁻¹ NAA（1-萘乙酸）。生根培养基的对照组为MS基础培养基添加0.3 mg·L⁻¹ NAA。每个处理设置12-14个重复，在培养30天后记录生长参数。该步骤没有使用自创的实验方法，而是采用了植物组织培养的经典方法。 第二步：WPM培养基上的生长素优化。 在确定WPM为最优基础培养基后，研究者进一步优化了生长素使用方案。对于芽增殖阶段，在固定2.0 mg·L⁻¹ 6-BA的条件下，比较了添加不同浓度IBA（吲哚-3-丁酸，0.8–1.5 mg·L⁻¹）或IAA（吲哚-3-乙酸，生理相关浓度范围）与NAA（0.3 mg·L⁻¹）对照的效果。对于生根阶段，在不添加细胞分裂素的情况下，比较了NAA、IBA和IAA对不定根诱导的影响。 第三步：一步法培养体系探索。 为了简化培养流程，研究者在WPM培养基中同时添加0.3 mg·L⁻¹ NAA和不同浓度的激动素（Kinetin, KT，0.3–1.5 mg·L⁻¹），旨在让芽增殖和生根在一个培养周期内同步完成，无需继代。 第四步：驯化比较。 将从MS和WPM（均添加0.3 mg·L⁻¹ NAA）培养基获得的完整植株同时移栽到商业基质中，在温室条件下培养15天后，统计存活率和新生叶片数，评估体外驯化表现。 第五步：转录组学分析。 为了从分子层面揭示WPM促进生根的机制，研究者采集了在MS和WPM（均添加0.3 mg·L⁻¹ NAA）培养基上培养30天后的不定根样品，进行了RNA提取和转录组测序（RNA-Seq）。该步骤的关键流程包括：使用CTAB-PBiozol法提取RNA，利用MGI DNBSEQ-T7平台进行测序。随后，使用fastp进行原始数据过滤，利用Trinity软件对高质量 reads 进行从头组装。基因表达水平用FPKM值量化。使用DESeq2软件进行差异表达基因（Differentially Expressed Genes, DEGs）分析（阈值：调整后p值<0.05，|log2倍比变化|≥1）。最后，对DEGs进行了KEGG通路富集分析，以识别显著改变的生物学通路。数据分析使用了TBTools等生物信息学软件，但没有开发全新的算法。 数据统计分析： 所有定量数据均以均值±标准差表示。使用SPSS 22.0软件进行单因素方差分析（ANOVA）和Duncan多重比较检验（p < 0.05）。组间比较采用独立样本t检验。相关性分析和热图绘制使用TBTools和Metware云平台完成。
本研究取得了系统且深入的结果。 在基础培养基筛选中，WPM的表现全面优于其他培养基。具体数据如下：与MS培养基相比，WPM使芽增殖率提高了30%，不定根数量增加了45%，根长增加了155%，植株高度增加了99%。WPM−（无硝酸钙）虽然在芽数上排名第二，但出现了叶尖失绿和根部褐化现象，表明硝酸钙对于维持正常生长发育至关重要。相关性分析显示，培养基中的大量元素N、P、K浓度与增殖和生根性状呈负相关趋势，其中钾（K）与根数呈显著负相关。而铜（Cu）和硫（S）则与多个生长参数呈正相关。这些结果有力地证明了基础培养基的离子强度和养分平衡是决定艾纳香离体培养表现的首要因素，低盐分的WPM比高盐分的MS更适合艾纳香这种半木本植物。 在WPM上的生长素优化实验中，结果显示出明显的阶段性依赖性和生长素特异性。对于芽增殖，在含有6-BA的培养基中，1.4 mg·L⁻¹ IBA的效果最好，每个外植体可产生7.91个芽，且芽高显著增加，而所有IAA处理的芽数均低于NAA对照。对于生根诱导，在不含细胞分裂素的情况下，0.3 mg·L⁻¹ NAA能诱导产生最多的不定根（约20条/外植体），而IBA和IAA处理产生的根数量较少但更长。这表明IBA在细胞分裂素主导的增殖阶段能更有效地协同促进芽的活化，而NAA在生根诱导阶段能提供更持续的信号，更有利于不定根原基的启动。 一步法培养体系成功建立。当WPM培养基中添加0.3 mg·L⁻¹ NAA和1.0–1.2 mg·L⁻¹ KT时，能够实现芽增殖和生根的同步进行。尽管其单个外植体的最终芽数（4.67）低于优化的WPM两步法体系（7.91），但该一步法将总培养周期从50-60天缩短至30天，并将继代次数从2次减少到1次。计算周期效率表明，一步法体系每60天每外植体的预估植株产量（9.34株）是MS两步法体系（4.37株）的2.1倍，与WPM两步法体系（9.49株）相当，实现了在减少操作步骤的同时保持较高的生产效率。 驯化实验结果进一步验证了WPM体系的优越性。与MS培养基来源的植株相比，WPM来源的植株在移栽后表现出更高的存活率和更多的新生叶片数，这与其在培养阶段形成的更发达、更健康的根系系统直接相关。 转录组学分析为WPM促进生根提供了分子层面的解释。主成分分析清楚地将MS和WPM处理的根样本区分开。共鉴定出6699个上调基因和4834个下调基因。KEGG富集分析表明，差异表达基因显著富集于植物激素信号转导、色氨酸代谢、ABC转运蛋白和MAPK信号等通路。对氮素和生长素相关基因的深入分析揭示了一个协调的调控网络：在WPM中，与硝酸盐吸收相关的高亲和硝酸盐转运蛋白基因NRT2、与氮同化相关的谷氨酰胺合成酶GS和谷氨酸合酶GOGAT基因显著上调，表明根系增强了氮获取能力。同时，生长素生物合成相关的基因（如TAR, YUC）、多个生长素响应因子ARF基因上调；而生长素输入载体AUX1、输出载体PIN、受体TIR1以及抑制蛋白AUX/IAA基因则下调。这些变化共同表明，在WPM培养条件下，艾纳香根系可能重新配置了其生长素合成、运输和信号转导网络，形成了更有利于根系生长的内环境。由于外源生长素（NAA）处理相同，这些转录差异应归因于培养基矿质养分（尤其是较低的氮水平和离子强度）对植物内源激素网络的调控。这解释了为何在相同的NAA浓度下，WPM能诱导出更发达的不定根系统。
本研究得出的结论具有明确的科学价值和实践意义。研究表明，基础培养基的矿质营养成分，特别是总离子强度和氮素状况，是决定艾纳香微繁殖效率的关键因素。与传统的MS培养基相比，WPM因其较低的盐分和改良的氮源配比，为艾纳香这种半木本植物提供了更适宜的离体生长环境，从而显著提高了芽增殖、生根和驯化的成功率。转录组数据进一步表明，WPM可能通过调节氮素吸收同化途径和生长素信号通路来协同促进根系发育。在应用层面，本研究不仅建立了以WPM为基础、分步优化的高效两步法微繁殖体系（最优组合为：增殖阶段：WPM + 2.0 mg·L⁻¹ 6-BA + 1.4 mg·L⁻¹ IBA；生根阶段：WPM + 0.3 mg·L⁻¹ NAA），还开发了一种简化的一步法体系（WPM + 0.3 mg·L⁻¹ NAA + 1.0–1.2 mg·L⁻¹ KT），为艾纳香的规模化、工业化生产提供了高效且经济的解决方案。
本研究的亮点在于：1. 系统性比较与优化：首次系统比较了七种基础培养基对艾纳香微繁殖的影响，并针对最优培养基WPM进行了生长素和细胞分裂素的精细化调控。2. 机制探究深入：将生理表型观测与转录组分析相结合，不仅确定了WPM的最佳效果，还从分子水平揭示了其可能通过协调氮代谢和生长素信号通路来促进根系发育的潜在机制，为理解矿质营养-激素互作提供了新线索。3. 技术创新性：成功开发了适用于艾纳香的一步法微繁殖流程，将增殖与生根合并在一个培养周期内，减少了操作步骤和培养时间，具有实际应用价值。4. 研究对象明确：针对具有重要经济价值的药用植物艾纳香，其研究结果直接服务于产业需求。
其他有价值的内容包括：研究揭示了钙离子（通过WPM−实验）对维持艾纳香离体苗正常生长的重要性；相关性分析指出了高浓度钾可能对生根有抑制作用，而适量的铜和硫可能有促进作用，这为进一步的矿质营养研究提供了方向。此外，研究还通过详细的效率对比表格，量化展示了不同培养体系的优缺点，为生产者根据自身需求（最大化产量 vs. 简化流程）选择合适方案提供了清晰依据。