濒危植物东北刺人参属于五加科,是具有观赏价值的珍贵药用植物。但因严格的生境条件和过度的采挖,东北刺人参野生资源遭到破坏,而人工栽培体系尚未建立,造成东北刺人参植物材料缺乏,其产品开发和生产受到严重阻碍。迫于这种形势,探寻一种获取新植物材料源的有效途径至关重要。因此,本研究采用在生物反应器内培养东北刺人参不定根的方法,旨在为今后东北刺人参的产品开发和生产提供大量的不定根作为新植物材料。为了优化生物反应器不定根培养体系,本研究利用5 L气球型气升式生物反应器探究了蔗糖浓度、吲哚丁酸(IBA)浓度、接种量和通气量对不定根增殖和多糖、总酚、黄酮及皂苷等有效物质积累的影响。结果表明,在生物反应器不定根培养过程中,培养基中的蔗糖浓度和IBA浓度对不定根增殖和有效物质积累有很大的影响,最适的蔗糖浓度为50 g·L-1,IBA浓度为3 mg·L-1。通过调查接种量和通气量的影响进行调查,结果表明接种量为5 g·L-1时不定根增殖系数最高,多糖、总酚、黄酮和皂苷含量和生产量也最多;另外,通气量为75 mL·min-1时不定根增殖最佳,但物质最佳含量出现在不同的通气量处理中,即多糖在100 mL·min-1,总酚在125 mL·min-1,黄酮在75 mL·min-1,皂苷在50mL·min-1,然而,四种有效物质的生产量均在75mL·min-1时出现最高值。因此,反应器不定根培养时,需将通气量调节为75 mL·min-1最为适宜。植物材料生物活性的评价,对其相关产品的开发和生产具有重要意义。因此,本研究对反应器培养不定根的体外抗炎和抗癌活性进行了研究。抗炎活性研究结果表明,反应器培养的两种不定根的不同提取物,即未经诱导子处理的不定根(AR1)和经诱导子处理的不定根(AR2)的水提物(WE)、乙醇提取物(EE)和甲醇提取物(ME),对脂多糖(LPS)刺激的小鼠腹腔巨噬细胞(PMs)中一氧化氮(NO)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白介素-6(IL-6)和白介素-1β(IL-1β)等促炎介质的抑制效果不同,其中,甲醇提取物效果最佳,乙醇提取物其次。而当,甲醇提取物浓度为12.5 μg·mL-1时对四种促炎介质均有显著的抑制效果,而乙醇提取物的浓度高于100 μg·mL-1时效果显著。两种不定根中AR2提取物的抗炎活性高于AR1提取物。通过促炎介质释放和相关蛋白表达进行分析结果表明,用低浓度的甲醇提取物(6.25 μg·mL-1)处理后的PMs中一氧化氮合酶(iNOS)和环氧化酶(COX-2)蛋白表达量明显下降,而乙醇提取物在浓度为50μg·mL-1时抑制效果明显。在抗癌研究中,用反应器培养的不定根提取物处理人类胃癌(AGS)、结肠癌(HCT-116)、乳腺癌(MCF-7)和肺癌(A549)四种癌细胞株,通过细胞毒性试验发现不定根提取物对AGS、HCT-116和MCF-7的增殖有抑制作用,其中对AGS的抑制效果最佳,但对A549并无影响。