第五章 植物细胞培养及次生代谢产物生产

植物组织细胞培养技术生产次生代谢产物的应用摘要：植物组织细胞培养是现代生物技术应用最重要的一个方面，它是一个应用广泛和快速发展的技术。

植物组织细胞培养技术已应用于植物次生代谢产物的生产，并取得很大成效。

本文讲述组织细胞培养技术在药物、食品、化妆品等方面的次生代谢产物生产的一些应用，以及总结了现在主要植物组织培养技术、植物组织培养技术在实践中的应用。

关键词：次生代谢产物细胞培养代谢产物植物的次生代谢产生的活性物质成分已被人类广泛应用，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、保健药物人参皂甙等)、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)、油料(如如豆寇油、春黄菊油等)、饮料(如咖啡、可可等)、树胶(如阿拉伯胶等)、化妆品、生物杀虫剂和农用化学品等方面。

尽管有些植物次生代谢物质并不是很多，但它们与人类健康密切相关，已成为当前生物领域研究关注的重点。

因此许多植物代谢产物以组织细胞培养技术的方法开发利用，进行大规模生产，使植物次生代谢物质产量和活性提高。

1 植物组织培养技术在实践中的应用[1]21世纪是生物技术迅速发展的世纪，而植物组织培养技术是生物技术中的重要内容，可以用于：植物育种已被越来越广泛的用于扦插难生根植物、引种材料少的植物。

除常规的用器官进行培养，也可以用花药进行花粉单倍体植株育种，这种方法技术简单，对一些植物种来说易于诱导未成熟花粉的分裂，可以进行大群体研究，可以迅速而大量的产生单倍体，具有迅速纯合、选择效率高、排除杂种优势干扰、突变体筛选、消除致死基因等优点。

用于脱毒和离体快繁获得脱除病毒的材料和用于植物材料快速繁殖这方面是目前植物细胞组织培养应用最多最有效的一方面. 世界上受病毒危害的植物很多，而园艺植物受病毒危害更为严重，当植物被病毒侵染后，常常造成生长迟缓、品质变劣、产量大幅度降低等危害，目前，已经在马铃薯、甘薯、草莓、大蒜、苹果、香蕉等多种作物上大规模应用;离体培养的优点就是快速，而且材料来源单一，遗传背景一致，不受季节和地区的限制，重复性好，所以离体快速繁殖已经广泛应用于果树，中药材等的栽培。

植物细胞培养生产次生代谢产物中的影响因素论文导读：植物细胞培养是获得植物有用代谢产物的来源。

但由于许多次生代谢产物储存于液泡里。

并诱导植物细胞次生代谢产物的释放。

关键词：植物细胞培养，次生代谢产物，诱导，两相培养法天然药物是药物的一个重要的组成成分，它来自于植物、动物、矿物和微生物，但以种类繁多的植物为主。

天然药物之所以能防病治病，其物质基础是其中所含有的有效成分，包括一系列的植物细胞次生代谢产物[1] 。

而目前由于环境恶化的影响，一些天然的药用植物近乎灭绝，还有一些由于生境特异，生长缓慢，人工栽培困难，加上长期以来的粗放型和掠夺性的开采，其资源已严重匮乏，自然资源已难以满足日夜增长的临床需要。

因此，应用现代生物技术进行天然药用植物细胞大规模培养提取获得医疗、化妆等所需的活性成分来满足日益增长的市场需求，已在实践中得到了应用。

植物细胞培养是获得植物有用代谢产物的来源。

目前植物细胞培养难以工业放大的一个关键问题是生产技术成本过高，虽然实现了植物细胞的连续使用，减少由于接种量过高而产生的附加成本，缩短培养周期。

但由于许多次生代谢产物储存于液泡里，释放量很少或根本不释放，限制了植物细胞培养技术在工业上的应用，同时也增加了后期分离产物的操作难度，为此如何在适当的条件下优化植物细胞的培养，并诱导植物细胞次生代谢产物的释放，就显得尤为重要。

本文就此从以下方面进行综述。

1.培养条件的调控1.1PH值的影响培养基的酸度对植物细胞代谢产物的分泌很重要，一些次级代谢产物是与H+通过对运方式跨膜传递的。

由于细胞膜两侧的PH值差控制对运的方向，因此当培养基中的PH值降低时，即培养基中的H+离子浓度升高时，就会促使次生代谢产物向胞外运输，而H+会向胞内运输。

如降低培养基的PH值，可有效提高大麦细胞释放七叶氰；高山红景天细胞红景天氰的释放实验也得到同样的效果[2] 。

因此，在植物细胞培养过程中，通常PH作为一个重要的参数被控制在一定的范围内，植物细胞培养的适宜PH值一般为5-6。

重庆文理学院植物组织细胞培养技术生产次生代谢产物的应用摘要:植物组织细胞培养是现代生物技术应用最重要的一个方面,它是一个应用广泛和快速发展的技术。

植物组织细胞培养技术已应用于植物次生代谢产物的生产,并取得很大成效。

本文讲述组织细胞培养技术在药物、食品、化妆品等方面的次生代谢产物生产的一些应用,以及总结了现在主要植物组织培养技术、植物组织培养技术在实践中的应用。

关键词:次生代谢产物细胞培养代谢产物植物的次生代谢产生的活性物质成分已被人类广泛应用,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、保健药物人参皂甙等)、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)、油料(如如豆寇油、春黄菊油等)、饮料(如咖啡、可可等)、树胶(如阿拉伯胶等)、化妆品、生物杀虫剂和农用化学品等方面。

尽管有些植物次生代谢物质并不是很多,但它们与人类健康密切相关,已成为当前生物领域研究关注的重点。

因此许多植物代谢产物以组织细胞培养技术的方法开发利用,进行大规模生产,使植物次生代谢物质产量和活性提高。

1 植物组织培养技术在实践中的应用[1]21世纪是生物技术迅速发展的世纪,而植物组织培养技术是生物技术中的重要内容,可以用于:1.1植物育种已被越来越广泛的用于扦插难生根植物、引种材料少的植物。

除常规的用器官进行培养,也可以用花药进行花粉单倍体植株育种,这种方法技术简单,对一些植物种来说易于诱导未成熟花粉的分裂,可以进行大群体研究,可以迅速而大量的产生单倍体,具有迅速纯合、选择效率高、排除杂种优势干扰、突变体筛选、消除致死基因等优点。

1.2用于脱毒和离体快繁获得脱除病毒的材料和用于植物材料快速繁殖这方面是目前植物细胞组织培养应用最多最有效的一方面. 世界上受病毒危害的植物很多,而园艺植物受病毒危害更为严重,当植物被病毒侵染后,常常造成生长迟缓、品质变劣、产量大幅度降低等危害,目前,已经在马铃薯、甘薯、草莓、大蒜、苹果、香蕉等多种作物上大规模应用;离体培养的优点就是快速,而且材料来源单一,遗传背景一致,不受季节和地区的限制,重复性好,所以离体快速繁殖已经广泛应用于果树,中药材等的栽培。

第5章植物细胞培养与次生产物生产（5学时）教学目的与要求：深入了解植物细胞在离体条件下的生长特性，掌握植物细胞悬浮系的建立以及种细胞的筛选方法。

第一节、悬浮培养(suspension culture)一、悬浮培养悬浮培养是指将单个游离细胞或小细胞团在液体培养基中进行培养增殖的技术。

1．起始培养物的建立●选择适宜的外植体：幼胚、胚轴、子叶是最常使用的外植体。

●选择适宜的培养基：较高浓度激素浓度；必要的附加物质。

●愈伤组织的要求：松散性好、增殖快、再生能力强2．悬浮系的建立3．悬浮细胞的生长与增殖悬浮培养与固体培养比较有三个优点：一是增加培养细胞与培养液的接触面，改善营养供应；二是在振荡条件下可避免细胞代谢产生的有害物质在局部积累而对细胞自身产生毒害；三是振荡培养可以适当改善气体的交换。

影响悬浮细胞生长的因素：●起始愈伤组织的质量●接种细胞密度●培养条件：方式、温度、●继代周期一个成功的悬浮细胞培养体系必须满足三个条件：●悬浮培养物分散性良好，细胞团较小，一般在30～50个细胞以下，在实际培养中很少有完全由单细胞组成的植物细胞悬浮系。

●均一性好，细胞形状和细胞团大小大致相同。

悬浮系外观为大小均一的小颗粒，培养基清澈透亮，细胞色泽呈鲜艳的乳白或淡黄色。

●细胞生长迅速，悬浮细胞的生长量一般2～3天甚至更短时间便可增加一倍。

第三节、植物细胞大规模培养与次生代谢产物生产一、概述植物次生代谢产物是指植物中一大类并非植物生长发育所必需的小分子有机化和物，其产生和分布通常有种属、器官组织和生长发育期的特异性。

次生产物在植物中的合成与分解过程称为次生代谢。

1．植物产生代谢产物的类型植物次生产物种类繁多（据保守估计已超过2万种），根据分子结构不同大致分为：酚类化合物－黄酮类单酚类醌 类（苯醌、萘醌、蒽醌）萜类化合物－三萜皂甙甾体皂甙单萜、倍半萜、二萜含氮化合物－生物碱（真生物碱、伪生物碱、原生物碱）胺类（伯、仲、叔、季胺）非蛋白质氨基酸生氰甙多炔类、有机酸等2．植物次生代谢产物在医药、食品、轻化工业等领域具有重要意义。