植物细胞悬浮培养及次生代谢产物生产

植物细胞悬浮培养综述植物细胞悬浮培养植物细胞悬浮培养是指在脱离自身组织的条件下，对植物的不同外植体进行诱导，将获得的愈伤组织或其他组织（不定根）转接入摇瓶培养基中进行震荡培养，得到均一的、游离的悬浮细胞或组织，通过不断的继代培养使细胞增殖并保持最佳的生理活性，继而转接到大型生物反应器中培养而获得大量悬浮细胞的一种技术。

像微生物细胞一样，未分化的植物愈伤细胞可以在特定的液体培养基环境下进行大规模繁殖，以产生稳定的悬浮细胞。

主要用于生产有价值的植物源次生代谢产物，如紫杉醇、紫草素、青蒿素、地高辛、人参皂甙和苦艾碱等。

植物的大多数组织部分都能用来诱导生产愈伤组织，并可以无限期地在体外维持愈伤组织的脱分化特性，生产功效代谢物组分。

并且愈伤组织培养合成人类所需的次级代谢产物比从野外植物材料中提取更方便。

植物细胞悬浮培养的应用植物细胞悬浮培养作为一种新技术，主要应用于富集和生产活性次生代谢产物，同时还能合成氨基酸、有机酸、黄酮、多酚等易吸收的小分子，多糖、多肽或蛋白等具有重要功效的大分子。

植物细胞悬浮培养技术产生的活性次生代谢产物，大量用于药品、功能性食品或化妆品。

如：人参植物细胞悬浮培养培养的细胞获得的细胞产物的裂解液、提取物和培养物可以作为活性成分用于抗炎、抗肿瘤、抗衰老的药品和化妆品中。

来自青蒿形成层的细胞及其培养物不仅对脂多糖（LPS）诱导细胞释放NO 有抑制作用，而且能抑制环氧合酶-2（COX-2）的表达，因此可以作为有效的抗炎成分应用于药品、化妆品中；来自紫杉形成层或原形成层的细胞系，其溶解产物、提取物及培养物具有抗癌活性；来自番茄形成层的细胞及其培养物能抑制与老化相关的酶的生成，抑制效率高于改善皱纹效果很强的视黄酸。

随着植物细胞悬浮培养技术的完善和推广，其巨大优势会逐渐显现出来，并将大大推动与之相关的食品、医药和化妆品等行业的发展，提高植物功效原料的有效性与安全性。

植物细胞悬浮培养的特点植物细胞悬浮培养融合了整个植物系统的许多优点以及微生物细胞培养的优点。

植物细胞培养技术和次级代谢产物的生产一、实验目的与要求1、掌握植物组织培养基的配置、快速繁殖技术、植物脱毒技术；2、掌握悬浮培养技术的原理、培养方法及应用；3、了解利用细胞培养生产有用物质的一般程序及技术因素；4、设计以植物细胞次级代谢产物作为目标代谢产物的分离纯化。

二、实验原理植物细胞培养是将离体的植物器官、组织或细胞，置于液体培养基中进行震荡培养，在培养了一段时间后，会通过细胞分裂，形成愈伤组织。

根据培养对象，植物细胞培养主要有单细胞培养，单倍体培养，原生质体培养等。

按照培养系统可分为悬浮培养、液体培养、固体培养、固定化培养等。

由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，称为植物细胞的脱分化，或者叫做去分化。

脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化成根或芽等器官，这个过程叫做再分化。

再分化形成的试管苗，移栽到地里，可以发育成完整的植物体。

依据的原理是植物细胞的全能性。

植物组织在培养生长的过程中，随着新城代谢的进行，长生很多种初级代谢产物和次级代谢产物。

三、实验材料、主要仪器和试剂1．实验材料从菜市场购买的新鲜的大白菜。

2．仪器（1）锥形瓶（2）量筒（3）移液管（4）小刀（5）烧杯（6）高压灭菌锅（7）摇床等。

3．试剂（1）70%-75%酒精（2）无菌水（3）2-5%次氯酸钠4.MS培养基四、实验步骤1. 外植体的选择和准备我们这次试验所用的植物是大白菜，我组选用了大白菜的劲。

将新鲜的白菜劲用小刀切成长1厘米、宽0.5厘米左右的小块，叶片切割成0.5×1.0cm。

2. 外植体的灭菌消毒原则是既彻底消灭外植体表面的微生物，又要保持外植体的正常活力。

消毒方法：首先70-75%酒精，30秒，表面杀菌→无菌水洗2-3次→2-5%次氯酸钠10-15分→无菌水洗3-5次，待用。

2. 培养基的配制和灭菌将配置好的各种溶液，按比例混合，取150毫升装入500毫升的锥形瓶里，用八成纱布将瓶口封好。

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。

植物组织培养技术的主要类型与应用范围植物组织培养技术是一种通过体外培养植物细胞、组织和器官的方法，以实现植物无性繁殖、基因转化、品种改良等目的。

该技术已经被广泛应用于植物科研、种质资源保护与利用、植物病害防治和植物繁殖等领域。

本文将介绍植物组织培养技术的主要类型与应用范围。

一、植物组织培养技术的主要类型1. 植物离体培养植物离体培养是指将植物组织或器官从体内分离出来，放置在富含营养物质的培养基中进行培养。

这种技术可以用于植物无性繁殖、基因转化、种质资源保存和研究等方面。

根据培养的组织类型不同，植物离体培养可分为愈伤组织培养、胚性组织培养、根尖培养等。

2. 植物悬浮细胞培养植物悬浮细胞培养是指将植物组织中的一部分细胞分离出来，通过悬浮培养技术使其在液体培养基中保持悬浮状态进行培养。

这种技术主要用于生产植物次生代谢产物、基因转化等方面。

3. 植物器官培养植物器官培养是指将植物体中的器官（如茎、叶、种子等）分离出来进行培养。

通过植物器官培养技术，可以快速繁殖优良品种、实现植物基因转化、筛选抗病性植株等。

二、植物组织培养技术的应用范围1. 植物无性繁殖植物无性繁殖是指通过植物组织培养技术，将植物组织或器官培养后产生新的植株。

这种方法可以实现高效繁殖植物种质资源，解决传统繁殖方式低效率的问题。

2. 品种改良植物组织培养技术可以用于品种改良。

通过离体培养技术，可以进行基因转化，导入抗病、抗逆性等优良基因，从而提高植物的品质和抗性。

3. 植物次生代谢产物的生产植物组织培养技术可以用于大规模生产植物次生代谢产物。

通过悬浮细胞培养技术，可以实现大量的细胞生产，从而获得丰富的植物次生代谢产物。

4. 种子无菌化和种子贮藏植物组织培养技术可以实现植物种子的无菌化和长期保存。

通过种子胚性培养技术，可以去除种子内的微生物，保证种子的无菌性。

同时，也可以通过离体胚培养技术，将种子胚胎保存在液体培养基中，延长种子的储藏寿命。

5. 植物病害防治植物组织培养技术可以用于植物病害的防治。

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。

植物细胞培养与次生代谢产物在工业生产方面的前景【摘要】许多植物次生代谢产物是常用的药物制品、优良的食品添加剂和名贵化妆品原料。

本文主要讲述了植物细胞培养产生的次生代谢产物在工业各方面的重要作用、开发以及大规模生产应用。

【关键词】植物组织细胞培养次生产物工业生产【正文】植物细胞培养始于本世纪初，并不可争议地具有工业化潜力。

目前植物细胞培养生产的化合物很多，包括糖类、酚类、脂类、蛋白质、核酸以及帖类和生物碱等初生和次生代谢产物，而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。

李时珍（1593）在《本草纲目》中所开列的1892种药物绝大多数是植物药物，目前仍有约25％的法定药品来自植物。

其药物的有效成分均为次生产物。

这些次生代谢活性物质成分已被人类广泛应用，主要集中在研究制药、食品添加剂、调味剂、食用色素、油料、饮料、树胶、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。

一、在制药工业方面的应用药用植物次生代谢物种类繁多，化学结构迥异。

这些次生代谢产物可分为苯丙素类、醌类、黄酮类、单宁类、类萜、甾体及其甙、生物碱七大类。

还有人根据次生产物的生源途径分为酚类化合物、类萜类化合物、含氮化合物(如生物碱)等三大类，据报道每一大类的已知化合物都有数千种甚至数万种以上。

在次生代谢产物的生产中, 药用植物细胞培养技术是通过给予体外生长的植物细胞一定的营养条件, 使其生长, 并根据植物或植物不同组织的细胞调节生长条件来获取所需的次生代谢产物的生物技术。

由于植物体内的任何一个细胞都包含有整体植物全部的遗传信息, 在一定条件下具有发育成一个完整植株的能力, 所以通过细胞培养技术可得到药用植物的次生代谢产物。

药用植物细胞培养的最初目的是为了研究植物的生理和生化代谢。

植物细胞培养生产次生代谢产物的影响植物细胞培养条件温度：培养温度对植物细胞生长及二次代谢产物生成有重要影响。

通常，植物细胞培养采用25℃。

搅拌：在摇瓶实验中，通常摇床的转速取90―120r／min。

pH值：通过细胞膜进行的H+离子传递对细胞的生育环境、生理活性来说无疑是重要的。

在培养过程中，通常pH作为一个重要参数被控制在一定范围内。

植物细胞培养的适宜pH值一般为5―6。

通气：通气是细胞液体深层培养重要的物理化学因子。

好气培养系统的通气与混合及搅拌是相互关联的。

对摇瓶试验，通常500m1的三角瓶内装80―200m1的植物细胞培养液较适宜。

当然，气液传质还与瓶塞的材料有关。

试验表明，从溶氧速率考虑，以棉花塞最好，微孔硅橡胶塞次之，铝箔塞最差。

光：光对植物有着特殊的作用。

光照射条件不仅通过光照周期、光的质量(即种类、波长)而且通过光照量(光强度)的调节来影响植物细胞的生理特性和培养特性。

研究表明，光调节着细胞中的关键酶的活性，有时光能大大促进代谢产物的生成，有时却起着阻害作用。

细胞龄：在培养过程的不同时期，细胞的生理状况、生长与物质生产能力差异显著。

而且，使用不同细胞龄的种细胞，其后代的生长与物质生产状况也会大不一样。

通常，使用处于对数生长期后期或稳定期前期的细胞作为接种细胞较合适。

接种量：在植物细胞培养中，接种量也是一个影响因素。

在再次培养中，往往取前次培养液的5―20％作为种液，也以接种细胞湿重为基准，其接种浓度为15―50g(湿细胞)／L。

由于接种量对细胞产率及二次代谢物质的生产有一定影响，故应根据不同的培养对象通过试验，确定其最大接种量。

影响植物细胞培养的因素植物细胞生长和产物合成动力学也可分为三种类型：①生长偶联型，产物的合成与细胞的生长呈正比；②中间型，产物仅在细胞生长一段时间后才能合成，但细胞生长停止时，产物合成也停止；③非生长偶联型，产物只有在细胞生长停止时才能合成。

事实上，由于细胞培养过程较复杂，细胞生长和次级代谢物的合成很少符合以上模式，特别是在较大的细胞群体中，由于各细胞所处的生理阶段不同，细胞生长和产物合成也许是群体中部分细胞代谢的结果。

植物细胞悬浮培养的方法植物细胞悬浮培养是一种常用的细胞培养方法，它可以用于研究植物细胞的生长、分化和代谢等方面的问题。

本文将介绍植物细胞悬浮培养的基本原理、培养条件和应用。

一、植物细胞悬浮培养的基本原理植物细胞悬浮培养是将植物细胞从组织中分离出来，以液体培养基为基质，在适宜的温度、光照和气体条件下进行培养。

悬浮培养的优势在于可以提供细胞自由生长的环境，有利于探究植物细胞的生理和生化特性。

二、植物细胞悬浮培养的培养条件1. 培养基：植物细胞悬浮培养的基础是培养基的选择。

培养基中应含有适宜的营养物质，如碳源、氮源、无机盐和维生素等。

常用的培养基有MS培养基、B5培养基等。

2. 温度：植物细胞的适宜生长温度通常在20-25摄氏度之间，不同植物细胞可能有所差异，需要根据具体情况进行调整。

3. 光照：光照条件对植物细胞的生长和代谢有一定影响。

一般情况下，光照强度为1000-2000勒克斯，光周期为16小时光照/8小时黑暗。

4. 气体：植物细胞悬浮培养通常需要提供充足的氧气和适量的二氧化碳。

因此，培养容器应具有良好的通气性，可以使用摇床或气体通气系统进行培养。

三、植物细胞悬浮培养的应用植物细胞悬浮培养在植物生理学、生物工程和药物研发等领域具有广泛的应用价值。

1. 植物生理学研究：植物细胞悬浮培养可以用于研究植物的生长发育过程，如细胞分裂、细胞扩增和细胞器的形成等。

2. 生物工程：植物细胞悬浮培养可以用于生物工程的研究和应用，如基因转化、蛋白质表达和次生代谢产物的生产等。

3. 药物研发：植物细胞悬浮培养可以用于药物的筛选和生产，如植物次生代谢产物的提取和纯化，以及药物的生物活性和毒性测试等。

四、植物细胞悬浮培养的优缺点1. 优点：(1) 与传统的植物培养相比，悬浮培养提供了更便利的细胞生长环境，可以快速获得大量的细胞。

(2) 可以对植物细胞的生理和代谢进行深入研究。

(3) 可以为生物工程和药物研发等领域提供重要的研究手段和应用平台。

植物悬浮细胞培养用途
植物细胞悬浮培养是指植物细胞或小的细胞聚集体在液体培养基中，于摇床上进行悬浮培养。

这些细胞或小的聚集体来自愈伤组织，某个器官或组织，甚至幼嫩的植株，通过物理或化学的方法进行分离而获得。

植物悬浮细胞培养被广泛用于生理学、细胞学、生物化学、发育生物学及遗传学、分子生物学的研究。

它不仅可直接用于原生质体分离、培养、杂交、基因转移、生产次生代谢物等，还可在短期内在细胞水平筛选出预期突变体，
悬浮细胞本质上属于能快速增殖的高度分散愈伤组织，生长和代谢速度快，细胞全能型较高。

作为瞬时表达检测的材料，结果更直观，无叶绿体干扰，可以明显简化实验操作，缩短实验周期。