第十二章植物细胞大规模培养 教 学 内 容 1、植物细胞培养基 2、植物细胞培养方法 3、植物细胞的大规模培养技术 4、影响植物细胞培养的因素 5、植物细胞培养反应器
第十二章植物细胞大规模培养 教 学 内 容 1、植物细胞培养基 2、植物细胞培养方法 3、植物细胞的大规模培养技术 4、影响植物细胞培养的因素 5、植物细胞培养反应器
前 言 植物中含有数量极为可观的次代谢物质。据保守的估计，目前已发现的植物天 然代谢物已超过2万种，而且还在以每年新发现1600种的速度递增。我们祖先在与 疾病的抗争中已各积累了丰富的利用植物中的生物活性物质治病强身的经验。李时 珍（1953）编纂的巨著《本草纲目》中所开列的1892种药物绝大多数是植物。目前 仍约25%的法定药品来自植物。然而植物生长缦慢，自然灾害频繁。即使是大规模 人工栽培仍然不能从根本上满足人类对经济植物日益增长的需求。因此早在1956年， Routier和Nickell就提出工业化培养植物细胞以提取其天然产物的大胆设想。 第十二章 植物细胞的大规模培养 中草药
前 言 植物中含有数量极为可观的次代谢物质。据保守的估计，目前已发现的植物天 然代谢物已超过2万种，而且还在以每年新发现1600种的速度递增。我们祖先在与 疾病的抗争中已各积累了丰富的利用植物中的生物活性物质治病强身的经验。李时 珍（1953）编纂的巨著《本草纲目》中所开列的1892种药物绝大多数是植物。目前 仍约25%的法定药品来自植物。然而植物生长缦慢，自然灾害频繁。即使是大规模 人工栽培仍然不能从根本上满足人类对经济植物日益增长的需求。因此早在1956年， Routier和Nickell就提出工业化培养植物细胞以提取其天然产物的大胆设想。 第十二章 植物细胞的大规模培养 中草药
Reinhard等（1968）首先将这种设想转变成现实，生产出了哈尔碱(harmine)。 紧接着Kaul等（1969）、Furrya等(1972)和Teuscher等（1973）分别培养植物细胞 获取了其中的薯蓣(yu山药）皂苷、人参皂角苷和维斯纳精（visnagin）。现在一些 发达国家已集中相当数量的人力、财力潜心开拓这个经济潜力十分巨大的生产领域。 目前世界最大批量工业化培养细胞（烟草细胞）已达2万升（20吨）。我国在“八 五” 、 “九五”和“863计划”中连续拨款资助工业化培养红豆杉细胞生产抗肿瘤 药物紫杉醇的研究，目前已达到60mg/L的世界先进水平。 植物细胞培养是指在离体条件下将愈伤组织或其他易分散的组织置于液体培 养基中，将组织振荡分散成游离的悬浮细胞，通过继代培养使细胞增殖来获得大量 细胞群体的方法。 鉴于有些产物的唯一来源只能是植物，而许多有价值的植物只能生长在某一特 定的地理区域，且受到很多自然条件的限制和影响，尤其是有些植物从种植到收获 要花几年时间，很难满足需要。采用大规模植物细胞培养技术就可以直接生产这些 产物。如可作为药物和染料的紫草宁就是典型的通过大规模植物细胞培养生产的产 品，通过大规模培养紫草细胞短时间内就可大量生产紫草宁。表12-1是植物细胞培 养和从完整的植物生产紫草宁的比较
Reinhard等（1968）首先将这种设想转变成现实，生产出了哈尔碱(harmine)。 紧接着Kaul等（1969）、Furrya等(1972)和Teuscher等（1973）分别培养植物细胞 获取了其中的薯蓣(yu山药）皂苷、人参皂角苷和维斯纳精（visnagin）。现在一些 发达国家已集中相当数量的人力、财力潜心开拓这个经济潜力十分巨大的生产领域。 目前世界最大批量工业化培养细胞（烟草细胞）已达2万升（20吨）。我国在“八 五” 、 “九五”和“863计划”中连续拨款资助工业化培养红豆杉细胞生产抗肿瘤 药物紫杉醇的研究，目前已达到60mg/L的世界先进水平。 植物细胞培养是指在离体条件下将愈伤组织或其他易分散的组织置于液体培 养基中，将组织振荡分散成游离的悬浮细胞，通过继代培养使细胞增殖来获得大量 细胞群体的方法。 鉴于有些产物的唯一来源只能是植物，而许多有价值的植物只能生长在某一特 定的地理区域，且受到很多自然条件的限制和影响，尤其是有些植物从种植到收获 要花几年时间，很难满足需要。采用大规模植物细胞培养技术就可以直接生产这些 产物。如可作为药物和染料的紫草宁就是典型的通过大规模植物细胞培养生产的产 品，通过大规模培养紫草细胞短时间内就可大量生产紫草宁。表12-1是植物细胞培 养和从完整的植物生产紫草宁的比较
表12-1植物细胞培养和从完整的植物生产紫草宁的比较 生产方式 收获时间 紫草宁浓度（%干重） 完整植物 2-3a 1-2 植物细胞培养 21d 14 目前，植物细胞培养技术已在农业、医药、食品、化妆品、香料等领域广泛用 于大规模生产有价值的产品。小规模的细胞培养通常在培养瓶中完成，而大规模的 培养可在发酵罐中进行。 问题 请列举出3至5种由大规模培养植物细胞获得的有经剂价值的产物。 紫草宁 抗肿瘤药物紫杉醇 薯蓣皂苷、人参皂角苷和维斯纳 精（visnagin）
表12-1植物细胞培养和从完整的植物生产紫草宁的比较 生产方式 收获时间 紫草宁浓度（%干重） 完整植物 2-3a 1-2 植物细胞培养 21d 14 目前，植物细胞培养技术已在农业、医药、食品、化妆品、香料等领域广泛用 于大规模生产有价值的产品。小规模的细胞培养通常在培养瓶中完成，而大规模的 培养可在发酵罐中进行。 问题 请列举出3至5种由大规模培养植物细胞获得的有经剂价值的产物。 紫草宁 抗肿瘤药物紫杉醇 薯蓣皂苷、人参皂角苷和维斯纳 精（visnagin）
与动物细胞培养相比，植物细胞培养的最大优点是植物细胞可以在简单的合 成培养基上正常生长。用于植物细胞培养的基础培养基成分基本上与整个植物的 要求一样，但是用于培养细胞、组织和器官的培养基需要满足各自的特殊要求。 根据特定的植物种类和培养系统，培养基的基本营养成分可作适当的调整。 一、植物细胞培养基 植物细胞培养基通常包括无机盐、碳源、维生素、生长调节素和有机添加剂 等。 无机盐类 包括： 无机盐浓度一般为多少？ 微量元素主要包括碘、硼、锰、锌、钼、铜、钴、铁等。 碳源和能源 P225 维生素 植物细胞的生长都需要硫胺素。可在植物细胞培养基中加入烟 酸、吡哆醇、泛酸、生物素和叶酸等。原生质体培养通常需要大多数必需维生素。 1、植物细胞培养基的组成
与动物细胞培养相比，植物细胞培养的最大优点是植物细胞可以在简单的合 成培养基上正常生长。用于植物细胞培养的基础培养基成分基本上与整个植物的 要求一样，但是用于培养细胞、组织和器官的培养基需要满足各自的特殊要求。 根据特定的植物种类和培养系统，培养基的基本营养成分可作适当的调整。 一、植物细胞培养基 植物细胞培养基通常包括无机盐、碳源、维生素、生长调节素和有机添加剂 等。 无机盐类 包括： 无机盐浓度一般为多少？ 微量元素主要包括碘、硼、锰、锌、钼、铜、钴、铁等。 碳源和能源 P225 维生素 植物细胞的生长都需要硫胺素。可在植物细胞培养基中加入烟 酸、吡哆醇、泛酸、生物素和叶酸等。原生质体培养通常需要大多数必需维生素。 1、植物细胞培养基的组成