细胞工程植物细胞培养

植物细胞制备机械法酶法愈伤组织诱导法

不断继代培养愈伤组织，通过流体剪切力和振动，使植物细胞从结构非常松散的愈伤组织中释放出来，得到悬浮的植物细胞植物细胞分离

--悬浮培养系建立调节培养基组分疏松的愈伤组织在液体培养基中继代培养若干次建立稳定的悬浮培养植物细胞系

植物细胞特性叶绿体液泡细胞核细胞膜内网质膜线粒体高尔基体与微生物的比较

植物细胞培养与次生代谢

类似于青霉素的生产，大多植物有效成分积累与细胞生长非关联，而往往在细胞生长达平衡时开始次生代谢物积累于细胞胞内的液泡中，分离提取首先需要破碎细胞培养基一、无机盐二、碳源三、植物生长激素四、有机氮源五、有机酸六、复合物质植物生长激素2,4-D：10to50µMNAA：1to50µMKinetin：0.1to10µMIAA：0.1to10µM传统反应器转筒反应器适合于慢反应ABC大规模植物细胞培养提高次生代谢物产量的策略

高产细胞系的建立和选择：克隆选择、抗性选择和诱导选择

组织化培养：根系培养固定化细胞技术：凝胶包埋法、吸附法

产物促进释放技术：改变培养基组成、电刺激法、二甲基亚砜（DMSO）类物质的化学渗透法、由培养基与萃取剂组成的双液相培养

原生质体的制备—去除细胞壁的植物细胞转基因构建体细胞融合育种用途功能繁殖代谢分化

化合物

植物品系得率(%干重)

培养类型细胞培养植物紫草宁紫草201.5s人参皂甙西洋参Panaxginseng274.5c蒽醌Morindacitrifolia180.3sAjmalicine长春花Catharanthusroseus1.00.3sRosmarinicacidColeusblumeii153sUbiquinone-10Nicotianatabacum0.0360.003sDiosgeninDioscoreadeltoides22sBenzylisoquinolineAlkaloidsCoptisjaponica115-10sBerberineThalictrumminor100.01sBerberineCoptisjaponica102-4sAnthraquinonesGaliumverum5.41.2sAnthraquinonesGaliumaparine3.80.2s尼古丁烟草Nicotianatabacum3.42.0cBisoclaurineStephaniacepharantha2.30.8sTripdiolideTripteryqiumwilfordii0.050.001s*s=suspension;c=callus植物细胞产生的次生代谢物植物细胞培养产物

——药品及生物活性物质

生物碱Alkaloids

吗啡楠碱Morphinanalkaloids

小檗碱Berbeirine

莨菪烷Tropanealkaloids

强心苷Cardinolides*

毛地黄毒苷是一种强心苷类。毛地黄细胞培养物能够进行植株所不能够或能极微量进行的生物合成过程。

抗癌化合物（Antitumorcompounds）

喜树碱CamptothecinHomoharringtonine

鬼臼毒Podophyllotoxin

紫杉醇（Taxol）

西洋参（Ginseng）*迷迭香酸Rosmarinicacid

对苯二酚葡糖苷Arbutin植物细胞培养产物

——食品添加剂Foodadditives

色素Pigments

紫草宁

shikonincompounds*

花青素

Anthocyanins$1,250-2,000/kg

红花黄色素，红花素carthamin是其主要成分

藏红花Saffron

茜草色素MadderColorants

其它

糖胶树胶Chicle

（口香糖树胶）香豆素紫草宁的生产（1）

8种衍生物的总称传统中药与天然色素悬浮紫草细胞的制备采用种子萌动法诱导紫草愈伤组织

紫草种子在25

C黑暗中萌动，然后转移于LS培养基进行固体培养，激素水平为2,4-D10-6mol/L，KT10-5mol/L。一星期后在芽的下端产生了乳黄色愈伤组织。紫草宁分泌愈伤组织若在固体LS培养基上进行继代培养，并将激素改为添加IAA，4周后可发现细胞变为深红色，此物质即紫草宁

悬浮细胞系建立

将愈伤组织继代培养在液体LS培养基中，经多次培养后可得到悬浮的小颗粒细胞（几个到几十个细胞聚集团）紫草宁的生产（2）LS细胞生长White紫草宁积累两阶段LS-White培养改进的优化两阶段培养基M5-M9发根系培养高密度流加培养紫草宁的生产（2）

发展与开发历史

日本三井石油公司：确定生长-生产两阶段培养流加高密度培养育种，高产细胞株筛选

1983年750L气升式反应器

1987年，1m3的转鼓式反应器中国：南京大学生物系浙江大学材料与化工学院

人参（Panax

ginseng

）细胞有效成分皂甙（saponins）和皂甙配基（sapogenins）

研究与开发历史

1日本MeijiSeikaKaisha1973年专利大规模培养反应器后放弃

2美国UniversityofMinnesota发现2,4-D和kinetin对细胞生长与次生代谢有着不同的调节作用

3日本NittoDenkoCorporation80年代中期20立方米罐细胞质产量达700mg/L/day

In1988,被theMinistryofWelfareandHealthinJapan准许以食品添加剂（酒、汤、饮料和草药提取液）生产西洋参细胞质

现在正等待西洋参细胞质作为药的审批红豆杉细胞培养有效成分：紫杉醇药效：卵巢癌、乳腺癌、肺癌的高效、低毒、广谱的抗癌药物需求：

需求量极大但自然产量有限，最迫切需要通过细胞培养来提供

研究开发：

美国：

CatalyticInc.和ESCAgenetics几年前宣布建立taxol生产过程，但后来未见进一步报道（DT十几天）我国：短叶红豆杉(T.Brevifolia)和东北红豆杉（T.Cet