植物细胞大规模培养

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1、第十二章植物细胞大规模培养教学内容1、植物细胞培养基2、植物细胞培养方法3、植物细胞的大规模培养技术4、影响植物细胞培养的因素5、植物细胞培养反应器前言植物中含有数量极为可观的次代谢物质。据保守的估计，目前已发现的植物天然代谢物已超过2万种，而且还在以每年新发现1600种的速度递增。我们祖先在与疾病的抗争中已各积累了丰富的利用植物中的生物活性物质治病强身的经验。李时珍（1953）编纂的巨著《本草纲目》中所开列的1892种药物绝大多数是植物。目前仍约25%的法定药品来自植物。然而植物生长缦慢，自然灾害频繁。即使是大规模人工栽

2、培仍然不能从根本上满足人类对经济植物日益增长的需求。因此早在1956年，Routier和Nickell就提出工业化培养植物细胞以提取其天然产物的大胆设想。第十二章植物细胞的大规模培养中草药Reinhard等（1968）首先将这种设想转变成现实，生产出了哈尔碱(harmine)。紧接着Kaul等（1969）、Furrya等(1972)和Teuscher等（1973）分别培养植物细胞获取了其中的薯蓣(yu山药）皂苷、人参皂角苷和维斯纳精（visnagin）。现在一些发达国家已集中相当数量的人力、财力潜心开拓这个经济潜力十分巨大

3、的生产领域。目前世界最大批量工业化培养细胞（烟草细胞）已达2万升（20吨）。我国在“八五”、“九五”和“863计划”中连续拨款资助工业化培养红豆杉细胞生产抗肿瘤药物紫杉醇的研究，目前已达到60mg/L的世界先进水平。植物细胞培养是指在离体条件下将愈伤组织或其他易分散的组织置于液体培养基中，将组织振荡分散成游离的悬浮细胞，通过继代培养使细胞增殖来获得大量细胞群体的方法。鉴于有些产物的唯一来源只能是植物，而许多有价值的植物只能生长在某一特定的地理区域，且受到很多自然条件的限制和影响，尤其是有些植物从种植到收获要花几年时间，很难

4、满足需要。采用大规模植物细胞培养技术就可以直接生产这些产物。如可作为药物和染料的紫草宁就是典型的通过大规模植物细胞培养生产的产品，通过大规模培养紫草细胞短时间内就可大量生产紫草宁。表12-1是植物细胞培养和从完整的植物生产紫草宁的比较。表12-1植物细胞培养和从完整的植物生产紫草宁的比较生产方式收获时间紫草宁浓度（%干重）完整植物2-3a1-2植物细胞培养21d14目前，植物细胞培养技术已在农业、医药、食品、化妆品、香料等领域广泛用于大规模生产有价值的产品。小规模的细胞培养通常在培养瓶中完成，而大规模的培养可在发酵罐中进行

5、。问题请列举出3至5种由大规模培养植物细胞获得的有经剂价值的产物。紫草宁抗肿瘤药物紫杉醇薯蓣皂苷、人参皂角苷和维斯纳精（visnagin）与动物细胞培养相比，植物细胞培养的最大优点是植物细胞可以在简单的合成培养基上正常生长。用于植物细胞培养的基础培养基成分基本上与整个植物的要求一样，但是用于培养细胞、组织和器官的培养基需要满足各自的特殊要求。根据特定的植物种类和培养系统，培养基的基本营养成分可作适当的调整。一、植物细胞培养基植物细胞培养基通常包括无机盐、碳源、维生素、生长调节素和有机添加剂等。无机盐类包括：无机盐浓度一般为

6、多少？微量元素主要包括碘、硼、锰、锌、钼、铜、钴、铁等。碳源和能源P225维生素植物细胞的生长都需要硫胺素。可在植物细胞培养基中加入烟酸、吡哆醇、泛酸、生物素和叶酸等。原生质体培养通常需要大多数必需维生素。1、植物细胞培养基的组成植物生长激素大多数植物细胞培养基中都含有天然的或合成的植物生长激素。生长激素包括了植物生长素、细胞激动素、赤霉素和脱落酸等四大类。有机氮源通常采用的有机氮源有蛋白质水解物、谷氨酰胺或氨基酸混合物等。P225有机酸加入丙酮酸，或者柠檬酸、苹果酸和琥珀酸等三羟酸循环的中间产物，能够保证植物细胞在以铵盐

7、作为单一氮源的培养基上生长，并且使细胞对钾盐的耐受能力至少提高到10mmol/l。除此之外，这些有机酸还能提高低密度接种的细胞和原生质体的生长。复合物质在植物细胞的培养过程中，酶母抽提液、麦芽抽提液、椰子汁和水果汁等复合物质通常可以作为细胞的生长剂。目前应用最广的基础培养基主要有MS、B5、E1以及N6培养基。表12-2列出了这几种常用的植物细胞培养基。1、植物细胞培养基组成包括等。问题2、植物生长素、细胞激动素、赤霉素对植物细胞培养上有何作用？2、植物细胞培养基的制备制备培养基时，培养基中使用无机盐、碳源、维生素、有机酸

8、和植物生物激素都应该采用最高纯度级的试剂和药品。有些生长激素在使用前需要进行重结晶提纯。由于一些生长激素难溶于水，配制时可先溶于2-5ml的酒精中，其酒精-水溶液要用吸附法进行脱色处理，然后慢慢加入蒸馏水，稍微加热后，再稀释至所需体积。配制培养基的用水应严格地采用蒸馏水或高纯度的去离子水，其中以玻璃器皿