植物細(xì)胞培養(yǎng)課件

9植物細(xì)胞培養(yǎng)9植物細(xì)胞培養(yǎng)19.1植物細(xì)胞培養(yǎng)概念植物細(xì)胞培養(yǎng)是在離體的條件下培養(yǎng)植物細(xì)胞的方法。它是指在離體條件下將愈傷組織或其他易分散的組織置于液體培養(yǎng)基中，將組織振蕩分散成游離的懸浮細(xì)胞，通過繼代培養(yǎng)使細(xì)胞增殖來獲得大量細(xì)胞群體的方法。

9.1植物細(xì)胞培養(yǎng)概念植物細(xì)胞培養(yǎng)是在離體的條件下培養(yǎng)植物2植物組織培養(yǎng)探索階段（1902-1929年）Haberlandt：觀點(diǎn)：首次進(jìn)行離體細(xì)胞培養(yǎng)高等植物的組織和器官可以分割成單個(gè)細(xì)胞小野芝麻和鳳眼蘭的柵欄細(xì)胞和虎眼萬年青屬表皮細(xì)胞9.2植物細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)展史植物組織培養(yǎng)探索階段（1902-1929年）Haberlan31、1939年，Gautheret和Nobercourt分別成功培養(yǎng)了煙草、蘿卜等形成層組織。2、50年代，Taleche和Nickelll成功懸浮培養(yǎng)了植物細(xì)胞，

Routier和Nickell提出工業(yè)化培養(yǎng)植物細(xì)胞以提取其天然產(chǎn)物的大膽設(shè)想并申請(qǐng)了專利。3、Reinhard等（1968）首先將這種設(shè)想轉(zhuǎn)變成現(xiàn)實(shí)，生產(chǎn)出了哈爾堿(harmine)。4、Kaul等（1969）、Furrya等(1972)和Teuscher等（1973）分別培養(yǎng)植物細(xì)胞獲取了其中的薯蕷(山藥）皂苷、人參皂角苷和維斯納精（visnagin）。9.2植物細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)展史1、1939年，Gautheret和Nobercourt分別4概論早在1956年，Routier和Nickelll就提出工業(yè)化培養(yǎng)植物細(xì)胞以提取其天然產(chǎn)物的大膽設(shè)想。植物中含有數(shù)量極為可觀的次代謝物質(zhì)據(jù)保守的估計(jì)，目前已發(fā)現(xiàn)的植物天然代謝物已超過2萬種，而且還在以每年新發(fā)現(xiàn)1600種的速度遞增目前仍約25%的法定藥品來自植物9.3植物細(xì)胞培養(yǎng)的應(yīng)用概論早在1956年，Routier和Nickelll就提5

目前，植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)已在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品、化妝品、香料等領(lǐng)域廣泛用于大規(guī)模生產(chǎn)有價(jià)值的產(chǎn)品。小規(guī)模的細(xì)胞培養(yǎng)通常在培養(yǎng)瓶中完成，而大規(guī)模的培養(yǎng)可在發(fā)酵罐中進(jìn)行。問題請(qǐng)列舉出3至5種由培養(yǎng)植物細(xì)胞獲得的有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的產(chǎn)物。紫草寧抗腫瘤藥物紫杉醇薯蕷皂苷和人參皂角苷9.3植物細(xì)胞培養(yǎng)的應(yīng)用實(shí)例目前，植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)已在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品、化妝69.3植物細(xì)胞培養(yǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域（1）有用代謝物質(zhì)的生產(chǎn)；（2）名貴植物和名貴花卉等種苗的快速繁殖；（3）進(jìn)行植物細(xì)胞遺傳、生理、生化和病毒等方面的研究9.3植物細(xì)胞培養(yǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域（1）有用代謝物質(zhì)的生產(chǎn)；7現(xiàn)在一些發(fā)達(dá)國家已集中相當(dāng)數(shù)量的人力、財(cái)力潛心開拓這個(gè)經(jīng)濟(jì)潛力十分巨大的生產(chǎn)領(lǐng)域。目前世界最大批量工業(yè)化培養(yǎng)細(xì)胞（煙草細(xì)胞）已達(dá)2萬升（20噸）。我國在“八五”、“九五”和“863計(jì)劃”中連續(xù)撥款資助工業(yè)化培養(yǎng)紅豆杉細(xì)胞生產(chǎn)抗腫瘤藥物紫杉醇的研究，目前已達(dá)到60mg/L的世界先進(jìn)水平。近幾年來，我國植物提取物產(chǎn)量以每年20%的速度遞增，出口看好。估計(jì)2007年，我國植物提取物總出口金額達(dá)6億多美元。9.3植物細(xì)胞培養(yǎng)的應(yīng)用現(xiàn)狀現(xiàn)在一些發(fā)達(dá)國家已集中相當(dāng)數(shù)量的人力、財(cái)力潛心開拓這個(gè)經(jīng)濟(jì)潛89.4植物細(xì)胞培養(yǎng)特性植物細(xì)胞培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)：1、可控制A、對(duì)細(xì)胞的物理和化學(xué)環(huán)境、遺傳環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，使之不受外界環(huán)境（氣候、季節(jié)和地域）影響；B、選擇性生產(chǎn)所需的代謝產(chǎn)物2、效率高

A

、生長(zhǎng)速率快，生產(chǎn)效率高9.4植物細(xì)胞培養(yǎng)特性植物細(xì)胞培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)：9植物細(xì)胞培養(yǎng)的最大優(yōu)點(diǎn)是：

植物細(xì)胞可以在簡(jiǎn)單的合成培養(yǎng)基上正常生長(zhǎng)。用于植物細(xì)胞培養(yǎng)的基礎(chǔ)培養(yǎng)基成分基本上與整個(gè)植物的要求一樣，但是用于培養(yǎng)細(xì)胞、組織和器官的培養(yǎng)基需要滿足各自的特殊要求。根據(jù)特定的植物種類和培養(yǎng)系統(tǒng)，培養(yǎng)基的基本營(yíng)養(yǎng)成分可作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。9.4植物細(xì)胞培養(yǎng)特性植物細(xì)胞培養(yǎng)的最大優(yōu)點(diǎn)是：9.4植物細(xì)胞培養(yǎng)特性10與微生物培養(yǎng)相比植物細(xì)胞培養(yǎng)的缺點(diǎn)：1、效率低

A、培養(yǎng)周期較長(zhǎng)、生長(zhǎng)緩慢、生產(chǎn)率低；2、培養(yǎng)困難

A、所需有效成分含量不高；

B、大量培養(yǎng)時(shí)，往往不耐剪切、接種量大及放大后產(chǎn)量下降等一系列問題。9.4植物細(xì)胞培養(yǎng)特性與微生物培養(yǎng)相比植物細(xì)胞培養(yǎng)的缺點(diǎn)：9.4植物細(xì)胞培養(yǎng)特性11

植物細(xì)胞培養(yǎng)基通常包括無機(jī)鹽、碳源、維生素、植物生長(zhǎng)激素和有機(jī)添加物等

無機(jī)鹽類

：無機(jī)鹽濃度一般25mmol左右

微量元素主要包括碘、硼、錳、鋅、鉬、銅、鈷、鐵等

碳源和能源：蔗糖是最常用的碳源

維生素：植物細(xì)胞的生長(zhǎng)都需要硫胺素?？稍谥参锛?xì)胞培養(yǎng)基中加入煙酸、吡哆醇、泛酸、生物素和葉酸等。原生質(zhì)體培養(yǎng)通常需要大多數(shù)必需維生素。1、植物細(xì)胞培養(yǎng)基的組成9.5植物細(xì)胞培養(yǎng)基植物細(xì)胞培養(yǎng)基通常包括無機(jī)鹽、碳源、維生素、12

植物生長(zhǎng)激素

植物生長(zhǎng)素、細(xì)胞激動(dòng)素、赤霉素和脫落酸等四大類。

有機(jī)氮源

：蛋白質(zhì)水解物、谷氨酰胺或氨基酸混合物等。

有機(jī)酸：加入丙酮酸，或者檸檬酸、蘋果酸和琥珀酸等三羥酸循環(huán)的中間產(chǎn)物

復(fù)合物質(zhì)：在植物細(xì)胞的培養(yǎng)過程中，酶母抽提液、麥芽抽提液、椰子汁和水果汁等復(fù)合物質(zhì)通?？梢宰鳛榧?xì)胞的生長(zhǎng)劑。9.5植物細(xì)胞培養(yǎng)基植物生長(zhǎng)激素植物生長(zhǎng)素、細(xì)胞激動(dòng)素、132、植物細(xì)胞培養(yǎng)基的制備

制備培養(yǎng)基時(shí)，培養(yǎng)基中使用無機(jī)鹽、碳源、維生素、有機(jī)酸和植物生物激素都應(yīng)該采用最高純度級(jí)的試劑和藥品。有些生長(zhǎng)激素在使用前需要進(jìn)行重結(jié)晶提純。由于一些生長(zhǎng)激素難溶于水，配制時(shí)可先溶于2-5ml的酒精中，其酒精-水溶液要用吸附法進(jìn)行脫色處理，然后慢慢加入蒸餾水，稍微加熱后，再稀釋至所需體積。植物細(xì)胞培養(yǎng)基的制備是非常嚴(yán)格的9.5植物細(xì)胞培養(yǎng)基2、植物細(xì)胞培養(yǎng)基的制備制備培養(yǎng)基時(shí)，培養(yǎng)14獲得單細(xì)胞的方法懸浮培養(yǎng)固定化培養(yǎng)細(xì)胞培養(yǎng)內(nèi)容包括兩方面懸浮培養(yǎng)單細(xì)胞培養(yǎng)促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)和生物合成促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)和形成完整植株9.6植物細(xì)胞培養(yǎng)細(xì)胞培養(yǎng)內(nèi)容包括兩方面懸浮培養(yǎng)促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)和生物合成9.615由完整的植物器官分離單細(xì)胞葉片是分離單細(xì)胞的最好材料機(jī)械法、酶解法由培養(yǎng)組織中分離單細(xì)胞9.6植物細(xì)胞培養(yǎng)單細(xì)胞的分離：由完整的植物器官分離單細(xì)胞9.6植物細(xì)胞培養(yǎng)單細(xì)胞的分離：16撕去下表皮露出葉肉細(xì)胞用解剖刀刮下細(xì)胞單細(xì)胞的分離撕去下表皮露出葉肉細(xì)胞用解剖刀刮下細(xì)胞單細(xì)胞的分離17第二種方法：葉片研碎、離心研碎成粉加研磨介質(zhì)過濾、離心單細(xì)胞的分離第二種方法：葉片研碎、離心研碎成粉加研磨介質(zhì)過濾、離心單細(xì)胞181-2、酶解法Takebe等（1968）最早報(bào)道：用果膠酶處理可以分離大量的葉肉細(xì)胞加果膠酶過濾、離心單細(xì)胞的分離1-2、酶解法Takebe等（1968）最早報(bào)道：用果膠酶191-3、機(jī)械法和酶解法比較機(jī)械法酶解法細(xì)胞不受到酶的傷害不用質(zhì)壁分離細(xì)胞產(chǎn)量低細(xì)胞易破細(xì)胞受到酶的傷害要質(zhì)壁分離細(xì)胞產(chǎn)量高細(xì)胞不易破單細(xì)胞的分離1-3、機(jī)械法和酶解法比較機(jī)械法酶解法細(xì)胞不受到酶的傷害細(xì)202、由培養(yǎng)組織分離單細(xì)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；單細(xì)胞的分離2、由培養(yǎng)組織分離單細(xì)胞莖段步驟：1誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織；單細(xì)21步驟：搖床用于振蕩繼代懸浮3（Suspensionculture)將愈傷組織在液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，建立懸浮培養(yǎng)物優(yōu)點(diǎn)：細(xì)胞團(tuán)成小細(xì)胞團(tuán)或單細(xì)胞；在培養(yǎng)基中均勻分布；有空氣交流。單細(xì)胞的分離步驟：搖床用于振蕩繼代懸浮3（Suspensioncult22懸浮培養(yǎng)Suspensionculture特點(diǎn)細(xì)胞可以不斷增殖，形成高密度的細(xì)胞群體，適于大規(guī)模培養(yǎng)；能夠提供大量較為均勻的細(xì)胞，為研究細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化創(chuàng)造方法和條件。必須指出懸浮培養(yǎng)中既有單細(xì)胞，也有細(xì)胞團(tuán)。懸浮培養(yǎng)Suspensionculture特點(diǎn)細(xì)胞可以不斷231、起始懸浮液的制備愈傷組織液體培養(yǎng)基搖床振蕩懸浮培養(yǎng)質(zhì)地疏松，細(xì)胞分散程度大；質(zhì)地緊密，細(xì)胞分散程度小，不適于懸浮培養(yǎng)轉(zhuǎn)速30-150rpm防細(xì)胞破裂懸浮培養(yǎng)1、起始懸浮液的制備愈傷組織液體培養(yǎng)基搖床振蕩懸浮培養(yǎng)質(zhì)地疏24懸浮培養(yǎng)懸浮培養(yǎng)252、懸浮培養(yǎng)的基本形式分批培養(yǎng)（Batchculture）連續(xù)培養(yǎng)（Continuousculture）懸浮培養(yǎng)2、懸浮培養(yǎng)的基本形式分批培養(yǎng)（Batchculture）26繼代分批培養(yǎng)分批培養(yǎng)繼代分批培養(yǎng)分批培養(yǎng)27滯后期對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期直線生長(zhǎng)期緩慢期靜止期培養(yǎng)時(shí)間培養(yǎng)細(xì)胞數(shù)目1234512345分批培養(yǎng)生長(zhǎng)曲線滯后期對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期直線生長(zhǎng)期緩慢期靜止期培養(yǎng)時(shí)間培養(yǎng)細(xì)胞數(shù)目128連續(xù)培養(yǎng)（Continuousculture）加入培養(yǎng)基排出培養(yǎng)基及其培養(yǎng)物

二者體積相等分：開放式連續(xù)培養(yǎng)（OpenC.C）封閉式連續(xù)培養(yǎng)（ClosedC.C）連續(xù)培養(yǎng)（Continuousculture）加入培養(yǎng)基排29開放式和封閉式區(qū)別封閉式中：排出液中的細(xì)胞用機(jī)械方法收集后，又放入原培養(yǎng)基，所以其培養(yǎng)細(xì)胞數(shù)目不斷增加；開放式中：在注入新鮮培養(yǎng)基的同時(shí)，培養(yǎng)細(xì)胞隨同培養(yǎng)液一起流出，培養(yǎng)細(xì)胞數(shù)目保持恒定；通過調(diào)節(jié)流入和流出的速度，使培養(yǎng)物的生長(zhǎng)速度永遠(yuǎn)保持接近最高值的恒定水平上。連續(xù)培養(yǎng)（Continuousculture）開放式和封閉式區(qū)別封閉式中：排出液中的細(xì)胞用機(jī)械方法收集后，30植物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)反應(yīng)器

植物細(xì)胞培養(yǎng)用的反應(yīng)器主要有機(jī)械式攪拌生物反應(yīng)器、鼓泡塔與氣升式生物反應(yīng)器、填充床式生物反應(yīng)器、流化床生物反應(yīng)器和膜式生物反應(yīng)器等。1）機(jī)械式攪拌生物反應(yīng)器2）鼓泡塔與氣升式生物反應(yīng)器懸浮培養(yǎng)植物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)反應(yīng)器植物細(xì)胞培養(yǎng)用的反31植物細(xì)胞培養(yǎng)課件32

如圖（a）是填充床生物反應(yīng)器。在填充床生物反應(yīng)器中，細(xì)胞可以位于支撐物表面，也可以包埋于支撐物之中，培養(yǎng)液可以流經(jīng)支撐物顆粒，不斷被細(xì)胞所利用。填充床生物反應(yīng)器已被用于植物細(xì)胞的培養(yǎng)。（a）（b）出口出口進(jìn)口進(jìn)口填充床生物反應(yīng)器流化床生物反應(yīng)器3）填充床生物反應(yīng)器懸浮培養(yǎng)如圖（a）是填充床生物反應(yīng)器。在填充床生物反334）流化床生物反應(yīng)器

典型的流化床生物反應(yīng)器是利用流體的能量來懸浮顆粒的。如圖（b）是流化床細(xì)胞反應(yīng)器。由于使顆粒呈流化狀態(tài)所需的能量與顆粒大小成正比，因此，通常采用小固定化顆粒，這些小顆粒良好的傳質(zhì)特性是流化床反應(yīng)器的主要優(yōu)點(diǎn)。流化床生物反應(yīng)器的最大缺點(diǎn)是剪切和顆粒碰撞會(huì)損壞固定化細(xì)胞。懸浮培養(yǎng)（a）（b）出口出口進(jìn)口進(jìn)口填充床生物反應(yīng)器流化床生物反應(yīng)器4）流化床生物反應(yīng)器典型的流化床生物反應(yīng)器是利345）膜生物反應(yīng)器細(xì)胞細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)物入口營(yíng)養(yǎng)物入口營(yíng)養(yǎng)物出口營(yíng)養(yǎng)物出口營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

固定化細(xì)胞膜反應(yīng)器a-中空纖維反應(yīng)器b-螺線式卷繞反應(yīng)器懸浮培養(yǎng)5）膜生物反應(yīng)器細(xì)胞細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)物入口營(yíng)養(yǎng)物入口營(yíng)養(yǎng)物出口營(yíng)養(yǎng)35

由于固定化植物細(xì)胞培養(yǎng)比自由懸浮細(xì)胞培養(yǎng)具有較高的機(jī)械穩(wěn)定性、產(chǎn)率，更長(zhǎng)的穩(wěn)定（生產(chǎn)期）等許多優(yōu)點(diǎn)，因此，通常采用固定化來進(jìn)行植物細(xì)胞的培養(yǎng)。這類培養(yǎng)包括了植物細(xì)胞和原生質(zhì)體的固定化培養(yǎng)。

細(xì)胞固定化是將細(xì)胞包埋在惰性支持物的內(nèi)部或貼附在它的表面。其前提就是通過懸浮培養(yǎng)獲得足夠數(shù)量的細(xì)胞。固定化培養(yǎng)由于固定化植物細(xì)胞培養(yǎng)比自由懸浮細(xì)胞培養(yǎng)具有較36

針對(duì)上述細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的缺點(diǎn)，Brodelius等（1979）首次報(bào)道了用海藻酸鈣成功固定培養(yǎng)橘葉雞眼藤、長(zhǎng)春花、希臘毛地黃細(xì)胞。實(shí)驗(yàn)證明，細(xì)胞分化和次生物質(zhì)積累之間存在正相關(guān)性。細(xì)胞固定化后的密集而緩慢的生長(zhǎng)有利細(xì)胞的分化和組織化，從而有利于次生物質(zhì)的合成。此外，細(xì)胞固定化后不僅便于對(duì)環(huán)境因子的參數(shù)進(jìn)行調(diào)控，而且有利于在細(xì)胞團(tuán)間形成各種化學(xué)物質(zhì)和物理因素的梯度，這可能是調(diào)控高產(chǎn)次生物質(zhì)的關(guān)鍵。海藻細(xì)胞的固定化為什么說植物細(xì)胞固定化培養(yǎng)更有利于次生生物的生成？問題固定化培養(yǎng)針對(duì)上述細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的缺點(diǎn)，Brodeli37大量培養(yǎng)植物細(xì)胞一定濃度的海藻酸鈉溶液

以下簡(jiǎn)要介紹海藻酸鈣固定植物細(xì)胞的技術(shù)路線：混合倒入塑料注射器慢慢滴入含氯化鈣的培養(yǎng)基海藻酸鈣固定的細(xì)胞團(tuán)固定化培養(yǎng)大量培養(yǎng)植物細(xì)胞一定濃度的海藻酸鈉溶液以下簡(jiǎn)要介紹海藻酸鈣38大規(guī)模植物細(xì)胞固定化裝置含CaCl2的培養(yǎng)基蓋子空氣出口海藻酸鈉+細(xì)胞懸浮液噴嘴無菌空氣入口大規(guī)模植物細(xì)胞固定化裝置含CaCl2的培養(yǎng)基蓋子空氣出口海藻39作業(yè)題比較動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和植物細(xì)胞培養(yǎng)的不同？作業(yè)題比較動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和植物細(xì)胞培養(yǎng)的不同？409植物細(xì)胞培養(yǎng)9植物細(xì)胞培養(yǎng)419.1植物細(xì)胞培養(yǎng)概念植物細(xì)胞培養(yǎng)是在離體的條件下培養(yǎng)植物細(xì)胞的方法。它是指在離體條件下將愈傷組織或其他易分散的組織置于液體培養(yǎng)基中，將組織振蕩分散成游離的懸浮細(xì)胞，通過繼代培養(yǎng)使細(xì)胞增殖來獲得大量細(xì)胞群體的方法。

9.1植物細(xì)胞培養(yǎng)概念植物細(xì)胞培養(yǎng)是在離體的條件下培養(yǎng)植物42植物組織培養(yǎng)探索階段（1902-1929年）Haberlandt：觀點(diǎn)：首次進(jìn)行離體細(xì)胞培養(yǎng)高等植物的組織和器官可以分割成單個(gè)細(xì)胞小野芝麻和鳳眼蘭的柵欄細(xì)胞和虎眼萬年青屬表皮細(xì)胞9.2植物細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)展史植物組織培養(yǎng)探索階段（1902-1929年）Haberlan431、1939年，Gautheret和Nobercourt分別成功培養(yǎng)了煙草、蘿卜等形成層組織。2、50年代，Taleche和Nickelll成功懸浮培養(yǎng)了植物細(xì)胞，

Routier和Nickell提出工業(yè)化培養(yǎng)植物細(xì)胞以提取其天然產(chǎn)物的大膽設(shè)想并申請(qǐng)了專利。3、Reinhard等（1968）首先將這種設(shè)想轉(zhuǎn)變成現(xiàn)實(shí)，生產(chǎn)出了哈爾堿(harmine)。4、Kaul等（1969）、Furrya等(1972)和Teuscher等（1973）分別培養(yǎng)植物細(xì)胞獲取了其中的薯蕷(山藥）皂苷、人參皂角苷和維斯納精（visnagin）。9.2植物細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)展史1、1939年，Gautheret和Nobercourt分別44概論早在1956年，Routier和Nickelll就提出工業(yè)化培養(yǎng)植物細(xì)胞以提取其天然產(chǎn)物的大膽設(shè)想。植物中含有數(shù)量極為可觀的次代謝物質(zhì)據(jù)保守的估計(jì)，目前已發(fā)現(xiàn)的植物天然代謝物已超過2萬種，而且還在以每年新發(fā)現(xiàn)1600種的速度遞增目前仍約25%的法定藥品來自植物9.3植物細(xì)胞培養(yǎng)的應(yīng)用概論早在1956年，Routier和Nickelll就提45

目前，植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)已在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品、化妝品、香料等領(lǐng)域廣泛用于大規(guī)模生產(chǎn)有價(jià)值的產(chǎn)品。小規(guī)模的細(xì)胞培養(yǎng)通常在培養(yǎng)瓶中完成，而大規(guī)模的培養(yǎng)可在發(fā)酵罐中進(jìn)行。問題請(qǐng)列舉出3至5種由培養(yǎng)植物細(xì)胞獲得的有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的產(chǎn)物。紫草寧抗腫瘤藥物紫杉醇薯蕷皂苷和人參皂角苷9.3植物細(xì)胞培養(yǎng)的應(yīng)用實(shí)例目前，植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)已在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品、化妝469.3植物細(xì)胞培養(yǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域（1）有用代謝物質(zhì)的生產(chǎn)；（2）名貴植物和名貴花卉等種苗的快速繁殖；（3）進(jìn)行植物細(xì)胞遺傳、生理、生化和病毒等方面的研究9.3植物細(xì)胞培養(yǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域（1）有用代謝物質(zhì)的生產(chǎn)；47現(xiàn)在一些發(fā)達(dá)國家已集中相當(dāng)數(shù)量的人力、財(cái)力潛心開拓這個(gè)經(jīng)濟(jì)潛力十分巨大的生產(chǎn)領(lǐng)域。目前世界最大批量工業(yè)化培養(yǎng)細(xì)胞（煙草細(xì)胞）已達(dá)2萬升（20噸）。我國在“八五”、“九五”和“863計(jì)劃”中連續(xù)撥款資助工業(yè)化培養(yǎng)紅豆杉細(xì)胞生產(chǎn)抗腫瘤藥物紫杉醇的研究，目前已達(dá)到60mg/L的世界先進(jìn)水平。近幾年來，我國植物提取物產(chǎn)量以每年20%的速度遞增，出口看好。估計(jì)2007年，我國植物提取物總出口金額達(dá)6億多美元。9.3植物細(xì)胞培養(yǎng)的應(yīng)用現(xiàn)狀現(xiàn)在一些發(fā)達(dá)國家已集中相當(dāng)數(shù)量的人力、財(cái)力潛心開拓這個(gè)經(jīng)濟(jì)潛489.4植物細(xì)胞培養(yǎng)特性植物細(xì)胞培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)：1、可控制A、對(duì)細(xì)胞的物理和化學(xué)環(huán)境、遺傳環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，使之不受外界環(huán)境（氣候、季節(jié)和地域）影響；B、選擇性生產(chǎn)所需的代謝產(chǎn)物2、效率高

A

、生長(zhǎng)速率快，生產(chǎn)效率高9.4植物細(xì)胞培養(yǎng)特性植物細(xì)胞培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)：49植物細(xì)胞培養(yǎng)的最大優(yōu)點(diǎn)是：

植物細(xì)胞可以在簡(jiǎn)單的合成培養(yǎng)基上正常生長(zhǎng)。用于植物細(xì)胞培養(yǎng)的基礎(chǔ)培養(yǎng)基成分基本上與整個(gè)植物的要求一樣，但是用于培養(yǎng)細(xì)胞、組織和器官的培養(yǎng)基需要滿足各自的特殊要求。根據(jù)特定的植物種類和培養(yǎng)系統(tǒng)，培養(yǎng)基的基本營(yíng)養(yǎng)成分可作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。9.4植物細(xì)胞培養(yǎng)特性植物細(xì)胞培養(yǎng)的最大優(yōu)點(diǎn)是：9.4植物細(xì)胞培養(yǎng)特性50與微生物培養(yǎng)相比植物細(xì)胞培養(yǎng)的缺點(diǎn)：1、效率低

A、培養(yǎng)周期較長(zhǎng)、生長(zhǎng)緩慢、生產(chǎn)率低；2、培養(yǎng)困難

A、所需有效成分含量不高；

B、大量培養(yǎng)時(shí)，往往不耐剪切、接種量大及放大后產(chǎn)量下降等一系列問題。9.4植物細(xì)胞培養(yǎng)特性與微生物培養(yǎng)相比植物細(xì)胞培養(yǎng)的缺點(diǎn)：9.4植物細(xì)胞培養(yǎng)特性51

植物細(xì)胞培養(yǎng)基通常包括無機(jī)鹽、碳源、維生素、植物生長(zhǎng)激素和有機(jī)添加物等

無機(jī)鹽類

：無機(jī)鹽濃度一般25mmol左右

微量元素主要包括碘、硼、錳、鋅、鉬、銅、鈷、鐵等

碳源和能源：蔗糖是最常用的碳源

維生素：植物細(xì)胞的生長(zhǎng)都需要硫胺素。可在植物細(xì)胞培養(yǎng)基中加入煙酸、吡哆醇、泛酸、生物素和葉酸等。原生質(zhì)體培養(yǎng)通常需要大多數(shù)必需維生素。1、植物細(xì)胞培養(yǎng)基的組成9.5植物細(xì)胞培養(yǎng)基植物細(xì)胞培養(yǎng)基通常包括無機(jī)鹽、碳源、維生素、52

植物生長(zhǎng)激素

植物生長(zhǎng)素、細(xì)胞激動(dòng)素、赤霉素和脫落酸等四大類。

有機(jī)氮源

：蛋白質(zhì)水解物、谷氨酰胺或氨基酸混合物等。

有機(jī)酸：加入丙酮酸，或者檸檬酸、蘋果酸和琥珀酸等三羥酸循環(huán)的中間產(chǎn)物

復(fù)合物質(zhì)：在植物細(xì)胞的培養(yǎng)過程中，酶母抽提液、麥芽抽提液、椰子汁和水果汁等復(fù)合物質(zhì)通?？梢宰鳛榧?xì)胞的生長(zhǎng)劑。9.5植物細(xì)胞培養(yǎng)基植物生長(zhǎng)激素植物生長(zhǎng)素、細(xì)胞激動(dòng)素、532、植物細(xì)胞培養(yǎng)基的制備

制備培養(yǎng)基時(shí)，培養(yǎng)基中使用無機(jī)鹽、碳源、維生素、有機(jī)酸和植物生物激素都應(yīng)該采用最高純度級(jí)的試劑和藥品。有些生長(zhǎng)激素在使用前需要進(jìn)行重結(jié)晶提純。由于一些生長(zhǎng)激素難溶于水，配制時(shí)可先溶于2-5ml的酒精中，其酒精-水溶液要用吸附法進(jìn)行脫色處理，然后慢慢加入蒸餾水，稍微加熱后，再稀釋至所需體積。植物細(xì)胞培養(yǎng)基的制備是非常嚴(yán)格的9.5植物細(xì)胞培養(yǎng)基2、植物細(xì)胞培養(yǎng)基的制備制備培養(yǎng)基時(shí)，培養(yǎng)54獲得單細(xì)胞的方法懸浮培養(yǎng)固定化培養(yǎng)細(xì)胞培養(yǎng)內(nèi)容包括兩方面懸浮培養(yǎng)單細(xì)胞培養(yǎng)促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)和生物合成促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)和形成完整植株9.6植物細(xì)胞培養(yǎng)細(xì)胞培養(yǎng)內(nèi)容包括兩方面懸浮培養(yǎng)促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)和生物合成9.655由完整的植物器官分離單細(xì)胞葉片是分離單細(xì)胞的最好材料機(jī)械法、酶解法由培養(yǎng)組織中分離單細(xì)胞9.6植物細(xì)胞培養(yǎng)單細(xì)胞的分離：由完整的植物器官分離單細(xì)胞9.6植物細(xì)胞培養(yǎng)單細(xì)胞的分離：56撕去下表皮露出葉肉細(xì)胞用解剖刀刮下細(xì)胞單細(xì)胞的分離撕去下表皮露出葉肉細(xì)胞用解剖刀刮下細(xì)胞單細(xì)胞的分離57第二種方法：葉片研碎、離心研碎成粉加研磨介質(zhì)過濾、離心單細(xì)胞的分離第二種方法：葉片研碎、離心研碎成粉加研磨介質(zhì)過濾、離心單細(xì)胞581-2、酶解法Takebe等（1968）最早報(bào)道：用果膠酶處理可以分離大量的葉肉細(xì)胞加果膠酶過濾、離心單細(xì)胞的分離1-2、酶解法Takebe等（1968）最早報(bào)道：用果膠酶591-3、機(jī)械法和酶解法比較機(jī)械法酶解法細(xì)胞不受到酶的傷害不用質(zhì)壁分離細(xì)胞產(chǎn)量低細(xì)胞易破細(xì)胞受到酶的傷害要質(zhì)壁分離細(xì)胞產(chǎn)量高細(xì)胞不易破單細(xì)胞的分離1-3、機(jī)械法和酶解法比較機(jī)械法酶解法細(xì)胞不受到酶的傷害細(xì)602、由培養(yǎng)組織分離單細(xì)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；單細(xì)胞的分離2、由培養(yǎng)組織分離單細(xì)胞莖段步驟：1誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織；單細(xì)61步驟：搖床用于振蕩繼代懸浮3（Suspensionculture)將愈傷組織在液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，建立懸浮培養(yǎng)物優(yōu)點(diǎn)：細(xì)胞團(tuán)成小細(xì)胞團(tuán)或單細(xì)胞；在培養(yǎng)基中均勻分布；有空氣交流。單細(xì)胞的分離步驟：搖床用于振蕩繼代懸浮3（Suspensioncult62懸浮培養(yǎng)Suspensionculture特點(diǎn)細(xì)胞可以不斷增殖，形成高密度的細(xì)胞群體，適于大規(guī)模培養(yǎng)；能夠提供大量較為均勻的細(xì)胞，為研究細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化創(chuàng)造方法和條件。必須指出懸浮培養(yǎng)中既有單細(xì)胞，也有細(xì)胞團(tuán)。懸浮培養(yǎng)Suspensionculture特點(diǎn)細(xì)胞可以不斷631、起始懸浮液的制備愈傷組織液體培養(yǎng)基搖床振蕩懸浮培養(yǎng)質(zhì)地疏松，細(xì)胞分散程度大；質(zhì)地緊密，細(xì)胞分散程度小，不適于懸浮培養(yǎng)轉(zhuǎn)速30-150rpm防細(xì)胞破裂懸浮培養(yǎng)1、起始懸浮液的制備愈傷組織液體培養(yǎng)基搖床振蕩懸浮培養(yǎng)質(zhì)地疏64懸浮培養(yǎng)懸浮培養(yǎng)652、懸浮培養(yǎng)的基本形式分批培養(yǎng)（Batchculture）連續(xù)培養(yǎng)（Continuousculture）懸浮培養(yǎng)2、懸浮培養(yǎng)的基本形式分批培養(yǎng)（Batchculture）66繼代分批培養(yǎng)分批培養(yǎng)繼代分批培養(yǎng)分批培養(yǎng)67滯后期對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期直線生長(zhǎng)期緩慢期靜止期培養(yǎng)時(shí)間培養(yǎng)細(xì)胞數(shù)目1234512345分批培養(yǎng)生長(zhǎng)曲線滯后期對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期直線生長(zhǎng)期緩慢期靜止期培養(yǎng)時(shí)間培養(yǎng)細(xì)胞數(shù)目168連續(xù)培養(yǎng)（Continuousculture）加入培養(yǎng)基排出培養(yǎng)基及其培養(yǎng)物

二者體積相等分：開放式連續(xù)培養(yǎng)（OpenC.C）封閉式連續(xù)培養(yǎng)（ClosedC.C）連續(xù)培養(yǎng)（Continuousculture）加入培養(yǎng)基排69開放式和封閉式區(qū)別封閉式中：排出液中的細(xì)胞用機(jī)械方法收集后，又放入原培養(yǎng)基，所以其培養(yǎng)細(xì)胞數(shù)目不斷增加；開放式中：在注入新鮮培養(yǎng)基的同時(shí)，培養(yǎng)細(xì)胞隨同培養(yǎng)液一起流出，培養(yǎng)細(xì)胞數(shù)目保持恒定；通過調(diào)節(jié)流入和流出的速度，使培養(yǎng)物的生長(zhǎng)速度永遠(yuǎn)保持接近最高值的恒定水平上。連續(xù)培養(yǎng)（Continuousculture）開放式和封閉式區(qū)別封閉式中：排出液中的細(xì)胞用機(jī)械方法收集后，70植物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)反應(yīng)器

植物細(xì)胞培養(yǎng)用的反應(yīng)器主要有機(jī)械式攪拌生物反應(yīng)器、鼓泡塔與氣升式生物反應(yīng)器、填充床式生物反應(yīng)器、流化床生物反應(yīng)器和膜式生物反應(yīng)器等。1）機(jī)械式攪拌生物反應(yīng)器2）鼓泡塔與氣升式生物反應(yīng)器懸浮培養(yǎng)植物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)反應(yīng)器植物細(xì)胞培養(yǎng)用的反71植物細(xì)胞培養(yǎng)課件72

如圖（a）是填充床生物反應(yīng)器。在填充床生物反應(yīng)器中，細(xì)胞可以位于支撐物表面，也可以包埋于支撐物之中，培養(yǎng)液可以流經(jīng)支撐物顆粒，不斷被細(xì)胞所利用。填充床生物反應(yīng)器已被用于植物細(xì)胞的培養(yǎng)。（a）（b）出口出口進(jìn)口進(jìn)口填充床