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植物组织培养与植物次生代谢产物的研究植物的次生代谢产物是指那些对植物的生长和繁衍没有直接作用的物质，也就是不是与生物过程有关的。
它们通常具有特定的生物活性，并且被广泛用于药物、香料、染料和食品等领域。
因此，对植物次生代谢产物的研究具有非常重要的意义。
植物组织培养技术是研究植物次生代谢产物的一种重要手段。
植物组织培养技术是一种无土栽培技术，它通过利用植物的再生能力，在体外培养植物组织，从而实现植物的繁殖、再生和对外界环境的适应。
在植物组织培养技术中，一般需要采取一定的预处理方法，如去除外植体的表皮层、不断传代等，以保证培养的有效性和稳定性。
而随着植物组织培养技术的发展，今天已经可以利用基因工程等方法来改良植物的次生代谢产物。
植物组织培养技术的应用也非常广泛。
例如，进行植物组织培养，可以在不同的生理情况下诱导植物产生不同的代谢产物，以满足生产需要。
这也就是人们常说的“体外合成”。
此外，在植物种质资源保护、植物遗传改良、新品种选育等方面，也有着非常大的应用前景。
植物组织培养的关键是通过外植体的再生来获得大量的植物生物材料。
在组织培养的过程中，一般采取选择性回收和预处理的方法，以获得高效的再生率和再生质量。
例如，采用抗菌素等物质来选择性回收再生能力强的细胞，或者进行胁迫等工艺来促进植物体内次生代谢物的合成。
对于植物的次生代谢物的研究，可以通过植物组织培养来实现。
例如，利用植物体外培养的方法，可以破坏植物细胞壁，使植物体内的次生代谢物释放出来，然后进行分离、纯化和结晶。
这种方法不仅可以获得纯度高、含量高的次生代谢物，还可以避免对植物本身造成破坏。
此外，结合基因工程的方法，也可以通过植物组织培养技术来实现遗传改良。
例如，通过人工合成外源基因，将其引入植物细胞内，使其在体内合成对人类有益的化合物。
这种技术在生物医药、农业等领域的应用前景非常广泛。
总之，植物组织培养技术是研究植物次生代谢产物的重要手段，也是进行植物遗传改良和新品种选育等领域不可或缺的技术。
植物次生代谢产物的生产技术及工艺进展植物次生代谢产物是植物生命活动中的重要组成部分，在生态系统中发挥着重要的作用。
它们除了在自己的生长中起到重要的作用外，还有很多药用价值。
其中有一些物质已经被广泛地用于医药、香料、染料、高级材料等领域。
然而，由于各种因素的制约，植物次生代谢产物的生产一直是相对困难的。
接下来，我会就植物次生代谢产物的生产技术及工艺进展这一话题进行探讨。
一、植物次生代谢产物的生产技术大体分类生产一直是植物次生代谢产物生产的难点。
在过去，传统的化学合成方法被认为是主要的生产途径。
然而，这种方法的成本较高，且仅适用于某些化学物质的生产。
现在，人们发现通过细胞培养建立起的次生代谢产物生产系统是一种新的方法。
这种方法借助植物本身的代谢机制，可以建立高效、连续、大规模的生产系统，从而大大提高了生产效率。
接下来，我们将对这两种方法进行简单的介绍。
1.1 传统的化学合成方法传统的化学合成方法是指通过人工合成的方式，在实验室中根据物质结构和反应机理对物质进行合成。
和传统的制药行业一样，这种方法也存在许多缺陷。
首先，植物次生代谢产物的化学结构较为复杂，需要很多繁琐的反应步骤，耗时耗力，且合成的产物纯度较低。
其次，这种方法长期以来忽视了环境和生态等方面问题，不利于现代可持续发展的趋势。
1.2 细胞培养方法细胞培养技术是指在体外培养细胞，利用细胞本身的基因信息和代谢途径来合成目标产品。
细胞培养技术具有高效、连续、规模化生产、高纯度、低成本等优点。
尤其在植物次生代谢产物生产领域已经得到广泛应用，成为一种主要的生产方式。
现有的细胞培养方式大致分为固定化细胞培养、悬浮细胞培养、和器官培养三类。
二、植物次生代谢产物的生产工艺进展近年来，随着生物技术的不断发展，植物次生代谢产物的生产效率有了很大的提高。
这里，我们将分别从遗传工程、代谢工程、转化工程、预处理工程和精制工程等方面来介绍植物次生代谢产物生产的几项技术进展。
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。
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。
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。
在次生代谢产物生产中的应用用单细胞或细胞团在培养基上进行培养，此方法操作简单、重复性好、群体大等优点，利用植物细胞组织的大规模培养，可以有效的生产各种天然化合物，如生物碱、蛋白质、糖类、药物、香料天然色素以及其他活性产物，已经专利100多项。
用于保存植物种质资源及其交换植物种质资源一方面不断大量增加，另一方面一些珍贵的、濒危的的植物资源又日趋枯竭，造成田间保存耗资巨大，又可导致有益基因不断丧失，利用组织培养技术进行离体低温或冷冻保存，可大大节省人力物力及土地，可以挽救那些濒危植物种、珍稀植物种。
在遗传、生理、生化、病理等研究上的应用已经成为植物科学研究中的常规方法，在植物组织培养的基础上，发展出的一系列遗传转化、突变体筛选、基因转移、DNA直接导入技术已成为基因工程的核心技术，组织培养也成为生物技术的重要组成部分。
2 植物组织细胞培养技术生产次生代谢产物在药物生产方面的应用药用植物次生代谢物种类繁多，化学结构迥异。
现在已知大约有10000种次生代谢物，包括酚类、黄酮类、香豆素、木脂素、生物碱、糖苷、萜类、甾类、皂苷、多炔类、有机物等。
组织培养技术应用在药学方面的工作虽然历史不长，但发展很迅速，它具有如下一些优点：利用组织培养代替原植物的栽培以获得所需的有效成份，达到产量高，成本低的目的，还可节约土地。
紫杉醇紫杉醇是用于治疗卵巢癌、乳腺癌、肺癌的高效、低毒、广普而且作用机理独特的抗癌药物。
近年来，临床研究还表明，紫杉醇对其它病症也有一定疗效，如关节炎、先天性多囊肾病、早老性痴呆等[2]。
日本从短叶红豆杉和东北红豆杉中进行组织细胞培养获得较高含量的紫杉醇细胞系植株。
我国的研究人员经过多年研究，利用细胞悬浮培养对多种红豆杉不同外植体进行愈伤组织的诱导、培养、筛选出了紫杉醇高产细胞株，并经生物反应器扩大培养含量，细胞生长和紫杉醇含量都相当理想[2]，通过细胞培养技术规模化商业化生产紫杉醇的研究已取得了重大的进展。
紫草宁[3]紫草宁可以用作创伤、烧伤以及痔疮的治疗药物。
1974年，Tabata等研究了在哪一种培养基上可使培养细胞产生紫草宁衍生物。
1981年Tabata和Fujita等进行悬浮培养，并得到紫草宁衍生物。
日本在1983年也用大规模紫草细胞培养来生产紫草宁。
国内南京大学生物系从1986年开始研究，得出在适当的培养条件下，培养的紫草细胞悬浮无中紫草宁含量占干重的14%，比紫草根中含量高几倍。
食品生产方面的应用食品添加剂是食品工业的“灵魂”，食用色素、香精香料、稳定剂、防腐剂、抗氧化剂等既赋予了食品宜人的外观、口感和滋味，又使其在销售期内保持了新鲜状态。
薄荷油[3]目前已经开始采用胡椒薄荷细胞培养技术生产工业薄荷油，但产量很低，这主要是因为菇烯单体的不稳定性及植物毒素的毒性作用而影响到薄荷油的合成。
如今，胡椒薄荷中菇烯单体的合成途径已经基本确定。
此外，在采用经根癌农杆菌T37转化后的薄荷顶芽培养物，发现薄荷油物质的生物合成与菇烯类物质有关，已测出菇烯类物质是由叶部的油腺所分泌。
这些发现必将促进工业薄荷油的生产。
香兰素[3]香兰素(4-羟基-3-甲基苯甲醛)又称香草酚，是香子兰制品中的重要组成成分，香兰素是世界上使用最广的增香剂，已被广泛应用于冰淇淋、饮料、巧克力、糖果、布丁、焙烤食品以及酒类、香烟等食品工业中。
，目前主要用于香兰素生产的化学合成法存在许多弊端，采用植物组织培养生产香兰素受到了广泛的关注。
研究表明，在香荚豆中的香味成分主要是内源糖苷前体在成熟过程中通过氧化酶的作用而形成的，在组织细胞产香成分的培养过程中，一些关键的酶，如葡萄糖苷酶、多酚氧化酶、过氧化酶的活性都在培养末期达到最高，而且，不同组织器官的细胞培养产生次生代谢物的合成能力有所不同。
在香荚兰胚部组织中香兰素生物合成能力最强。
通过建立细胞悬浮培养及采用吸附剂如极性(亲水性)树脂或木炭，能够促进产量的提高[3]。
美国已经开始采用植物愈伤组织培养技术生产香兰素添加剂，生产成本比化学合成低很多。
它是通过建立细胞悬浮培养物以及采取吸附剂来促进产量的提高。
花青素[3]花青素广泛存在于各种植物物种中，主要集中于花，花尊及果实部分，呈现粉红、红、紫及蓝色，用作食品添加剂可获得诱人的自然的红色。
随着国际社会对健康的重视，很多合成色素因使用安全问题被禁用，低毒性的天然花青素就有着巨大的应用潜力。
在1987年与1989年Iiker和Francis建议将植物细胞培养的天然花青素产品制品作为合成花青素的替代产品。
有许多厂家和研究机构从事从各种植物细胞中生产天然色素的生产研究，并取得很大的进展。
Harigae Yasushi用选择可见高产细胞团的方法，在MS 培养基上挑选出繁殖快的高产花青素葡萄细胞系，在30L的小型发酵罐中培养，粗花青素产率达到% ；Kobayashi，Yashinori等在光照条件下悬浮培养花青素的土当归细胞，在SOOL发酵罐中培养16d收获细胞，细胞重量增加26倍，花青素产量5倍，占细胞干重的%。
随着研究工作的进一步深人，植物细胞培养花青素将进人工业化阶段。
目前已有报道的能生产花青素的植物有：大戟属、翠菊属、甜生豆、矢车菊属、玫瑰花、紫菊属、苹果、葡萄、胡罗卜、野生胡罗卜、葡萄藤、土当归、商陆、筋骨草属、靶苔属等。
报道过的能用植物细胞培养生产的色素有胡罗卜素、叶黄素、单黄酮体等。
在化妆品方面的应用[5]植物的次生代谢产物是化妆品原料的重要来源，在美国CTFA (美国化妆品盥洗用品和香精协会)化妆品原料手册和日本功能性化妆品原料手册中选用的植物提取物及代谢产物的数量都占有较大比例。
紫草提取物在化妆品中用作收敛剂， 1983年日本三井石油化学公司采用两步法培养紫草细胞，成功实现工业化生产。
1984年该公司和钟纺公司利用紫草宁色素研制出了世界第一支生物口红。
人参提取液是一种皮肤细胞活化剂，可以应用于系列化妆品的生产，日本电工公司自20世纪80年代末一直进行人参细胞大规模商业化生产。
其他方面的应用茶树次生代谢产物[6]茶树次生代谢产物如多酚类物质、咖啡碱、茶氨酸和菇烯类物质等不仅是重要的植物天然产物，也是构成茶叶滋味、香气的特征品质成份，可广泛用于食品、医药等行业。
如何开发利用这些天然产物已成为近年茶叶科学研究的热点领域之一。
七十年代，原苏联等科学家对茶愈伤组织中酚类化合物及黄烷醇类含量随生长而积累的规律及影响次生代谢产物形成的激素、前体及光等影响因素进行了研究。
国内研究起步较晚，九十年代研究人员对适合于茶愈伤组织生长及儿茶素积累的培养基中无机及有机成分、激素含量、PH条件和品种间差异等内容进行了研究；利用茶愈伤组织培养生产茶氨酸的产量可达干重的20%；利用茶愈伤组织培养还可生产可可碱和咖啡碱。
综观这些研究，发现利用茶愈伤组织培养生产次生代谢产物是可行的，但茶愈伤组织培养生产儿茶素的能力大幅度降低，同时丧失了形成复杂的醋性儿茶素的能力；不同培养方式、不同培养基条件对产量影响较大，有些细胞系的儿茶素含量已超过原材料，说明了筛选高产细胞系的可能性；利用愈伤组织合成儿茶素的时间仍较长，固体培养条件下需六周才达到高峰，而悬浮培养则只需2025天；有关茶愈伤组织培养生产次生代谢产物的工艺学内容的研究涉足较少。
由此看来，利用茶愈伤组织培养生产次生代谢产物的工业化生产尚不具备条件，筛选稳定高产的细胞系、提高次生物质的产量是关键所在，而工艺学内容的研究则是工厂化的前提。
长春花[7]长春花培养生产生物碱长春花是夹竹桃科长春花属植物。
20世纪50年代人们发现其细胞和组织培养物中含有100多种次生代谢产物，其中大多为生物碱。
它们的天然含量较低，但具有很强的生物活性，是目前应用最广的天然抗癌药物之一。
利用组织培养和细胞工程技术筛选高产细胞系和用毛状根的培养生产各种长春花生物碱成了目前研究的热点。
在细胞培养中加入前体物质如马钱子甙，诱导子如茉莉酮酸、甲壳质、果胶酶等均能提高长春花次生代谢产物的积累量。
Zhao等在培养长春花细胞的系统中加入KCl、甘露糖、前体物质(琥珀酸色氨和色氨酸)和一些生物代谢调节物后，观察到处理后细胞产生的长春花碱和西萝芙木碱是未经处理的4倍多。
目前对长春花生物碱的基本代谢模式已比较清楚，但是其中关键限速酶还在研究之中。
研究色氨酸合成酶和色氨酸脱羧酶在长春花细胞合成吲哚类和喹啉类生物碱中的作用发现采用基因工程方式超量表达这两种酶后，生物碱产量超过200 mg/L，表明这两种酶对长春花生物碱合成速度的重要性。
近年来，毛状根培养技术在植物次生代谢产物生产中的广泛应用，使得长春花的毛状根培养越来越多研究。
