人参(Panax ginsengC.A.Mey),是五加科人参属植物,其根茎是名贵的中药材。人参皂苷是其主要活性成分,有抗肿瘤、抗衰老、抗疲劳等作用。本文在已建立的人参不定根培养体系的基础上,针对培养物中人参皂苷含量偏低等问题重点研究了温度和固定化黑曲霉对人参不定根生长及人参皂苷积累的影响。本文首先比较了不同温度环境下人参不定根的生长状态及人参皂苷的积累,发现不同温度(15,20,25,30℃)能够影响人参不定根的生长与分化。在15℃人参不定根侧根数达到最大值,而在30℃主根伸长长度达到最大值。除此之外,发现低温能够刺激人参皂苷的积累,最佳的处理条件为10℃处理7天,人参皂苷的含量达到了34.10±0.37 mg/g,是25℃培养的的2.4倍。除此之外,还分析了人参皂苷生物合成途径中功能基因与转录因子PgWRKY1-9的转录水平,相关性分析表明,GPS(geranyl diphosphate synthase),SS(squalene synthase),(cytochrome P450)CYP716A47,CYP716A53v2,(UDP-glycosyltransferases)UGT94Q2,PgWRKY1,PgWRKY3,Pg WRKY8与人参总皂苷显著性相关。通过对25℃和10℃处理7天人参不定根进行转录组数据分析,发现5个潜在的与人参皂苷合成相关的转录因子,通过与功能基因和人参总皂苷含量进行相关性分析,发现Cluster-3045.22385相关性最好,并推测其通过调控FPS(famesyl diphosphate synthase)SS基因的表达,最终调控人参皂苷的含量。本文考察了黑曲霉的菌体粗提物、固定化黑曲霉菌丝体、固定化黑曲霉孢子悬浮液作为诱导子对人参皂苷积累的影响。其中,筛选出的最优诱导子为固定化黑曲霉孢子悬浮液,最佳效果在孢子浓度为102孢子/mL,孢子悬浮液与培养基体积比为4%和共培养时间为24 h时获得,人参总皂苷的含量达到26.43±0.49 mg/g,是对照组的3.09倍。对共培养发酵液成分进行了检测,发现乳酸仅在共培养组中被检测到。将乳酸作为诱导子发现其浓度为20 mg/L时,含量达到最大值19.66±0.16 mg/g,是对照组的2.38倍。此外,乳酸可以促进与防御反应相关的信号分子的瞬时积累、增强转录因子和抗性基因的表达,从而导致人参皂苷合成过程中关键基因表达上调。以上研究为人参不定根的大规模培养以及皂苷产业化奠定了理论基础。