植物细胞培养方式

植物细胞培养方式

植物细胞培养是指把高等植物的细胞从植物体内分离出来，并在比较简单的培养基中进行培养。植物中含有数量极为可观的次生代谢物质。据保守的估计，至2004年为止，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（1593）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，目前仍有约25%的法定药品来自植物。然而植物生长缓慢，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，罗提尔和尼克尔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。

植物细胞培养的意义：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胞培养能使以前不能进行无性繁殖的植物易于繁殖；④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。

植物细胞培养一般采用悬浮培养系统与固定化细胞培养系统两种系统。

采用悬浮培养系统有两种培养方法：①半连续培养方法，即每隔一定时间收获部分培养物，再加人等量培养基的方法；②连续培养方法，即培养若干天后连续收获培养物，同时不断补充培养液的方法。

总之，这两个系统较明显地提高了细胞的生产率，但由收获的是快速生长的细胞，其中的次生代谢物含量依然很低，看来有必要控制不同的参数，分阶段培养细胞。如前阶段营养足，加大通气，促进细胞大量生长，后阶段由于营养短缺，溶解氧供应不足导致细胞代谢途径改变，转而累积较高含量的次生物质。

细胞固定化是将细胞埋在惰性支持物的内部，或者贴附在它的表面。固定化细胞培养系统又可分为两大类：①平床培养系统，它由培养、液罐和动泵等构成，新鲜的细胞被固定在床底部由聚丙烯等材料编织成的无菌平垫上。无菌液罐被紧固定在培养床的上方，通过管道向下滴注培养液，培养床上的营养液再通过动泵循环送回中，本系统设备较简单，比悬浮培养体系能更有效地合成次生物质。不过它占地面积大，累积次生代谢物较多的滴液区所占比例不高，而且在这密封的体系中氧气的供应时常成为限制因子，经常还得附加提供无菌空气的设备；②立柱培养系统是将植物细胞与琼脂或褐藻酸钠混合，制成一个个1～2立方厘米的细胞团块，并将它们集中于无菌立柱中。这样，往下滴的营养液流经大部分细胞，亦即“滴液区”比例大大提高，次生物质的合成大为增强，同时占地面积大为减小。