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1、第五章 植物细胞工程制药,第一节 概 述,基本概念,植物细胞工程 植物组织和器官培养 植物细胞培养 外植体（explant） 愈伤组织（callus） 继代培养（subculture） 次级代谢产物和次级代谢,植物细胞工程：以植物细胞为基本单位，应用细胞生物学、分子生物学等理论和技术，在离体条件下进行培养、繁殖或人为的精细操作，使细胞的某些生物学特性按人们的意愿发生改变，从而改良品种、制造新品种、加速繁育植物个体或获得有用物质的一门科学或技术。,植物组织和器官培养：在无菌和人工控制条件下（培养基、光照、温度等)，研究植物的细胞、组织和器官以及控制其生长发育的技术。 植物细胞培养：利用单个植物细
2、胞进行液体或固体培养，诱导其增殖及分化的技术。,外植体（explant）：用于植物组织（细胞）培养的器官或组织（的切段），植物的各部位如根、茎、叶、花、果、穗、胚珠、胚乳、花药和花粉等均可作为外植体进行组织培养。,愈伤组织(callus）：由外植体组织增生的细胞产生的一团无定型的疏松排列的薄壁细胞。,Each “callus” is a cluster of cells that start differentiating as they grow in a special medium.,继代培养（subculture）：愈伤组织在培养基上生长一段时间后，营养物枯竭，水分散失，并已经积累了一
3、些代谢物，此时需要将这些组织转移到新的培养基上。,次级代谢产物特征：,有明显的分类学区域界限 其合成需在一定的条件下才能发生 缺乏明确的生理功能 是生命的多余成分,次级代谢：特殊蛋白质内源化合物的合 成、代谢及分解作用的综合体现。,第二节 植物细胞的形态 及生理特性,植物细胞的形态,植物细胞的结构特征,植物细胞,细胞壁,原生质体,细胞质,细胞核,液泡,原生质,植物细胞的主要生理活性物质及 其他化学成分,后含物 系储藏物质或废弃物质，分布于液泡内，如糖类、盐类、生物碱、苷类、有机酸、挥发油等 生理活性物质 对细胞内生化代谢和生理活动起着调节作用，如酶、维生素、植物激素和抗生素等,植物细胞培养的特
4、性,植物细胞较微生物细胞大得多，有纤维素细胞壁，细胞耐拉不耐扭，抵抗剪切力差 培养过程生长速度缓慢，易受微生物污染，需用抗生素 细胞生长的中期及对数期，易凝聚成团块，悬浮培养较难 培养时需供氧，培养液黏度大，不能耐受强力通风搅拌 具有群体效应，无贴壁依赖性及接触抑制性 培养细胞产物滞留于细胞内，且产量较低 培养过程具有结构与功能全能性,第三节 植物细胞培养的基本技术,植物材料的准备,培养基的组成,植物激素 是指植物代谢过程中自身形成的植物生长调节剂，在极低浓度时即能调节植物的生长和发育过程，并能从合成部位转运到作用部位而发挥作用。迄今为止，已发现植物组织中可形成五种植物激素，即生长素、分裂素、
5、赤霉素、脱落酸和乙烯。,培养方法,植物细胞培养,固体培养,液体培养,琼脂培养,固定化培养,摇瓶悬浮培养,反应器 大规模培养,分批培养,半连续培养,连续培养,植物细胞大规模培养多采用悬浮培养方 式，这主要是其具有以下优点 ：,可以增加培养细胞与培养液的接触面，促进营养的吸收 可带走培养物产生的有害代谢产物，避免高浓度积聚对细胞的伤害 保证良好的混合状态，从而获得良好的气体传递效果,第四节 影响植物次级代谢产物 积累的因素,生物条件 外植体、季节、休眠、分化等 物理条件 温度、光（光照时间、光强、光 质）、通气（O2）、pH和渗透压等 化学条件 无机盐（N、P、K等）、碳源、植物 生长调节剂、维生素、氨基酸、核 酸、抗生素、天然物质、前体等 工业培养条件 培养罐类型、通气、搅拌和培养 方法等,第五节 植物细胞培养的生物反应器,机械搅拌式 鼓泡式 气升循环式,