Sustained Growth and Terpenoid Indole Alkaloid Biosynthesis in the Medicinal Plant Catharanthus roseus under Simulated Microgravity
Notice bibliographique
Résumé
As humanity prepares for long-duration space missions, sustainable life-support systems that integrate food, oxygen, and pharmaceutical production are essential. Catharanthus roseus ( C. roseus ), a medicinal plant that produces clinically important terpenoid indole alkaloids (TIAs) such as the anticancer drugs vinblastine and vincristine, offers unique potential for in situ therapeutic biomanufacturing. However, whether specialized metabolism can be maintained under microgravity (MG) remains unclear. Here, we demonstrate that C. roseus can complete its full life cycle under simulated MG using a three-dimensional (3D) clinostat. MG-grown plants showed increased biomass and successfully flowered. Morphological and transcriptomic analyses revealed that MG induces developmental changes and broad transcriptional reprogramming, particularly in auxin signaling, oxidative stress responses, and meristem regulatory pathways. Single-cell transcriptomic integration revealed that MG-responsive genes are enriched in mesophyll, epidermal, and idioblast cells, which are key sites of TIA biosynthesis. Importantly, MG had only modest effects on TIA production. Expression of core biosynthetic genes remained essentially unchanged, and metabolomic analyses confirmed that catharanthine and vindoline levels were stable in young leaves. At the same time, vinblastine and anhydrovinblastine showed slight reductions in mature tissues. Collectively, our findings provide scientific evidence that a pharmacologically valuable plant can reproduce and maintain specialized metabolism under microgravity analog conditions. C. roseus thus emerges as a promising dual-use crop for future space-based life-support systems, capable of contributing both to crew health and therapeutic self-sufficiency.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».