植物细胞培养及其运用

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1、植物细胞培养技术的应用及前景09生物科学叶跃磷摘要：植物细胞培养技术是应用生物工程研究成果，在细胞水平上生产植物生物制品的技术。⑴细胞工程是生物技术的四大领域之一，随着社会的不断进步和科学的不断发展，细胞工程在生命科学研究中起着不可估量的作用。植物细胞培养技术作为细胞工程中的重要技术现已广泛应用于生命科学的各个研究领域,是主物技术最新发展的重要组成部分。⑵本文着重介绍了植物细胞培养技术的应用及其发展前景。关键词：植物细胞培养、次生代谢产物、技术、生物转化、植物、人工种子、植物细胞培养、应用前言：植物细胞培养技术作为细胞工程中的重要技术现已广泛应

2、用于生命科学的各个研究领域,是生物技术最新发展的重要组成部分。植物细胞离体培养包括细胞、组织和细胞融合。［2】植物细胞的大量培养是利用植物细胞体系、通过现代生物工程手段,进行工业规模生产，以获得各种产品的一门新兴的跨学科技术。十九世纪九十年代,Haberlandt首先进行了植物细胞的培养；1939年，White,Nobecourt,Gautheret分别发表论文，提出非分化的植物细胞可以无限期地进行培养，为植物细胞培养的发展奠定了基础。1942年,Gautheret发现植物细胞培养可产生次级代谢产物；1954年,Muir等第一次进行了植物细胞悬

3、浮培养；自从1956年,Routine和Nickel首次提出用植物细胞培养技术生产有用次级代谢产物以来，据不完全统计应用于植物细胞培养技术生产次生代谢产物的植物已达百种以上。一、植物细胞培养的应用1.植物细胞培养合成次生代谢产物细胞代谢产物方面的应用主要集中在研究制药（如如抗癌药物紫杉醇、疗伤药物紫草宁、保健药物人参皂貳等）、油料（如如豆寇油、春黄菊油等）、食品添加剂（如生姜、香子兰等）、调味剂（如胡椒、留兰香等）、食用色素（如花青素等）、饮料（如咖啡、可可等）、树胶（如阿拉伯胶等）。⑴利用植物细胞培养技术生产次生代谢产物近年来取得很大进展，但

4、如何增加目的产物产量使该技术实现工业化生产是亟待解决的难题。从筛选高产细胞系、优化培养环境、调节营养水平、前体饲喂、诱导子添加及13—环糊精使用等方面综述了国内外最新的增产策略。另外毛状根培养、固定化培养和生物转化研究正成为工业化生产次生代谢产物的重要技术来源。⑶1.1影响次生代谢产物合成的因素1.1・1植物细胞本身的物质生产能力如何提高植物细胞本身的物质生产能力，是植物细胞培养生产有用物质的关键问题。1.1.1.1诱导与选拔利用细胞在某些特殊环境条件下的生理等现象，如耐药性、耐高盐浓度、不需植物生长激素等特性，来选拔高产细胞株。1.1.1.2

5、器官与组织的培养为培养细胞(未分化细胞)是经过从原植物悻列愈伤组织这一大脱分化生理变化而诱导得到的，所以有许多代谢产物在亲本植物的根、茎、叶、花或药等器官中能台成，而在培养细胞中就不能产生。1.L1.3基因重组、转化及细胞融台遥过基因重组、转化和细胞融台等现代生物育种方法，从根本上改变细胞的有用物质生产能力，这是很有前途的技术，业已取得可喜的研究成果。⑷1.1.2影响植物细胞生长及物质生产的各种培养条件A、物理方面的条件；a・温度b・搅拌c.PHd.通气e光B、化学方面条件：8•无机盐类；b.碳源c.植物生长弼节物质C>(3)牛■物方面的条件比

6、细胞龄b.接种量1.2生产次生代谢产物的方法1.2.1前体物饲喂及生物转化前体化合物的供应不足影响次生代谢产物在植物体内的合成代谢.植物体内可发生皂化、酯化、去甲基化及双键还原等反应，如在雷公藤细胞培养物中添加法尼醇(100pg/mL)，可使雷公藤轻内酯产量增加3倍以上，在紫草细胞培养物中添加L-苯丙氨酸，可使紫草素产量增加3倍•添加的前体物种类、浓度和时间对次生代谢产物的影响在很多细胞培养中也得到体现.山蔑蓉和曼陀罗培养物中，罠君烷生物碱的产量。1.2.2细胞定体系细胞固定体系能保持反应槽内的细胞量，提高反应效率.固定化使反应活性稳定且能够长

7、期连续进行生产，易于与作为催化剂的细胞分离.柱式或槽式反应器能连续运转，易于控制生产中的环境条件、基质浓度等。1.2.3两步培养法两步培养法较好地解决了细胞生物量增长与次生代谢产物积累之间的矛盾,大大提高了目的产物的产率・1.2.4两相培养法两相法培养可以避免次生代谢产物的质量效应而抑制其生物合成,使其免受培养基中催化酶或酸的影响.[511.2.5抑制剂的使用及反义技术年来利用基因工程技术调节代谢途径、提高次生代谢产物的产量成了研究的热点.其中，反义技术在次生代谢产物的生产中应用越来越广泛.[5]2、人工转化通过植物细胞培养生产有用化合物的另一

8、方面是植物细胞分泌的酶的催化一一生物转化,但由于在酶的生物转化大规模培养方面遇到传代细胞变异的问题,难于实现大规模的工业生产，因此发展缓慢。[2]3x