植物细胞培养生产次级代谢产物的影响因素与对策

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1、植物细胞培养生产次级代谢产物的影响因素与对策植物细胞培养技术是将植物体的某一部分经过无菌处理，置于人工培养基上使其细胞增殖，进而按需要进行培养的技术。利用植物细胞培养技术生产有用代谢产物，已成为继微生物技术以后当代生物技术重要的发展领域。据不完全统计，我国已对400多种植物建立了组织和细胞培养体系，并从中分离出600多种代谢产物。1外植体的影响同一植株不同部位的组织进行培养时，其产物或产物积累量不同。银杏叶来源的愈伤组织黄酮含量为1.5%，茎段来源的愈伤组织为1.0%，而子叶来源的愈伤组织仅为0.3%。Mischenko等[3]在茜草愈伤

2、组织培养过程中发现，来源于叶柄和茎的愈伤组织蒽醌累积量比来源于茎尖和叶的愈伤组织高。徐咏梅等对杜仲乔林与叶林2种栽培模式下树皮中次生代谢物的含量差异研究发现，乔林树皮中杜仲醇、总黄酮和杜仲胶的含量均比叶林树皮中的高，而叶林树皮中绿原酸、京尼平甙酸和桃叶珊瑚甙比乔林树皮中的高。因此，利用植物细胞培养生产次生代谢物时，选择能诱导出疏松易碎、生长快速且具有较高次生代谢物合成能力的愈伤组织的外植体非常重要。2培养基的影响2.1培养基种类在细胞培养中，愈伤组织生长和次生代谢物产生的最佳培养基一般是不一致的。钟青平等研究不同培养条件下的栀子愈伤组织生

3、长和栀子黄色素的产生时发现，B5、MG-5基本培养基有利于愈伤组织生长；M-9基本培养基有利于黄色素合成。甘烦远等认为MC培养基对红花愈伤组织生长和生育酚的形成最有效。因此在组织培养时可以采用二步培养法，根据生长及代谢的需要，调整基本培养基。2.2培养基组分2.2.1碳源不同的培养细胞适合生长和次生代谢物积累的碳源种类不同。郑穗平等，在研究玫瑰茄细胞生长和花青素生成时发现，蔗糖作为碳源，细胞的生长量高，葡萄糖作为碳源，细胞花青素的含量高。赵德修等研究发现，5%蔗糖+1%葡萄糖组合对雪莲愈伤组织生长不仅有利，而且细胞中总黄酮的含量也最高。2

4、.2.2氮源氮源对次生代谢物的产率有很大影响。陈永勤等报道，培养基中NO3-浓度高有利于愈伤组织的生长，NH4+浓度高抑制愈伤组织生长，但显著提高了紫杉醇的含量。陈浩等研究发现，硝态氮对茶愈伤组织儿茶素的形成最为有利，氮质量浓度为15mmol/L时愈伤组织生长量最高，高氮浓度则导致儿茶素含量急剧下降。2.2.3无机离子汤飞宇等发现无机离子能有效提高西洋参细胞的生长速度和皂甙产量，当MS培养基MgSO4含量降低到原有量的1/4时，细胞生长速度提高1.27倍；将KNO3含量提高一倍，同时去掉NH4NO3，细胞生长速度和皂甙产量分别比正常培养液

5、中提高65.1%和166.2%；适宜细胞生长的磷酸盐浓度为0.65mmol/L，适宜细胞生产多糖和皂甙的磷酸盐浓度为1.25mmol/L。张檀等发现镁对杜仲叶中6种次生代谢物的合成和积累有一定的促进作用，锰则有负作用。2.2.4外源植物激素韩爱明等在研究生长调节物质对高山红景天细胞生长及红景天苷积累的影响时发现，在不同生长调节物质组合中，以NAA和6-BA组合效果最好，生物量和红景天苷含量都最高。姜玲等以银杏幼叶诱导的愈伤组织进行细胞悬浮培养发现，KT与NAA组合，NAA与6-BA组合均能使细胞干重和黄酮糖苷含量同时提高，而GA3和2，4

6、-D对黄酮糖苷有明显的抑制作用。一般悬浮细胞的生长不需要乙烯，但乙烯及其前体却能刺激小果咖啡悬浮细胞中生物碱的产生。同一激素对不同植物会有不同的结果，例如，应用高浓度激动素对紫花曼陀罗愈伤组织中生物碱的生产起抑制作用，而在马氏山培养物中却促进生物碱的生产。Laurain等研究了2种茄科植物的细胞培养，当愈伤组织从含高浓度生长素培养基转入低生长素培养基时，生物碱和叶绿素的含量下降，而细胞生长率增加。2.2.5前体物质的添加前人研究指出，多糖类物质可以促进次生代谢物的积累，Fukui等研究了琼脂对紫草悬浮细胞中紫草素诱导效应，在含琼脂的LS培

7、养基中发现其有产生紫草素的能力，而在没有琼脂的培养基中，醌的合成受到抑制。甘烦远等研究表明，云南红豆杉悬浮细胞适宜的培养基为B5，当添加椰子汁（CM）、酪蛋白氨基酸（CA）和水解乳蛋白（LH）3种有机物时，均能提高培养细胞中紫杉醇的含量，而且CM和CA还能促进细胞的生长。Barz等研究表明，酵母提取物对鹰嘴豆属植物悬浮细胞中异黄酮代谢物的积累有明显的促进作用。陈永勤等研究发现，在培养基中添加0.05～0.2mmol/L的苯丙氨酸、苯甲酸、苯甲酰甘氨酸、丝氨酸和甘氨酸，能使东北红豆杉中紫杉醇含量高出1～4倍，这些物质参与了紫杉醇侧链的合成。

8、甘烦远等在云南红豆杉细胞悬浮培养基中加入紫杉醇合成前体苯丙氨酸、亮氨酸均能提高紫杉醇的含量，添加抑制甾体合成的代谢抑制剂CCC可提高紫杉醇的含量，但高浓度的CCC起抑制作用。唐建军等发现,以杜