艾草的“药效革命”：纳米铁氧化物与光照强度的神奇组合

艾草是一种具有多种药用价值的植物，其含有丰富的抗氧化成分和抗利什曼原虫活性物质。然而，传统种植方式下，艾草中这些活性成分的积累受到多种因素的限制。纳米铁氧化物因其独特的物理化学性质，已被广泛应用于植物生长调控和次生代谢产物的积累。

近日，一项发表于《Plant Cell, Tissue and Organ Culture》的研究表明，氧化铁纳米颗粒（FeO-NPs）和光照强度对艾草愈伤组织培养影响显著，能提升其生物量、抗氧化能力及抗利什曼原虫活性，为医药领域带来新希望。该研究通过丰富的实验和多组图片数据，揭示了其中的奥秘。

研究内容

研究人员以艾草为研究对象，艾草是一种喜马拉雅药用植物，具有多种药理活性，但其野生资源的药用成分受多种因素限制。在实验过程中，借助图片可直观看到不同处理下艾草愈伤组织的生长状况。

图 1 体外添加纳米铁氧化物（FeO-NPs）的艾草愈伤组织培养的代表图

在固体MS培养基的优化实验里，不同浓度FeO-NPs处理的艾草愈伤组织差异明显。图1展示了在正常光周期下，15mg/L FeO-NPs处理时，愈伤组织诱导频率和生物量积累表现突出。此时，愈伤组织质地紧密、颜色鲜绿（结合图中对应处理的愈伤组织形态），诱导频率达84.1%，生物量积累为32.4g/L。而当FeO-NPs浓度过高（20-25mg/L）时，愈伤组织生长受到抑制，颜色变浅、质地松散（从图中可观察到相应变化），这表明过高浓度的FeO-NPs可能对植物细胞产生化学毒性。

图 2 体外添加FeO-NPs的艾草细胞在不同光照处理下的悬浮培养情况

光照对艾草愈伤组织培养影响重大。图2呈现了在不同光照条件下，添加FeO-NPs和植物生长调节剂的细胞悬浮培养物的生长曲线。在黑暗10天再转正常光照（CD/NL）的处理下，愈伤组织生物量积累最高。在第24天，添加1.5mg/L 2,4-D和15mg/L FeO-NPs的培养物生物量可达191g/L，是初始接种量的21倍。这一现象说明黑暗预处理有助于缓解光抑制，促进激素积累，为后续光照下的生长奠定基础，FeO-NPs在黑暗中还能帮助细胞更好地吸收营养。

图 3 体外添加FeO-NPs的艾草细胞在不同光照处理下培养后的抗氧化特性

从图3的抗氧化属性图中可以看出，15mg/L FeO-NPs单独处理能有效诱导细胞培养物产生较高水平的抗氧化次生代谢物。在CD/NL处理下，细胞培养物的总酚含量、总黄酮含量和抗氧化活性都达到较高水平，分别为57mg GAE/g DW、8.9mg QE/g DW和91%。这表明特定光照和FeO-NPs的组合能显著提升艾草愈伤组织的抗氧化能力。

图 4 体外添加FeO-NPs的艾草细胞在不同光照处理下的抗利什曼原虫活性

研究人员还评估了不同处理下细胞培养物的抗利什曼原虫潜力。图4显示，在最高剂量（1000μg/ml）下，所有测试的植物提取物都能显著抑制寄生虫生长；在较低剂量（100μg/ml）下，CD/NL处理的细胞培养物提取物抗利什曼原虫活性最高。这一结果表明，通过FeO-NPs和光照处理，艾草愈伤组织培养物在抗利什曼原虫方面展现出巨大潜力。

该研究表明，FeO-NPs和特定光照处理能显著促进艾草细胞培养物的生长、次生代谢物生产、抗氧化活性和抗利什曼原虫活性。最佳的FeO-NP浓度为10-15mg/L，CD/NL光照处理可获得最高的次生代谢物产量和抗氧化活性。这些发现为植物生物技术和制药领域提供了新的思路和方法，不过未来还需要进一步研究来优化相关条件，探索其在实际生产中的应用。

原文链接：https://doi.org/10.1007/s11240-025-02972-0