细胞工程第四节 物细胞的规模培养.pptVIP

一、概述 植物细胞规模培养是指把高等植物的细胞从植物体内分离出来，通过建立大规模培养系统，进行逐级放大培养的方法。 （一）植物细胞培养意义 1．许多杂合的重要经济作物通常是以无性方式繁殖--植物细胞培养，可以保存每一栽培品系的优良性状； 2．培养用于无性繁殖，大大增加了无性繁殖的范围和潜力，细胞培养能够提高繁殖速度，一个优良品种，用细胞培养再分化植株的方法，在几个月内就能大面积种植，而常规的育种法需要好几年； 3．细胞培养能使以前不能进行无性繁殖的植物易于繁殖； 4．植物细胞培养在生物科学研究以及提供医药产品等方面也有着广阔的情景。 植物细胞培养的应用 植物细胞培养的应用主要有以下三个方面,即用于有用物质的生产．快速繁殖以及植物细胞遗传、生理、生化和病毒方面的研究。目前已有20多种重组蛋白在植物细胞培养中得以生产,它们包括抗体、酶、激素、生长因子和细胞分裂素等等。 很多植物次生代谢产物是优良的食品添加剂和名贵化妆品原料。有些是生物毒素的主要来源，可以用于杀虫．杀菌，而对环境和人畜无害。 （二）植物细胞培养的优势 植物悬浮细胞既能像微生物一样能在简单的培养基中较快地生长,培养基不需要做特殊处理,不需要太昂贵的生产设备;也能像动物细胞培养一样合成较复杂的多聚体蛋白和糖蛋白; 与田间完整植株培养不一样,植物细胞培养生产代谢产物（例如重组蛋白等）不受气候、土壤质量、季节、除草剂和杀虫剂等因素的影响。更重要的是它具有较简单易行的产物分离纯化过程,特别是目的重组蛋白能分泌于悬浮细胞培养液中。 植物细胞大规模培养的成本较高，而且所产生的次生代谢产物含量往往发生变化，阻碍植物细胞规模化培养的发展。对此，一方面应与生物技术上游领域合作，采用基因工程手段提高有效成分合成能力，另一方面在培养的系统上要加强创新。 （三）规模化细胞培养是生产植物次生产物的理想途径 1．保护生态环境 2．提高生产效率 3．促进新型生物技术产业的发展 1．保护生态环境 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。 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 目前我国珍稀植物及野生中药材资源令人堪忧。由于社会需求增多，人们盲目挖掘，再加上生态环境恶化，我国珍稀植物及野生中药材资源锐减，有些品种还面临灭绝。受威胁最严重的野生中药包含石斛．珠子参．金铁锁．三颗针．银背叶．党参．冬虫夏草．雪莲．杜仲等等，尤其野生天麻不但难找，甚至连标本都采集不到了。 用药用植物细胞培养技术生产次生代谢产物有很大潜力。 首先次生代谢产物是在完全人工控制的条件下生产的，可一年四季不断进行，不受地区和季节限制，节约土地，较便于工业化生产。其次，通过改变培养条件和选择优良系的方法可得到超越原植物产量的代谢物，例如通过新疆紫草的细胞培养获得了比原植株含量高6倍的紫草素。 再者，药用植物的细胞培养是在无菌条件下完成的，因此可排除病菌及虫害对药用植物的侵扰。 植物细胞具有“全能性”，利用生物技术中的植物组织．细胞培养技术将药用植物分生组织．细胞进行离体培养，诱导愈伤组织并分化为完整植株。 “生物反应器培养快繁”是植物大规模培养快繁的发展和重要组成部分，是在大规模培养生物反应器内，借助于先进的自动控制技术，人工为生物繁殖体大量繁殖和快速生长营造最适宜的物理环境．营养条件等，从而快速、大量地生产无病毒的植物体细胞胚和不定芽，大量繁殖珍贵．稀有和难繁殖的药用植物，缓解野生资源压力，避免过度开发掘采而造成的生态环境恶化。 2．提高生产效率 植物体和细胞培养的紫草宁含量比较 珍稀濒危植物的培养快繁，也称为植物“克隆”，是基于植物细胞具有的全能性，即每个植物细胞都可能像胚胎细胞一样可以在体外培养成完整的植株。 此“克隆”技术培育的植物数量，不仅比常规繁殖方法提高50倍以上，而且成活率更高。 3．促进新型生物技术产业的发展 （1）促进生物制药产业的发展； （2）促进食品生物技术产业发展； （3） 促进化工生物技术产业发展。 二、植物细胞规模化培养体系的建立 （一）植物细胞大规模培养的技术要求 从工程的角度讲必须要进一步研究和开发适宜于植物细胞生长和生产的生物反应器，建立最佳的控制和调节系统；从培养技术方面讲必须满足以下三个条件： 1．培养的细胞在遗传上应是稳定的，以得到产量恒定的产物； 2．细胞生长及生物合成的速度快，在较短的时间内能得到较高产量终产物； 3．代谢产物要在细胞中积累而不被迅速分解，最好能将其释放到培养基中。 （二）植物细胞规模培养技术要点 1.细胞系