第五章 植物細(xì)胞培養(yǎng)及次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)

第五章植物細(xì)胞培養(yǎng)及次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)

第一節(jié)懸浮培養(yǎng)

愈傷組織的誘導(dǎo)和懸浮細(xì)胞系的建立Cellsuspensionculture:將單個(gè)游離細(xì)胞或小細(xì)胞團(tuán)在液體培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)增殖的技術(shù)。愈傷組織誘導(dǎo)和培養(yǎng)條件優(yōu)化1、愈傷誘導(dǎo)（紫草為例）先獲得無菌苗外植體誘導(dǎo)愈傷注意：2，4－D的合理使用2、培養(yǎng)條件優(yōu)化在系列單因子比較試驗(yàn)基礎(chǔ)上，獲得最合適的培養(yǎng)條件組合。懸浮細(xì)胞系的建立成功的懸浮細(xì)胞系：1、懸浮培養(yǎng)物分散性良好，細(xì)胞團(tuán)較小。2、均一性好：細(xì)胞形狀和細(xì)胞團(tuán)大小大致相同。3、生長(zhǎng)迅速幾個(gè)重要的生長(zhǎng)、生產(chǎn)衡量指標(biāo)絕對(duì)生長(zhǎng)速率：Ra=(w2-w1)/(t·v),w2、w1分別為培養(yǎng)物的最終和起始干重(g)，t為培養(yǎng)時(shí)間(d),v為培養(yǎng)基體積(L)。產(chǎn)物含量％干重表示：產(chǎn)物占愈傷組織干重的百分比。產(chǎn)物產(chǎn)量：每升培養(yǎng)基生產(chǎn)的產(chǎn)物量（mg)。懸浮培養(yǎng)細(xì)胞的同步化1、分選法梯度離心；Ficoll；流式細(xì)胞儀2、饑餓法3、抑制劑法FdU，HU4、低溫處理低溫處理抑制細(xì)胞分裂，再把溫度提高到正常的培養(yǎng)溫度，也可達(dá)到部分同步化。第二節(jié)單細(xì)胞培養(yǎng)1、平板培養(yǎng)（platingculture)：將一定密度懸浮細(xì)胞接種到一薄層固體培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)的技術(shù)。2、看護(hù)培養(yǎng)（nurseculture)3、微室培養(yǎng)（micro-chamberculture)4、其它：飼養(yǎng)層培養(yǎng)技術(shù)、雙層濾紙植板培養(yǎng)技術(shù)第三節(jié)植物細(xì)胞的規(guī)模培養(yǎng)20%左右的藥物由植物衍生已有30多種化合物在培養(yǎng)物中積累接近或超過原植物含量日本三井石油化學(xué)公司產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)紫草寧植物細(xì)胞規(guī)?；囵B(yǎng)需滿足的條件1、培養(yǎng)的細(xì)胞遺傳上穩(wěn)定，得到產(chǎn)量恒定的產(chǎn)物；2、細(xì)胞生長(zhǎng)及生物合成的速度快，短時(shí)間內(nèi)得到較高產(chǎn)量的終產(chǎn)物；3、代謝產(chǎn)物要在細(xì)胞內(nèi)積累而不被迅速分解，最好釋放到培養(yǎng)基中。植物細(xì)胞規(guī)?；囵B(yǎng)體系的建立1、種子細(xì)胞的選擇單細(xì)胞克隆結(jié)合誘變和壓力篩選2、種子細(xì)胞系的增殖與放大培養(yǎng)3、大規(guī)模培養(yǎng)體系的建立成批培養(yǎng)（batchculture)、飼喂批量培養(yǎng)；連續(xù)培養(yǎng)（continuousculture）；半連續(xù)培養(yǎng)

利用生物反應(yīng)器進(jìn)行細(xì)胞大量培養(yǎng)1、攪拌式：可直接借用微生物培養(yǎng)的經(jīng)驗(yàn)。但剪切力高。2、氣動(dòng)式：反應(yīng)器內(nèi)傳熱、傳質(zhì)良好。但驅(qū)除了CO2C2H4等有利氣體，能量利用率低。3、固定化細(xì)胞反應(yīng)器：優(yōu)點(diǎn)：⑴固定化細(xì)胞易回收⑵固定化細(xì)胞有一定程度分化，利于次生代謝⑶環(huán)境條件易控制，細(xì)胞穩(wěn)定⑷適于進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化缺陷：代謝產(chǎn)物必須是分泌到胞外的第四節(jié)培養(yǎng)細(xì)胞的次生代謝及產(chǎn)物積累初生代謝產(chǎn)物：淀粉、糖類、脂肪、蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素等次生代謝產(chǎn)物：由初生代謝產(chǎn)物經(jīng)過一些獨(dú)特的代謝途徑派生出來的小分子化合物，種類繁多，結(jié)構(gòu)各異，包括酚類、黃酮類、香豆素、木質(zhì)素、生物堿、有機(jī)酸、糖苷、萜類等。不是植物有機(jī)體最主要的成分，但在保持植物抗逆性、抗病性和抗蟲性及擔(dān)當(dāng)信號(hào)分子方面起重要作用。植物次生代謝產(chǎn)物一直是藥物和工業(yè)原料的重要來源。植物細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)次生代謝物的意義Plantcellculture:在離體條件下對(duì)植物單個(gè)細(xì)胞或小的細(xì)胞團(tuán)進(jìn)行培養(yǎng)使其增