药用植物细胞悬浮培养生产次生代谢产物的研究共35页文档
植物细胞悬浮培养及次生代谢产物生产
1.1 植物代谢产物 （1）初生代谢：为维持植物正常的生长发育所必
须的代谢。初生代谢过程中形成的各种产物为初 生代谢产物。初生代谢产物不稳定，在体内容易 发生转化。
（2）次生代谢：建立在初生代谢基础上，对于植
物的正常生长发育非必需的代谢，其代谢产物为 次生代谢产物，次生代谢产物是末端代谢产物， 比较稳定，可以在体内积累。
次生代谢产物的应用：色素、香料、药物、添加 剂、工业原料等。
紫杉醇简介
• 紫杉醇：二萜类化合物 • 最早由太平洋红豆杉Taxus brevifolia的树皮中分
离 • 广泛用于治疗卵巢癌、乳腺癌、非小细胞肺癌
等十几种癌症 • 目前主要来源于红豆杉属植物
市场需求
抗癌一线用药
销售额年增长率5亿美元
480 350
1000 780
620
200
0 2000年
2002年
2004年
需求量
图1：国际紫杉醇原料药需求走势图（单位：公斤）
药源问题
• 红豆杉
主要原料植物 国家一级保护野生植物，全球十大濒危物 种之一
• 生长缓慢 分布有限 Taxol含量低
树皮中Taxol含量:0.00001-0.069% 3000棵树=10吨树皮=1kg Taxol=500病人
理论需求量
2g /人, 500万人/年 1000kg/年
实际销量
350 kg/年
紫杉醇供需相差十分悬殊
30
25 5
12
10 6.6
5
3.4
0.8
0
1992 1994 1995 1998 1999 2000 2001 2002
图2：国际紫杉醇销售额（亿美元）
1000 800 600 400 300
植物细胞培养技术生产次生代谢产物的研究进展
2008 年第 1 期 (总第 62 期)
牡丹江师范学院学报 (自然科学版) Journal of Mudanjiang Normal Universit y
No . 1 ,2008 Total No 62
产之间的关系 ,研究细胞生长与产物积累的动力 会服务.
学规律 ,使植物细胞培养技术能更好地为人类社
转基因技术生产细胞系目的投资小 ,成本低 , 使用安全 ,植物细胞的培养条件简单 ,易于成活 , 便于进行遗传操作. 经转化后的目的细胞系易于 储藏 ,方便生产. 杨振泉等通过选择和改造启动 子 、改造和优化目的基因 、进行合适的亚细胞定 位 ,增加了目的细胞系获得的概率[2] .
转基因技术获得目的细胞系的主要方法有 : 土壤农杆菌介导转化法 、重组病毒感染植株 、基因 枪转化法和花粉管通道转化法[3] . 细胞工程技术 与分子生物学技术结合后 ,人工可设计出目的基 因 ,使其控制细胞系的某些特定的生理性状 ,再进 行筛选 ,这将引起细胞培养技术的新突破.
No . 1 ,2008 Total No 62
由于加入直接前体莨菪酸而明显增加 ,用另一种 直接前体莨菪碱饲喂曼陀罗细胞 ,仅产生无药用 价值的乙酰莨菪碱.
2. 2 细胞固定体系
细胞固定体系能保持反应槽内的细胞量 ,提 高反应效率. 固定化使反应活性稳定且能够长期 连续进行生产 ,易于与作为催化剂的细胞分离. 柱 式或槽式反应器能连续运转 ,易于控制生产中的 环境条件 、基质浓度等. Fett - Neto 等人使用玻 璃纤维网固定紫杉细胞 ,得到的紫杉醇含量为干 重的 0. 007 %～0. 012 %.
植物细胞培养技术经过近百年的发展 ,已经 成为一门精细的实验科学 ,在选材消毒 、接种培 养 、诱变筛选 、继代保存 、分离鉴定以及深层培养 发酵生产次生代谢产物方面 ,已建立了标准的操 作流程.
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。
植物组织细胞培养技术生产此生代谢产物
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。
植物细胞培养与次生产物生产
第三节 植物细胞规模化培养
概述
规模化培养体系建立
生物反应器
规模化培养的技术问题
一、 概 述
在植物生物技术中，应用培养细胞系统合成有用的 天然产物，很可能发展成为一个广义的化学工业的 一个组成部分。长期以来，植物一直是许多化学品 的主要资源，特别在制药和食品加工业中更是不可 缺少。据不完全统计，至少有20％左右的药物是由 植物衍生而来的，而且每年都可发现许多植物来源 的新化合物。
大规模培养体系建立
种子细胞选择
外植体选择
高产细胞选择
植物类型：植物细胞的遗传基础是天然产物生产的基本 影响因素，不同植物产生的天然产物种类之所以不同， 从根本上来说是因为它们具有不同的遗传基础。在确定 生产某一种化合物以后，首先必须准确选择那些能够产 生目的化合物的植物种类及其品种或单株。
组织器官：由于天然产物一般为次生代谢产物，而植物 次生代谢产物的积累具有组织器官特异性，因此，在起 始细胞培养时应尽量选择自然状态下产生天然产物的器 官、组织为外植体。
悬浮培养与固体培养比较有三个优点：
一是增加培养细胞与培养液的接触面，改善营养 供应；
二是在振荡条件下可避免细胞代谢产生的有害物 质在局部积累而对细胞自身产生毒害；
三是振荡培养可以适当改善气体的交换。
愈伤组织诱导
悬浮系的建立与继代培养
悬浮细胞的生长动态 悬浮细胞同步化
一. 愈伤组织诱导
愈伤组织的要求：松散性好、增殖快、再生能力强。其 外观一般是色泽呈鲜艳的乳白或淡黄色，呈细小颗粒状， 疏松易碎。
单细胞的分离：通过过滤出去大的细胞团，小细胞团一般采用酶分离法，小细胞团不能 超过6个细胞，因此过滤时网筛的网眼要选择合适。
单细胞悬浮液的制备：分离的单细胞经培养基洗涤2次以后，调整密度为
次生代谢产物
1～2
植物细胞培养
3周
14
Examples of enhancement in natural product yield in selected cell lines compare with parent plant material. (After Fowler, 1983)
Chemical product plant Cell yield (% DW) Whole Ratio cell plant yield / yield (% DW) whole plant 0.1 2.1 2.2 3.0 0.3 0.5 2.0 10 2 8 9 7 3 2
外植体的选择
不同外植体的愈伤组织诱导能力和诱导 的愈伤组织合成次级代谢产物能力均不 同 ,所以 ,在利用植物细胞悬浮培养生 产次生代谢产物时 ,选择能诱导出疏松 易碎 ,生长快速且具有较高次生代谢产 物合成能力的愈伤组织的外植体是非常 重要的。 如在茜草愈伤组织培养过程中 ,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。
然而
随着人们对植物资源尤其是药用植物的利 用度日益增加，使不少植物资源处于濒危 状态。面对着植物有限的蕴藏量，如何进 行合理有效地开发利用是我们亟待解决的 问题。 自从20世纪50年代提出用植物细胞大量培 养作为工业化生产植物次生代谢产物的一 条途径以来，实践表明，采用植物细胞培 养技术生产次生代谢产物是解决资源问题 的较为有效的途径。
Glutathione Nicotine Anthraquinones Rosmarinic acid Ajmalicine SErpentine Diosgenin
N. tabacum N. tabacum M.citrifolia C. blumei C.roseus C. roseus D.deltoidea
植物细胞培养生产次生代谢产物的研究进展
植物细胞培养生产次生代谢产物的研究进展植物细胞培养生产次生代谢产物的研究进展08生物科学081003011 余芸摘要：利用植物细胞培养生产代谢产物具有十分广阔的前景。
对利用植物细胞培养技术生产次生代谢产物的条件控制、生产方法和在制药工业上的应用进行了综述,并对该技术的发展趋势进行了展望。
关键字：植物细胞培养次生代谢产物工业应用植物细胞培养始于本世纪初，并不可争议地具有工业化潜力。
目前植物细胞培养生产的化合物很多，包括糖类、酚类、脂类、蛋白质、核酸以及帖类和生物碱等初生和次生代谢产物，植物细胞培养的应用主要包括以下3个方面：有用物质（次生代谢产物）的生产；植物无性系的快速繁殖和遗传突变体的筛选；植物细胞遗传、生理、生化和病毒方面的深入研究。
但是由于植物细胞大规模培养技术的局限性使得植物细胞仍难以实现大规模工业化生产，迫切需要进一步研究和发展细胞培养条件的优化控制及其工艺。
1 植物细胞培养技术生产次生代谢产物的研究历史及现状植物次生代谢的概念是在1891年南KOSS—ZEL首先明确提出的[1]。
植物细胞培养技术源于德国著名植物学家HABERLANDT(1902)提出的细胞全能性学说。
植物细胞具备生物合成的全能性，即每个培养细胞保留着完整的遗传信息，能生产所有母体植物中合成的化学物质。
1．1植物细胞培养技术特点与其它的方法相比，应用植物细胞培养技术生产次生代谢产物爨有以下优点：(1)能够保证产物在一个限定的生产系统中连续、均匀生产，不受病虫害、地理和季节等各种环境因素的影响；(2)可以在生物反应器中进行大规模培养，并通过控制环境条件得到超过整株植物产量的代谢产物；(3)所获得的产物可从培养体系内直接提取，并快速、高效的回收与利用，简化了分离与纯化的步骤；(4)有利于细胞筛选、生物转化，合成新的有效成分[2]。
；(5)有利于研究植物的代谢途径，还可以利用某些基因工程手段探索与创造薪的合成路线，得到价值更高的产品；(6)节省大量用于种植原料的农田，以便进行粮食作物的生产。
药用植物悬浮细胞培养技术研究进展
DOI ：10.19904/14-1160/s.2021.18.003药用植物悬浮细胞培养技术研究进展胡珊群，梁汝黛，李彤，王晨，刘长利*（首都医科大学中医药学院，北京100000）摘要：近年来，随着我国中医药事业的持续发展，药用植物次生代谢产物的应用途径逐渐增多，药用价值和经济价值逐年上升，其市场需求量也持续增长，而药用植物野生资源蕴藏量下降、生态环境破坏等问题使得药用植物面临着严重的市场供需矛盾。
药用植物人工栽培面临着栽培困难、品种退化、成本高昂等难题。
采用植物悬浮细胞培养技术，可快速获得成熟的植物细胞、积累植物中的活性成分，为获得药用植物资源开辟了新途径。
简要介绍了悬浮细胞的最优培养条件和方法、大规模生产悬浮细胞的研究以及悬浮细胞培养技术的前景。
关键词：药用植物；悬浮细胞；培养条件；植物生长物质；诱导子文章编号：1005-2690（2021）18-0007-06中国图书分类号：S567文献标志码：B药用植物的次生代谢产物有极高的药用价值，比如柴胡皂苷可抗病毒、甘草甜素有免疫调节作用[1]。
此类化合物除药用外也可作为良好的保健品、农药及化妆品原料，需求量与日俱增。
而人工栽培药用植物对种子、土壤、气候等条件要求较高，栽培过程中易感染病害、栽培时间长、管理成本高等问题都使药用植物次生代谢产物供需关系紧张。
植物悬浮细胞培养是一种快速获得成熟植物细胞及其代谢产物的新技术，运用悬浮细胞培养技术，可以大量生产药效成分[2]。
目前已运用悬浮细胞技术成功获得包括人参、甘草、厚朴[3-5]等大宗药材的次生代谢产物。
植物悬浮细胞不仅可用于生产药用活性物质，还能用于遗传多样性分析、研究转基因植物和探究代谢产物生物合成路径等方面[6]。
目前已有200余种植物进行悬浮细胞培养，中国、日本、德国已成功进行人参、紫草等植物的大规模生产，能够满足人参、皂苷等植物次生代谢产物的市场需求[7]。
植物悬浮细胞培养技术可在人工精确设计下获得药用植物细胞及其代谢产物，不仅能缓解药用植物资源紧缺的问题，还能减少对土地资源的占用，是获取药用活性成分、保护药用植物资源的重要手段。
药用植物细胞悬浮培养生产次生代谢产物的研究
1.2.4.愈伤组织的诱导
• 选择适宜的外植体：幼胚、下胚轴、子叶。 • 选择适宜的培养基：较高激素浓度；必要的附加 物质
• 要求：松散性好、增殖快、再生能力强。其外观一般 是色泽呈鲜艳的乳白或淡黄色，呈细小颗粒状，疏松 易碎
1.2.5.悬浮系的建立与培养
悬浮培养的基本形式
1.分批培养：将愈伤组织培养在一定容积 的密闭容器中，最后一次收获的培养方 式。 2.连续培养：将愈伤组织培养在一个恒定 容积的流动系统中，以使培养系统中的 细胞数量和营养状态保持稳定。【3】 --流动系统：一方面以一定速率不断地加 入新的培养基，另一方面又以相同的速 率流出培养物(菌体和代谢产物)
但要进行下一批培养，则生长一定时间
后，需要继代转移。
开放式和封闭式区别
封闭式中：排出液中的细胞用机械方法 （离心）收集后，又放入原培养基，所 以其培养细胞数目不断增加
开放式中：在注入新鲜培养基的同时， 培养细胞随同培养液一起流出，培养细 胞数目保持恒定
通过调节流入和流出的速度，使培养
物的生长速度永远保持接近最高值的恒 定水平上
• 培养方式：摇瓶，反应器（气动式、搅拌 式）；分批培养，半连续培养和连续培养 • 温度： 最适25℃ • 继代周期
–指具有一定起始密度的细胞,从开始培 养到细胞数目和总重量增长停止的一个 过程。 –培养周期的长短是由起始细胞密度、延 迟期的长短、生长速率等决定。 –继代培养（Subculture）：继初代培养 之后的连续数代的扩繁殖培养过程。
• 1.2.1.悬浮培养的特点
(1). 培养细胞可不断增殖，且生长速
度快。 (2). 液体状态下便于细胞和营养物质 的充分接触和交换，细胞状态可以相对 保持一致。
第五章 植物细胞培养及次生代谢产物生产
产物产量：每升培养基生产的产物量（mg)。
悬浮培养细胞的同步化
1、分选法 梯度离心；Ficoll；流式细胞仪 2、饥饿法 3、抑制剂法 FdU，HU 4、低温处理 低温处理抑制细胞分裂，再把温度提高到正常的
培养温度，也可达到部分同步化。
第二节 单细胞培养
1、平板培养（plating culture)：将一定密度 悬浮细胞接种到一薄层固体培养基中进 行培养的技术。
2、看护培养（nurse culture) 3、微室培养（micro-chamber culture) 4、其它：饲养层培养技术、双层滤纸植板
培养技术
第三节 植物细胞的规模培养
20%左右的药物由植物衍生 已有30多种化合物在培养物中积累接近或超
前体及诱导子的作用
• 前体作用：细胞培养物中加入前体，可 减弱限速酶作用，促进次生代谢物生产。
• 诱导子（elicitor):一类能引起植物细胞代 谢强度改变或代谢途径改变的物质，主 要指生物来源的化合物，如寡糖、多糖 等。
常用诱导子：真菌诱导子、茉莉酸及其甲 酯、水杨酸等。
培养物最佳转移时间和采收时间
20世纪50年代—— 德、美、英、加拿大 由烟草、蔬菜细胞培养开始，80年代后集 中于药用植物的组培、药用成分的研究。
日本：80年代末，Nitto Denko公司在20kl生物反 应器中实现紫草和人参的大规模细胞培养，以 获得紫草素和人参皂苷，首先作为天然食品添 加剂进入市场。
国内研究成果
国内研究集中于药用植物 20世纪60年代，罗士韦首先开展人参的组培。 1980年起，植物所叶和春主持国家攻关植物
悬浮细胞系的建立
成功的悬浮细胞系： 1、悬浮培养物分散性良好，细胞团较小。 2、均一性好：细胞形状和细胞团大小大致
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。
植物细胞培养生产次生代谢产物及其应用前景
植物细胞培养的基本过程
植物细胞培养技术的特点
• 与其它的方法相比，应用植物细胞培养技术生产次生代谢 产物爨有以下优点：(1)能够保证产物在一个限定的生产系 统中连续、均匀生产，不受病虫害、地理和季节等各种环 境因素的影响；(2)可以在生物反应器中进行大规模培养， 并通过控制环境条件得到超过整株植物产量的代谢产物； (3)所获得的产物可从培养体系内直接提取，并快速、高效 的回收与利用，简化了分离与纯化的步骤；(4)有利于细胞 筛选、生物转化，合成新的有效成分[2]。；(5)有利于研 究植物的代谢途径，还可以利用某些基因工程手段探索与 创造薪的合成路线，得到价值更高的产品；(6)节省大量用 于种植原料的农田，以便进行粮食作物的生产。
什么是植物组织培养 植物细胞培养是将离体的植物器官、组织或细 胞，在培养了一段时间后，会通过细胞分裂， 形成愈伤组织。由高度分化的植物器官、组织 或细胞产生愈伤组织的过程，称为植物细胞的 脱分化，或者叫做去分化。脱分化产生的愈伤 组织继续进行培养，又可以重新分化成根或芽 等器官，这个过程叫做再分化。再分化形成的 试管苗，移栽到地里，可以发育成完整的植物 体。依据的原理是植物细胞的全能性 .
• 20世纪70年代以后，该技术有所发展，利用植物细胞工程技术生产一 些药用有效成分在工业上获得成功，据20世纪80年代末期的统计，当 时全世界有40多种植物的细胞培养工程研究获得成功，部分悬浮细胞 培养体系中次生物质的产量达到或超过整体植株的产量，有些药用植 物的研究达到中试水平，其中利用紫草悬浮细胞培养生产紫草宁的成 功令人瞩目[5]。1984年日本的Mitsui公司利用紫草生产紫草宁规模达 到750 L，产物最终浓度达到1400 mg／L。
植物细胞培养技术生产此生代谢产 物的发展
植物细胞培养生产次生代谢产物中的影响因素
植物细胞培养生产次生代谢产物中的影响因素论文导读：植物细胞培养是获得植物有用代谢产物的来源。
但由于许多次生代谢产物储存于液泡里。
并诱导植物细胞次生代谢产物的释放。
关键词：植物细胞培养，次生代谢产物，诱导，两相培养法天然药物是药物的一个重要的组成成分，它来自于植物、动物、矿物和微生物，但以种类繁多的植物为主。
天然药物之所以能防病治病，其物质基础是其中所含有的有效成分，包括一系列的植物细胞次生代谢产物[1] 。
而目前由于环境恶化的影响，一些天然的药用植物近乎灭绝，还有一些由于生境特异，生长缓慢，人工栽培困难，加上长期以来的粗放型和掠夺性的开采，其资源已严重匮乏，自然资源已难以满足日夜增长的临床需要。
因此，应用现代生物技术进行天然药用植物细胞大规模培养提取获得医疗、化妆等所需的活性成分来满足日益增长的市场需求，已在实践中得到了应用。
植物细胞培养是获得植物有用代谢产物的来源。
目前植物细胞培养难以工业放大的一个关键问题是生产技术成本过高，虽然实现了植物细胞的连续使用，减少由于接种量过高而产生的附加成本，缩短培养周期。
但由于许多次生代谢产物储存于液泡里，释放量很少或根本不释放，限制了植物细胞培养技术在工业上的应用，同时也增加了后期分离产物的操作难度，为此如何在适当的条件下优化植物细胞的培养，并诱导植物细胞次生代谢产物的释放，就显得尤为重要。
本文就此从以下方面进行综述。
1.培养条件的调控1.1PH值的影响培养基的酸度对植物细胞代谢产物的分泌很重要，一些次级代谢产物是与H+通过对运方式跨膜传递的。
由于细胞膜两侧的PH值差控制对运的方向，因此当培养基中的PH值降低时，即培养基中的H+离子浓度升高时，就会促使次生代谢产物向胞外运输，而H+会向胞内运输。
如降低培养基的PH值，可有效提高大麦细胞释放七叶氰；高山红景天细胞红景天氰的释放实验也得到同样的效果[2] 。
因此，在植物细胞培养过程中，通常PH作为一个重要的参数被控制在一定的范围内，植物细胞培养的适宜PH值一般为5-6。
药用植物培养与次生代谢产物研究
随着人们对药用植物资源的利用度日益增加，使不少药用植物资源处于濒危状态。
面对着药用植物有限的蕴藏量，如何进行合理有效地开发利用是我们亟待解决的问题。
而自然界许多珍贵药用植物的有效成分是其次生代谢产物，药用植物的次生代谢产物作为药品、香料越来越得到关注。
自从20世纪50年代提出用植物细胞大量培养作为工业化生产药用植物次生代谢产物的一条途径以来，实践表明，采用药用植物细胞培养技术生产次生代谢产物是解决资源问题的较为有效的途径。
1．药用植物次生代谢产物药用植物次生代谢产物是指药用植物体内的一大类化合物，它们是细胞生命活动或植物生长发育正常运行的非必需的小分子化合物，其产生和分布通常有种属、器官、组织以及生长发育时期的特异性。
次生代谢过程被认为是植物在长期进化中对生态环境适应的结果，它在处理植物与生态环境的关系中充当着重要的角色。
许多植物在受到病原微生物的侵染后，产生并大量积累次生代谢产物，以增强自身的免疫力和抵抗力。
植物次生代谢途径是高度分支的途径，这些途径在植物体内或细胞中并不全部开放，而是定位于某一器官、组织、细胞或细胞器中并受到独立的调控。
不同药用植物的次生代谢产物的合成和积累经常在不同的部位，薄荷属植物次生代谢产物积累在油腺等特殊的结构当中，还有青蒿中的青蒿素的合成和储藏均在腺体特异细胞器中进行。
药用植物次生代谢物种类繁多，结构迥异。
这些次生代谢产物可分为苯丙素类、醌类、黄酮类、单宁类、类萜、甾体及其甙、生物碱七大类。
还有人根据次生产物的生源途径分为酚类化合物、类萜类化合物、含氮化合物（如生物碱）等三大类，据报道每一大类的已知化合物都有数千种甚至数万种以上。
在植物的某个发育时期或某个器官中，次生代谢产物可能成为代谢库的主要成分，比如橡胶树产生大量橡胶和甜菊叶中甜菊甙的含量可达干重的10％以上。
2.药用植物细胞培养技术在次生代谢产物的生产中，药用植物细胞培养技术是通过给予体外生长的植物细胞一定的营养条件，使其生长，并根据植物或植物不同组织的细胞调节生长条件来获取所需的次生代谢产物的生物技术。
酵母提取物诱导欧洲花楸悬浮细胞合成次生代谢产物的机制探究
酵母提取物诱导欧洲花楸悬浮细胞合成次生代谢产物的机制探究以欧洲花楸悬浮培养细胞（SASC）为材料，检测酵母提取物（YE）处理后SASC生理生化指标的变化，初步探究YE诱导SASC合成次生代谢产物的机制。
结果表明：YE诱导SASC合成了5种联苯类化合物，且5种化合物含量随诱导时间的延长呈现不同的变化规律；YE处理抑制细胞的生长；细胞培养液中的pH随着处理时间的延长逐渐降低；细胞中的可溶性蛋白质含量表现为缓慢下降的变化趋势，YE处理组（YE组）可溶性蛋白质含量与对照组（CK组）相比显著增加，最高时相对增量达到了147.76%；CK组和YE组细胞外Ca2+都表现为内流，但YE组的内流明显小于CK组。
说明YE誘导使细胞处于一种胁迫状态，不利于细胞的生长，迫使细胞合成了联苯类化合物抵御外界胁迫；细胞内可溶性蛋白可能作为酶类参与调控化合物的合成；Ca2+信号分子可能介导细胞应对YE胁迫的信号转导。
标签：欧洲花楸悬浮细胞；酵母提取物；次生代谢产物；机制欧洲花楸悬浮细胞（SASC）生长速度快、周期短，可作为很好的研究材料[5]，已有研究发现用酵母提取物（YE）作为诱导子处理可使SASC迅速合成联苯类化合物[6]。
但是，目前这类具有植保素作用的化合物合成机制尚不明确，还有待进一步的研究。
本实验以SASC为材料，通过检测YE处理后SASC次生代谢产物的变化及其细胞培养液中pH、可溶性蛋白含量、细胞外Ca2+流等生理生化指标的变化，初步探究YE诱导SASC合成次生代谢产物的机制，尤其是从可溶性蛋白和钙离子2个方面为机制研究提供了很好的思路和方向，为更深层次地研究打下基础。
1 材料欧洲花楸悬浮细胞系由中国科学院植物研究所叶和春研究员赠送。
培养箱（Conviron Adaptis CMP6010）；超大型摇床（ZYSA0351）；电子天平（Sartorius BS 2202S）；超净工作台（SW-CJ-2FD型双人单面净化工作台）；分析型酸度计（JENWAY3510）；高效液相仪（Waters 2695_2996）；UV检测器（T6新世纪19-1650-01-1169）；液质联用仪（Agilent 6320 Ion Trap）；其他常规设备。