东北刺人参（Cplopanax elatus Nakai）为五加科刺人参属多年生落叶灌木,是中国长白山区特有的药用植物。但,因植物材料的缺乏使东北刺人参资源利用及产品开发受到阻碍,而植物细胞或器官培养技术的应用有助于缓解资源短缺问题。利用生物反应器可大量生产东北刺人参不定根,前期研究发现不定根生物量和活性物质积累在补料分批培养中明显好于分批培养。然而,东北刺人参不定根补料分批培养体系尚不完善,其中补料所用培养基条件还不明确。因此,本研究通过调查补料培养基中蔗糖浓度、培养基浓度、磷浓度和氮浓度对不定根生物量及多糖和黄酮积累的影响,旨在筛选适宜的补料培养基,为进一步完善东北刺人参不定根补料分批培养机制奠定基础。目前,东北刺人参不定根药理活性相关信息缺乏,这影响着不定根的商品化应用。因此,本研究根据东北刺人参不定根中含有丰富的多糖、黄酮等抗癌物质的特点,探究了不定根提取物对癌细胞活性、细胞凋亡及凋亡相关蛋白表达的影响,为今后将不定根应用于抗癌相关产品开发与生产提供理论依据。补料培养基筛选试验结果表明:补料培养基中蔗糖浓度为60 g·L^-1时不定根干物重和总多糖生产量最佳,但总黄酮生产量在蔗糖浓度50～70 g·L^-1间无显著差异,均好于蔗糖浓度40 g·L^-1处理;槲皮素和山奈素生产量在蔗糖浓度60 g·L^-1时较好。在四种不同浓度的补料培养基（0.5×MS、1×MS、1.5×MS、2×MS）中,不定根干物重在2×MS最佳,总多糖生产量在1×MS和1.5×MS,而总黄酮生产量在1×MS最佳;槲皮素含量不受MS浓度的影响,但槲皮素生产量在2×MS中最高,山奈素生产量在1.5×MS和2×MS两个处理最好。在补料培养基（1×MS）中磷浓度在0.94～1.56mM范围内,不定根生物量无显著差异;总多糖、总黄酮生产量在磷浓度0.94 mM和1.25 mM较多;槲皮素生产量在0.63～1.25 mM间无显著性差异,但均高于磷1.56mM;山奈素生产量在磷1.25 mM最佳。补料培养基（1×MS）中氮浓度为30～60mM时,不定根生物量无明显差异;多糖生产量在30～50mM区别不大,它们均高于氮浓度60 mM处理;总黄酮和槲皮素生产量在氮浓度40mM和50 mM两种处理明显好于30 mM和60mM处理;山奈素生产量在40 mM最佳。因此,在东北刺人参不定根进行补料分批培养时,补料培养基可选用改良的MS培养基,即:MS培养基中磷浓度调节为1.25mM,氮浓度调节为40mM,培养基中加入蔗糖60 g·L^-1,在此条件下可生产多糖3.6 g·L^-1、黄酮6.9 g·L^-1、槲皮素4.4 mg·L^-1和山奈素 1.9 mg-L^-1。在抗癌研究中,东北刺人参不定根甲醇和乙醇提取物均具有抗癌活性,相比人肝癌细胞HepG2,两种提取物对人胃癌细胞AGS和人结肠癌细胞HCT116的抑制效果较好,且乙醇提取物的效果好于甲醇提取物。乙醇提取物对AGS与HCT116的半抑制浓度分别为0.32和0.1 mg·mL^-1。不定根乙醇提取物可显著下调凋亡抑制蛋白Bcl-2的表达,上调促凋亡蛋白Bax表达,并激活caspase-9和caspase-3蛋白的表达,推测东北刺人参不定根干预细胞凋亡的线粒体途径。