第8章植物的細胞培養(yǎng)及次生物質(zhì)生產(chǎn)

1、第八章 植物的細胞培養(yǎng)及次生物質(zhì)生產(chǎn)植物細胞培養(yǎng)（plant cell culture）：是指在離體條件下對植物單個細胞或小的細胞團進行培養(yǎng)使其增殖的技術(shù)。分類：根據(jù)培養(yǎng)規(guī)模:小規(guī)模培養(yǎng)和大批量培養(yǎng)；根據(jù)培養(yǎng)方式:懸浮培養(yǎng)、單細胞培養(yǎng)等；根據(jù)要求獲得產(chǎn)物:用于誘變的細胞培養(yǎng)和生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物的細胞培養(yǎng)。內(nèi)容：n§1.單細胞分離n§2.懸浮培養(yǎng)n§3.單細胞培養(yǎng)技術(shù)n§4.植物細胞大規(guī)模培養(yǎng)與次生產(chǎn)物生產(chǎn)§1.單細胞分離由完整的植物器官分離單細胞。由培養(yǎng)組織中分離單細胞。1、由完整的植物器官分離單細胞葉片是分離單細胞

2、的最好材料機械法酶解法1-1、 機械法第一種方法：用刀片刮葉片撕去下表皮露出葉肉細胞用解剖刀刮下細胞第二種方法：葉片研碎、離心加研磨介質(zhì)研碎成粉過濾、離心原因：只有薄壁組織排列松散，細胞間結(jié)觸點很少，用機械法分離葉肉細胞才能取得成功。1-2、 酶解法Takebe等（1968）最早報道：用果膠酶處理可以分離大量的葉肉細胞。加果膠酶過濾、離心2、由培養(yǎng)組織分離單細胞莖段步驟：(1) 誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織；(2) 愈傷組織反復(fù)繼代，使組織不斷增殖，提高愈傷組織的松散性；15ml medium/1g繼代懸浮搖床用于振蕩120rpm culture

3、     transfer(3)（Suspension1time/3dculture)將愈傷組織在液體培養(yǎng)基中培100-130目網(wǎng)過濾3 weeks養(yǎng)，建立懸浮培養(yǎng)物Centrifuge(離心） isolation注意：1、選擇適宜的外植體：幼胚、胚軸、子葉是最常使用的外植體。2、選擇適宜的培養(yǎng)基：較高濃度激素濃度，特別是生長素，必要的附加物質(zhì)，例如水解酪蛋白、Pro、Gln。3、繼代多次，以獲得均勻一致疏松的愈傷組織。§2.細胞懸浮培養(yǎng)(cell suspension culture)一、細胞

4、懸浮培養(yǎng)的概念和意義懸浮培養(yǎng)是將單個游離細胞或小細胞團懸浮在液體培養(yǎng)基中進行培養(yǎng)增殖的技術(shù)。Bioreactor for continuouscell suspensionsShaker for suspension cultureCulture wheel意義：1、細胞可以不斷增殖，形成高密度的細胞群體，適于大規(guī)模培養(yǎng)；2、能夠提供大量較為均勻的細胞，為研究細胞的生長、分化創(chuàng)造方法和條件。二、細胞懸浮培養(yǎng)的應(yīng)用Cell suspensionPlantsArtificial seedsIsolation&

5、#160;protoplastsMutation selectSecondary products影響懸浮細胞生長的因素：n起始愈傷組織的質(zhì)量：松散性好、增殖快、再生能力強。其外觀一般是色澤呈鮮艷的乳白或淡黃色，呈細小顆粒狀，疏松易碎。n接種細胞密度：接種初期的細胞密度過低往往使延遲期加長，懸浮細胞的起始密度一般在0.52.5×105個細胞/毫升，低于這一密度則會使細胞生長延遲。n培養(yǎng)條件：方式、溫度、繼代周期§3.植物細胞大規(guī)模培養(yǎng)與次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)一. 概述二. 培養(yǎng)系統(tǒng)三. 植物細胞規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)要點四. 提高

6、細胞次生代謝產(chǎn)物的途徑IntroductionnnPrimary metabolites are compounds needed in the basicprocesses that keep the plant alive, such ascarbohydrates, proteins and lipids.Secondary metabolites are compounds pr

7、oduced inplants that are not necessary for the plants basicfunctions. Some secondary metabolites are produced aschemical defense against microbes and animals.1.Type:Secondary metabolites are

8、 used in thepharmaceutical（制藥） industry, asflavourants（香料） and dyes, and inperfumery（香水）. Secondarymetabolites include terpenes（萜類）,cardiac glycosides（皂苷）, steroidal（類固醇） compounds, alkaloids（生物堿）and many more.

9、產(chǎn)品成分用途年銷售額（億美元）長春花堿（長春花）治療白血病1820（美國）阿嗎靈循環(huán)系統(tǒng)障礙藥525（全世界）奎寧（金雞納樹）治療瘧疾510（美國）致熱素殺蟲劑20（全世界）毛地黃心臟病藥2055（美國）植物。其藥物的有效成分均為次生產(chǎn)物。n2植物次生代謝產(chǎn)物在醫(yī)藥、食品、輕化工業(yè)等領(lǐng)域具有重要意義。n李時珍（1593）在本草綱目中所開列的1892種藥物絕大多數(shù)是植物藥物，目前仍有約25的法定藥品來自許多植物次生代謝產(chǎn)物是優(yōu)良的食品添加劑和名貴化妝品原料。有些是生物毒素的主要來源，可以用于殺蟲、殺菌，而對環(huán)境和人畜無害，是理想的環(huán)保產(chǎn)品。例如：從胡蘿卜、萬壽菊提取色素從黃菊提取芳香油梔子提取果酸：果酸含有大量的維生素，如維生素C、檸檬酸等。主要用作食品的調(diào)味劑，化妝行業(yè)用于制作護膚品和洗發(fā)香波等，美容院用作換膚液。3規(guī)模化細胞培養(yǎng)是生產(chǎn)植物次生產(chǎn)物的理想途徑優(yōu)點：保護生態(tài)環(huán)境提高生產(chǎn)效率發(fā)展新型生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)來自于植物體和細胞培養(yǎng)的紫草寧含量比較紫草寧含量（干重）4、植物細胞培養(yǎng)的特性（1）植物細胞較微生物細胞大得多，有纖維素細胞壁細胞耐拉不耐扭，抵抗剪切力差；（2）培養(yǎng)過程生長速度緩慢，易受微生物污染，需用抗生素；（3）細胞生長的中期及對數(shù)期易凝聚為直徑達350JJm