2025年10月23日，中国工程院院刊 Engineering 在线发表了上海辰山植物园杨俊/王红霞团队联合美国肯塔基大学袁凌教授团队题为Sustained Growth and Terpenoid Indole Alkaloid Biosynthesis in the Medicinal PlantCatharanthus roseusunder Simulated Microgravity 的研究文章。 

　　论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095809925006010?via%3Dihub

　　该文章初步探明了集观赏和药用价值于一身的长春花在微重力效应模拟设备：三维回转仪(3D clinostat)上的生长特性，同时检测了其多种药用成分的含量变化。

　　长春花(Catharanthus roseus (L.) G. Don)是夹竹桃科长春花属植物，其合成的长春碱、长春新碱(商品名：安可平)是治疗白血病、淋巴瘤等恶性肿瘤的一线药物。同时长春花以其花型优美和花色多样，大量运用于城市绿化和家庭园艺场景。研究显示：在模拟微重力效应的三维回转仪上，长春花组培苗下胚轴变短，但总生物量显著增加;长春花盆载苗可正常开花(图1)。

　　图1 三维回转仪上长春花的表型变化与统计分析

　　转录组学分析发现：三维回转仪上培养的长春花，通过调节生长素运输、氧化应激响应等信号通路引发表达谱重编程;代谢组学研究发现：萜类吲哚生物碱(TIAs)合成基本不受影响：幼叶中长春质碱、文多灵、长春新碱和脱水长春碱含量稳定，成熟叶中仅长春新碱和脱水长春碱轻微减少，核心合成基因表达基本未变(图2)。该研究以代谢高度特化的药用植物长春花为对象，探究其在模拟微重力环境下的生理与分子响应，并验证以下三个核心假设：①长春花在模拟微重力条件下能够完成开花过程，并预计可完成整个生命周期;②模拟微重力环境作为一种非生物胁迫因子，会干扰植物正常发育并诱导转录组层面的重编程;③尽管受到上述环境压力，长春花仍能维持具有治疗价值的萜类吲哚生物碱(TIAs)的合成与积累。研究综合运用表型分析、转录组学研究(并整合已发表的单细胞数据)、基因表达网络分析以及靶向与非靶向代谢组学技术，对上述假设进行了系统验证。

　　图2 长春花叶片中药用成分的含量变化(a)，萜类生物碱PCA(b)、计数(c)和Top50差异表达基因相关性热图(d)。

　　值得一提的是，该研究通过三维回转仪模拟微重力效应，深化了我们对植物适应空间微重力环境的理解，为人类在更远深空建立自给自足的物质闭环系统提供了基础参考数据。是继团队在 Plant Communications 系统综述变重力实验平台和未来太空农业发展方向以来的初步研究成果，为后续扩展至更多备选物种的相关研究奠定基础。

　　上海辰山植物园王红霞副研究员、肯塔基大学袁凌教授和上海辰山植物园杨俊研究员为论文共同通讯作者。肯塔基大学吕瑞清研究员和上海辰山植物园硕士研究生孟颖惠为论文共同第一作者。国际竹藤中心江泽慧教授、张闻博副研究员、邓雅云工程师和上海辰山植物园科研助理聂好真博士、硕士研究生沈铁晨为论文的共同作者。该研究先后受到上海市科学技术委员会、国家重点研发计划和上海市绿化和市容管理局等机构的资金支持。