植物次生代谢产物生产.ppt

• 向东北红豆杉悬浮细胞体系中加入前体物苯丙氨酸和醋酸 钠，可显著提高紫杉醇含量且在实验范围内, 随前体物浓 度的增加促进作用加强.
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。
4.4 抑制剂的使用
• 植物次生代谢是多途径的, 是植物体内一系列酶促反应的 结果, 在离体培养条件下有初生物质向次生物质的转化, 也 有次生物质之间的相互转化. 抑制剂可抑制支路代谢和其 它相关次级代谢途径，使代谢过程有利于目的次生代谢物 的产生。
接种量：接种量影响次生代谢产物的有效积累, 接种时必须
满足一定的接种量。
4. 化学因素
4.1 培养基成分
培养基的营养成分：一方面要满足植物细胞的生物量 增长，另一方面要使细胞能合成和积累次生产物。
一般来说，增加培养基的N、P和K的浓度能促进细胞生 长，而适当增加糖浓度则有利于次生产物的合成。
生长调节剂的种类、浓度对细胞的生长、分化和次生 产物的合成起着重要的作用。
产次生代谢产物时, 对光质和光量的要求是不同的, 如玫 瑰茄悬浮细胞合成花青素时, 蓝光是促进玫瑰茄细胞产生 花青素的最有效单色光, 产量为416 mg/ L, 和全色光差 不多, 红光和橙光无效, 其他单色光随其波长接近蓝光, 正 效应增强。
pH值：植物细胞培养的最适宜pH 值在5-6 之间,但也存在
1.外植体选择 2.高产细胞系选择 3.物理因素：光照、pH、通气、接种量 4.化学因素：培养基种类及激素
诱导剂 前提物质添加 抑制剂添加
1. 外植体选择
首先必须选择能够高效合成目的产物的植物种类。
起始培养材料还应考虑器官和组织特异性，通常选取自 然状态下能够积累次生产物部位的细胞，这样的细胞经 过培养以后常常具有合成目的产物的能力，或比较容易 诱导合成目的产物。
➢红豆杉细胞培养中，培养基中添加一定浓度的2,4-D， 可以显著提高细胞生长速率，增加细胞生物量，添加 适当浓度的BA和KT，则可提高紫杉醇的积累。
4.2 添加诱导子
诱导子，是指能够诱导植物细胞中一个反应，并形成细
胞特征性自身防御反应的分子。 目前使用的激发子可分为两类：
➢非生物诱导子（abiotic elicitor） 辐射、金属离子等。 ➢生物诱导子（biotic elicitor） 生物激发子根据其来源 不同又可分为外源性诱导子（exogenous elicitor）和 内源性诱导子（endogenous elicitor）。外源性激发 子多来源于微生物，包括经处理的有机体如菌丝，或微 生物机体浸提物以及由微生物产生的多糖类、蛋白质类 以及脂肪酸类等。内源激发子是来源于植物结构的化合 物。如降解细胞壁的酶类、细胞壁碎片、寡聚糖以及其 它有机分子。
次生代谢产物(secondary metabolites)是指植物体内的一大
类细胞生命活动或植物生长发育正常运行非必需的小分子 有机化合物，其产生和分布通常具有种属、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(secondary metabolism) 。
提高次生代提谢高物次的生产代量谢的物方的法产量的方法
诱导子能增强细胞的呼吸作用, 提供产生次生代谢产物的 能量, 使细胞结构发生变化, 利于代谢物的形成、运输和积累。 目前应用最广、研究最多的是真菌诱导子, 如张长平等在红 豆杉细胞悬浮培养体系中加入真菌诱导子, 结果发现, 紫杉醇 的合成被加强, 产量得到了显著提高。 除真菌诱导子外, 目前在提高植物次生代谢产物方面研究得 较多的还包括寡糖素、茉莉酸类、金属离子和紫外光等.金属 离子作为诱导子主要有Cu2+ 、Ca2+ 、Mg2+等。 孙彬贤等以南方红豆杉悬浮细胞为材料, 在悬浮细胞中加入 茉莉酸甲酯, 紫杉醇含量提高了10倍。
温度：不同种类的植物细胞培养对温度的要求是不同的, 最
适的温度为25 ℃左右, 超过30 ℃, 对生长有明显的抑制作 用. 较低的温度有利于生物碱的合成, 而高温则会导致次生 代谢产物的合成基本停止。
通气状况：国外学者研究发现: 利用生物反应器培养长春花
细胞生产阿玛碱时, 溶解氧在29%-43% 时,溶解氧与阿玛 碱的产量显著相关。
提高植物细胞培养中次生代谢 产物产量的方法
前言
初生代谢(primary metabolism)是指能使营养物质转换成细
胞结构物质、维持细胞正常的生命活动或能量的代谢，初 生代谢的产物称为初生代谢产物(primary metabolites)， 如糖、蛋白质、脂类、核酸等。它们是维持细胞生命活动 所必需的。
• 解决植物细胞培养生产次生代谢物含量低的最有效的手段之一是 筛选高产细胞株。用来筛选的细胞来源可以是有足够生理和形态 异质性的细胞群，也可以是通过物理或化学因子诱变处理产生的 突变体群。
• 筛选方法:目测法,放射免疫法、酶联免疫法、流动细胞测定法、 琼脂小块法等。
3. 物理因素
光照：对次生代谢产物的合成有重要影响. 不同植物细胞生
4.3 前体饲喂
前体指处于目标代谢物代谢途径中上游的物质。上游化合 物作为酶的底物，其浓度高低决定了催化反应速度的大小 ，浓度高则反应速度大。加入前体可以消除关键酶的阻碍 或阻断内源性中间体的分隔和有效贮存，利于次生代谢物 的生产。
• 向银杏培养基中添加异戊二烯等前体物质, 有效地提高了 银杏内酯B 的产量.
➢东北红豆杉幼嫩茎、叶片以及芽三种外植体的愈伤组 织中紫杉醇含量比较显示，以叶片为外植体的愈伤组 织，其紫杉醇含量是其它两种外植体形成的愈伤组织 的3倍。
➢在茜草（R的积累量比来源于茎尖和 叶的愈伤组织高。
2. 高产细胞株的筛选
差异。研究表明,南方红豆杉( Tax us chinensis ) 的愈伤组 织生长及紫杉醇的含量受pH 值的影响较大,pH 5.5 对愈 伤组织生最为有利,达接种量的3.84 倍,但紫杉醇的含量 较 低,pH 7.0 时,愈伤组织的生长量仅为接种量2.80倍,而 紫杉醇含量却达pH 5.5 时的2 倍多。