植物细胞悬浮培养技术

第八讲：植物细胞悬浮培养技术摘要悬浮培养技术是一种在液态培养基中培育植物细胞的方法。

这种技术可以用于研究植物细胞的生理、生化、遗传和分子生物学。

本文将介绍悬浮培养技术的原理、方法和应用，并讨论其优缺点。

原理悬浮培养技术是将植物细胞悬浮在液态培养基中，并提供足够的营养和适宜的环境条件，促进细胞生长和分裂。

悬浮培养技术可以通过两种方法进行：自然悬浮和机械悬浮。

自然悬浮是指通过培养基中的液体流动和植物细胞的重力作用来保持细胞悬浮状态。

机械悬浮是指通过磁力搅拌或气泡强制产生的涡流来保持悬浮状态。

方法悬浮培养技术的方法主要包括以下步骤：1.选取适当的植物细胞：悬浮培养技术可以应用于多种植物细胞，例如培养基的类型和成分、植物物种、生长条件等，都会影响细胞的生长和分裂。

2.培养基制备：准备含有足够营养物质和适合生长的植物细胞的培养基。

3.细胞分离：使用细胞壁水解酶、酸碱处理或机械方法去除细胞壁，分离单个细胞。

4.细胞培养：将分离的细胞置于液态培养基中，将培养瓶放置拟南芥上，以恒定光照、温度、湿度和通风条件下日夜持续观察培养。

5.细胞传代：留置旺孔1cm左右的细胞，废弃周边细胞，再次培养。

应用悬浮培养技术可以应用于以下方面：1.生物医学研究：通过悬浮培养技术培养人类细胞，可用于药物筛选、治疗性细胞移植和组织工程学等研究。

2.分子生物学研究：由于悬浮培养技术能够大量培养植物细胞，因此可以用于高通量分析、基因克隆和表达、蛋白质组学和代谢组学研究等。

3.植物细胞与组织培养：悬浮培养技术可以用于植物组织和细胞的体外培养，利用悬浮培养技术可以大量制备植物生长激素和次生代谢产物。

优缺点悬浮培养技术有以下优点：1.可以大规模培养细胞。

2.可以简化分离和培养过程，使得实验成本低廉。

3.可以控制培养环境，减少外界干扰。

悬浮培养技术也存在以下缺点：1.悬浮培养技术对培养条件和营养要求非常苛刻，因此需要经验丰富的实验人员进行操作。

2.悬浮培养技术可能会产生细胞堆积的问题，从而影响细胞生长和分裂。

细胞悬浮培养摘要：悬浮培养是非贴壁依赖性细胞的一种培养方式，是一种十分有用的实验体系，在液体状态下便于细胞和营养物质的充分接触和交流，细胞状态可以相对保持一致，因此有利于在细胞水平上进行各种遗传操作和生理生化活动的研究，同时为植物细胞的大规模培养提供前期技术基础。

但该技术目前在国内尚未得到广泛应用，生物制品生产仍主要采用病毒产率低、生产成本高、劳动强度大的转瓶细胞培养方式。

随着现代生物技术发展，利用细胞悬浮培养技术进行生物制品生产是生物制药行业发展的必然趋势。

关键词：单个细胞细胞悬浮培养愈伤组织同步化1．细胞悬浮培养的定义定义1：细胞悬浮培养（cell suspension culture）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]。

应用学科：细胞生物学（一级学科）；细胞培养与细胞工程（二级学科）定义2：在流动的液体培养基中培养非贴壁的悬浮细胞或小细胞团的细胞或组织的培养方法。

细胞附着在微运载体上的培养也是一种悬浮培养。

应用学科：生物化学与分子生物学（一级学科）；方法与技术（二级学科）2．单细胞制备的方法2.1 机械法早期用机械法分离叶组织单细胞。

Ball和joshi（1965）、joshi和noggle（1967），以及joshi和Ball（1968）曾先后用小解剖刀从花生成熟叶片中刮离体细胞，这些离体细胞可直接在液体培养基中培养，很多游离细胞都能成活，并持续地进行分裂。

随后，人们用机械法相继从菠菜、大豆和石刁柏等多种植物中分离得到叶肉细胞，并能够分裂和形成愈伤组织。

Rossini（1972）指出，只有在薄壁组织排列松散、细胞间接触点很少时，用机械法分离叶肉细胞才能取得成功[2]。

2.2 酶解法酶解法分离单细胞主要是利用果胶酶将细胞之间的中胶层解离，获得分散的细胞。

人们最早用果胶酶处理烟草叶片，分离到大量有代谢活性的叶肉细胞，将这种方法用到了18种其它草木植物上也获得成功。

植物细胞的悬浮培养技术将游离的植物细胞或小的细胞团置于液体培养其中进行培养和生长的一种技术，称为植物细胞悬浮培养。

它是从愈伤组织的液体培养基础上发展起来的一种新的培养技术。

从50年代起，米尔（Muir）等便对单细胞培养进行了探讨和研究，得到了万寿菊，烟草单细胞和细胞团的悬浮液。

1958年斯图尔德（F.C.Steward）等进行了胡萝卜愈伤组织的悬浮培养，并得到了完整的再生植株。

三十多年来，从试管的悬浮培养发展到大空量的发酵罐培养，从不连续培养发展到半连续和连续培养。

80年代以来，作为生物技术中的一个组成部分，正在发展成为一门新兴的产业体系。

悬浮培养技术为研究植物细胞的生理、生化、遗传和分化的机理提供实验材料，也为利用植物细胞进行次和代谢物的工业生产提供技术基础。

此外，还在育种、快速繁殖、原生质体培养，体细胞杂交以及作为基因转化的受体等方面均得到了广泛地应用。

由于植物细胞具有聚集在一起的特性，因此，在分裂后，往往不能像细菌细胞那样各自分开，而是大多以细胞团的形式存在，至今还不能培养完全是单细胞的县浮液。

要进行单细胞培养或选择细胞无性纱，需要进行平板培养，微室培养和看护培养。

本实验仅介绍最常用的县浮培养技术。

一.实验原理：植物离体培养可产生愈伤组织。

将疏松型的愈伤组织县浮在液体培养基中并在振荡条件下培养一段时间后，可形成分散县浮培养物。

良好的县浮培养物应具备以下特征：（1）主要有单细胞和小细胞团组成；（2）细胞具有量盛的生长和分裂能力，增殖速度快；（3）大多数细胞在形态上应具有分生细胞的特征，它们多呈等径形，核一质比率大，胞质浓厚，无液胞化程度较低。

要建成这样的县浮培养体系，首先需要有良好的起始培养物——迅速增殖的疏松型愈组织。

然后经过培养基成分和培养条件的选择，并经多次断代培养才能达到。

县浮培养细胞经长期继代培养后，染色体常有变异现象，细胞的再生能力也有逐渐降低的趋势，然而对于以上生产有用代谢特质为目的的大量培养，这种再生能力的降低不一定有不良影响。

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。

药用植物细胞悬浮培养的研究进展[通信作者] *高文远，Tel/Fax：（022）87401895，E-mail：pharmgao@1934年，White首次成功地进行了植物细胞的体外培养。

1939年，White和Gautheret首次用实验方法建立了植物组织和器官的人工无菌培养技术。

1940—1976年，科学家们开展了大量的工作进行培养基的筛选和培养方法的探索，使植物细胞和组织培养技术发展成一门精细的实验科学，在选材消毒、接种培养、诱导筛选、继代保存、分离鉴定等方面已经建立了一套标准的操作程序。

1956年，第一个应用细胞培养技术生产天然产物的专利诞生了。

到目前为止，通过药用植物细胞培养研究过的药用植物超过400种，从培养细胞中分离到的次级代谢产品在600种以上，其中60多种药用植物代谢物含量超过或等于原植物的含量。

药用植物细胞培养研究的大部分内容是通过高产组织或细胞系的筛选与培养条件的优化等，以期降低成本及提高次生代谢产物的产量，或者通过对次生代谢产物生物合成途径的调控来达到相同的目的[1]。

同时，许多科学家向药用植物工业化培养方面进行了不懈的努力。

1 药用植物细胞悬浮培养条件的优化1.1 药用植物悬浮细胞培养中物理因素的优化对于药用植物悬浮细胞培养来说，环境中的许多物理因素对细胞的生长、目标次生代谢产物的合成具有很大的影响。

如温度、光照、pH、电场、磁场、电磁辐射、机械力以及超声波等在药用植物悬浮细胞培养过程都有着十分重要的作用。

在药用植物组织培养中，通常培养温度控制在20～28 ℃，最适温度为（25±2）℃[2]，但不同植物的最适温度不同，且植物细胞生长和次生代谢产物的合成所需的温度很多时候并不一致，因此选择合理的培养温度并进行相应的调控对于细胞生长以及产物合成十分关键。

Hoopen等[3]曾对长春花Catharanthus roseus细胞的培养过程，Takeda等[4]对草莓细胞的培养过程分别进行温度的阶段性调控，结果都在很大程度上提高了产物的产率。

毕业论文(设计)中国·武汉二○一二年四月目录摘要 (3)关键词 (3)Abstract (3)Key words (3)前言 (4)1.细胞悬浮培养的定义 (4)2.单细胞制备的方法 (4)2.1 机械法 (4)2.2酶解法 (4)2.3 愈伤组织诱导法 (4)3.悬浮培养的条件 (5)4.细胞初始培养 (5)5.细胞悬浮培养的类型 (5)5.1分批培养 (5)5.2连续培养 (6)6.悬浮培养细胞的同步化 (6)6.1 物理方法 (6)6.1.1 体积选择法 (6)6.1.2低温处理法 (6)6.2 化学方法 (6)6.2.1 饥饿法 (6)6.2.2抑制法 (6)7.规模化培养 (7)8.存在问题与前景展望 (7)8.1植物细胞与动物细胞，微生物比较存在的优势 (7)8.2植物细胞培养过程中存在的困难 (7)8.3前景展望 (7)参考文献 (8)致谢 (8)植物细胞的悬浮培养技术摘要悬浮培养是非贴壁依赖性细胞的一种培养方式，是一种十分有用的实验体系，在液体状态下便于细胞和营养物质的充分接触和交流，细胞状态可以相对保持一致，因此有利于在细胞水平上进行各种遗传操作和生理生化活动的研究，同时为植物细胞的大规模培养提供前期技术基础。

但该技术目前在国内尚未得到广泛的应用，生物制品生产仍主要采用病毒产率低，生产成本高，劳动强度大的转瓶细胞培养方式。

随着现在生物技术发展，利用细胞悬浮培养技术进行生物制品生产是生物制药行业发展的必然趋势。

关键词植物细胞；悬浮培养；细胞分裂；细胞学Plant cell suspension culture technologyAbstractBecause plant cells are gathered together for the characteristic, therefore, in postmitotic, often cannot be like bacterial cells as separate, but mostly with cell clusters form, still cannot cultivate is completely single cell suspensions. To single cell culture or selection of cell clones to yarn, need for plate culture, micro chamber training and nursing culture. In this experiment, only the introduction of the most common suspension culture technologyKey words.Plant cells；Suspension culture；Cell division；Cytology前言将游离的植物细胞或小的细胞团置于液体培养其中进行培养和生长的一种技术,称为植物细胞悬浮培养.它是从愈伤组织的液体培养基础上发展起来的一种新的培养技术.50年代起,米尔（Muir）等便对单细胞培养进行了探讨和研究,得到了万寿菊,烟草单细胞和细胞团的悬浮液.1958年斯图尔德等进行了胡萝卜愈伤组织的悬浮培养,并得到了完整的再生植株.三十多年来,从试管的悬浮培养发展到太空量的发酵罐培养,从不连续培养发展到半连续和连续培养.80年代以来,作为生物技术中的一个组成部分,正在发展成为一门新兴的产业体系.悬浮培养技术为研究植物细胞的生理、生化、遗传和分化的机理提供实验材料,也为利用植物细胞进行次和代谢物的工业生产提供技术基础外,还在育种、快速繁殖、原生质体培养,体细胞杂交以及作为基因转化的受体等方面均得到了广泛地应用.由于植物细胞具有聚集在一起的特性,因此,在分裂后,往往不能像细菌细胞那样各自分开,而是大多以细胞团的形式存在,至今还不能培养完全是单细胞的悬浮液.要进行单细胞培养或选择细胞无性纱,需要进行平板培养,微室培养和看护培养.1 细胞悬浮培养的定义定义1：细胞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。

备战2024年高考生物临考题号押题（新高考通用）押单项选择题细胞工程考向01 植物细胞工程1.（2024·浙江·高考真题）山药在生长过程中易受病毒侵害导致品质和产量下降。

采用组织培养技术得到脱毒苗，可恢复其原有的优质高产特性，流程如图。

下列操作不可行的是（ ）外植体→愈伤组织→丛生芽→试管苗 A ．选择芽尖作为外植体可减少病毒感染一、植物组织培养技术1.细胞工程的概念2.植物组织培养技术(1)过程(如菊花的组织培养)培养基须保持适当的温度、(2)植物激素在植物组织培养中的作用3.植物细胞的全能性生长素/细胞分裂素植物组织的发育方向高有利于根的分化，抑制芽的形成 低有利于芽的分化，抑制根的形成 适中促进愈伤组织的形成简记为：“高”根，“低”芽，“中”愈伤栽培稻甲产量高、品质好，野生稻乙种植一次可连续收获多年，提醒①光照：在愈伤组织诱导阶段，对有些植物来说，避光培养有利于细胞脱分化形成愈伤组织。

当愈伤组织再分化出芽和叶时，一定要有光照，有利于叶片内叶绿素的合成。

②植物组织培养中所需的碳源一般为蔗糖，原因是蔗糖既可提供充足的碳源，又可维持相对适中的渗透压。

二、植物体细胞杂交技术及植物细胞工程的应用1.植物体细胞杂交技术无性生殖(1)概念与原理(2)过程其中之一是将秸秆碎化后作为食用菌的栽培基质。

(3)意义在打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势2.植物细胞工程的应用(1)植物繁殖的新途径①快速繁殖：高效、快速地实现种苗的大量繁殖，保持优良品种的遗传特性。

②作物脱毒：利用植物顶端分生区附近(如茎尖)进行组织培养获得脱毒苗。

(2)作物新品种的培育(3)细胞产物的工厂化生产①次生代谢物次生代谢不是生物生长所必需的，一般在项目单倍体育种突变体的利用原理染色体变异和植物细胞的全能性突变和植物细胞的全能性优点明显缩短育种年限产生突变，大幅度改良某些性状过程杂交→花药离体培养→单倍体植株―――――→人工诱导染色体加倍纯合二倍体植株(以二倍体为例)成胚状体等结构C．提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值，有利于诱导生根D．用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗不会出现变异11．（2021·福建·高考真题）科研人员利用植物体细胞杂交技术培育矮牵牛新品种，技术流程示意图如下。

植物细胞悬浮培养长期保存的简单而有效的方法Anne-Marie Boisson, Elisabeth Gout, Richard Bligny* and Corinne Rivasseau*摘要背景：植物细胞悬浮液每周反复的传代培养需要大量的劳力，并且增加子代细胞的变异率。

大多数的细胞保藏规程是基于冷冻和解冻的控制，存储在液氮中。

然而，细胞解冻后的存活率是不确定的。

植物细胞培养的长期存储和再生依然是一个重点。

结果：美国梧桐（Acer pseudoplatanus）和拟南芥细胞在不含磷酸盐的营养培养基上悬浮培养，5℃下细胞保存时间超过6个月。

通过数小时测量气体交换监测细胞活力的恢复和利用细胞体内外13C、31P代谢的核磁共振分析，表明细胞生长的重启并没有明显的延迟，也没有观察到可测量的细胞死亡。

结论：我们提供了一个保护生理上同源的植物细胞培养的简单方法，而不需要通过数月的传代培养。

基于细胞生长的阻碍和培养温度低的这个方案对于异养和半自养的细胞是有效的。

并且应该用来改善这项研究外的细胞株。

它不需要专门的设备，适合常规实验室使用。

关键词：植物细胞悬浮液美国梧桐拟南芥细胞保藏体内和体外的核磁共振光谱低温磷饥饿背景孤立的植物细胞悬浮培养是极具价值的方法，为高通量的研究提供素材，如代谢分析、二级植物产品的生产和除草剂的发现。

它使在细胞生理和生化同源性整体上的实验变得容易。

在液体营养培养基（NM）上大量培养植物细胞的各种不同方法已经被描述了的很长时间[1-4] 。

这种方法是基于当大部分最初添加到营养培养基的营养物质，特别是碳水化合物，代谢完时细胞悬液的传代培养已经达到稳定状态。

这将导致或多或少的同源细胞群体，并且常诱导一个继传代培养之后的生长延迟（滞后期）[5]。

这显示为获得同源细胞悬浮培养需要一些精密仪器，如用来优化营养培养基和进行细胞培养的恒化器[6]。

另外，每传代培养一天或者两天同样可以获得同源细胞群[7]。