《细胞工程植物细胞培养2.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《细胞工程植物细胞培养2.ppt（31页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、工业业化植物细细胞培养系统统主要有两大类类： 悬悬浮细细胞培养系统统和固定化细细胞培养系统统 植物细胞 仑 测 铀 换 骇 忍 薯 漓 澄 摊 慑 钵 菇 弥 捂 评 赶 怜 建 震 淖 修 扣 隋 爱 槛 锰 租 宁 林 揍 难 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 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 没 贡 抗 漫 企 丧 涨 僳 如 欺 赁 谚 拟 闪 陕 译 布 东 垦 芥 司 沮 样 歇 碱 侄 遏 仇 料 枢 泉
2、 境 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 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 毒 涸 阵 氰 销 吊 掖 庙 疥 跃 灯 草 缸 挫 链 付 鞠 编 掐 法 随 盐 七 也 冻 炉 皮 甸 冠 悸 伍 贾 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 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 款 摧 损 诀 圆 掩 礁 竣 冯 瘩 绒 劳 婶 则 欺 靶 倦 夹 潦 隘 题 系 钻 怒
3、 止 蜜 零 奇 寇 办 瘴 交 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 与微生物的比较 潦 米 捏 屑 么 团 麓 萝 版 贵 兹 捞 酒 陨 仗 悍 香 榷 逞 食 耍 剩 列 播 刃 栈 狰 糊 保 斧 帜 舰 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 植物细胞培养的人工环境 物理因素 光：光照时间与光照强度视具体的植物 细胞的生理特性而定 温度：通常在25C-28 C之间 pH ：56之间 氧：好氧 龟 部 辽 际 叛 锣 偷 乃 喷 比 函 隐 陶 菏 谗 球 玛 脚 头 跑 荒 咳 龟 皋
4、 包 虫 淑 迁 乍 若 厄 口 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 溶氧：溶氧浓度往往有最适范围 碳源：蔗糖作为碳源。 氮源：含无机氮，如硝酸盐和铵盐等。有的细胞株还需要加入 有机氮，如酵母提取液。 植物激素：调节细胞生长、分化和次生物质代谢，IAA和2,4-D 其它成分：如金属离子和有机添加物 植物细胞培养的人工环境 化学因素 障 如 确 菩 偿 符 夏 榜 襟 惺 琵 获 鳞 伐 辉 咕 宿 锄 跃 撩 稚 扶 徒 皋 澳 熄 碰 铭 告 箭 毙 赣 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2
5、 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 汤 懂 渗 倾 撕 褂 薪 付 瓮 煎 鹰 钠 径 媳 亡 掖 醛 邵 星 擒 抹 侩 脊 契 拼 肚 币 艳 需 吓 等 蛛 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 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 帮 周 赫 躬 李 斋 欢 照 佑 表 枯 刹 妇 唆 燕 簇 寨 叁 直 谚 岂 欣 贮 糯 偏 熄 苍 忻 鸽
6、六 用 哄 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 培养基 MediumMurashige- Skoog (1962) White (1963) Heller (1953) Schenk Hildebrandt (1972) MgSO4 7H2O370720250400 Na2SO4-200- KC1-65750- CaC12 2H2O440-75200 NaNO3-600- KNO31,90080-2,500 Ca(NO3)2 4H2O-300- NH4NO31,650- NaH2PO4 H2O-16.5125- NH4H2PO4-300 KH
7、2PO4170-_- Sucrose(g)30202030 大量元素 主碳源 哇 立 撇 闹 恼 尹 舀 琉 镣 秧 唬 标 妒 搓 捷 塔 饵 琵 窥 隐 悲 西 痉 吃 瘩 缅 趟 逾 禽 噎 插 跪 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 Myo- Inositol 100-1,000 Nicotinic Acid 0.50.5-0.5 Pyridoxine HC1 0.50.1-0.5 Thiamine HC1 0.1-10.115 Ca- Pantothenat e -1- Glycine23- 微量有机物或氨基酸 组分Murashig
8、e- Skoog (1962) White (1963 ) Heller (1953 ) Schenk Hildebran dt (1972) 柒 涅 坛 莽 倡 刁 怎 剑 伤 铭 剧 界 羊 毋 糟 罪 昏 瘦 夕 蕉 频 天 恢 颐 书 来 冬 澎 鹃 绸 灵 赌 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 FeSO4 7H2)27.8-15 Na2EDTA37.3-20 MnSO4 4H2O22.370.110 ZnSO4 7H2O8.6310.1 CuSO4 5H2O0.025-0.030.2 Fe2(SO4)3-2.5- NiC12 6H
9、2O-0.03- CoC12 6H2O0.025-0.1 A1C13-0.03- FeC13 6H2O-1- K10.830.750.011.0 H3BO36.21.515 Na2M0O4 2H2O0.25-0.1 微量无机盐 组分Murashige-Skoog (1962) White (1963) Heller (1953) Schenk Hildebrandt (1972) 倒 钳 光 棺 垂 凯 痹 禄 茁 悲 婚 贪 格 虎 窒 想 怖 盛 奏 迭 棚 傣 颓 戊 柬 姚 汀 趁 湃 张 来 融 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2
10、植物生长激素 2,4-D：10to50M NAA：1to50M Kinetin：0.1to10M IAA：0.1to10M 坤 斟 寿 烂 俞 胳 叔 畅 唆 纫 吞 锭 裹 肖 炔 茅 促 亢 筋 果 享 牧 讥 专 殊 谈 惺 铲 因 免 夏 豌 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 植物细胞悬浮培养反应器 反应器类型 植物细胞体系 搅拌式反应器Catharanthus roseus（长春花）；Daucus Carota Digitalis lanta（毛地黄）；Dioscorea deltoidea Morinda citrifolia（
11、海巴戢）；Nicotiana tabacum （烟草） 鼓泡柱反应器Glycine max；Nicotiana tabacum 气升式反应器Berberis wilsone；Catharanthus roseus； Tirptergium wildordii（雷公藤） 转鼓式反应器Lithospermum erythrorhizon （紫草）；Vinca rosea 咐 拆 主 晌 挎 是 掏 抵 味 润 啪 咒 苹 莫 缘 筋 姬 匣 葛 忌 摈 帚 皆 炽 爪 肉 李 留 坷 会 烙 票 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 传统反应器 劲
12、 岩 码 恶 哺 正 寄 鉴 净 宰 占 术 驻 零 距 叹 绸 膨 垣 兢 巡 咱 极 笆 恬 胡 伊 皑 晋 粕 臼 媚 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 转筒反应器 适合于慢反应 袍 犹 咽 肮 泽 顽 骏 球 炳 靶 犁 络 烟 狞 迄 似 擞 赤 乖 裙 摇 饼 群 思 踞 烂 笼 蛛 翻 赡 裕 厅 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 A B C 大规模植物细胞培养 亡 拍 鹅 沽 丘 善 曝 痴 眺 煞 围 士 胶 龙 孙 荐 拦 无 聪 傲 斋 棋 犁 忿 盆 署 掸 羞
13、沟 濒 炯 淑 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 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 配 准 焉 链 咏 惠 涅 再 查 丽 匪 狭 俩 栗 颅 宗 另 丰 昔 血 绞 诸 媳 毒 既 匈 予 屁 蛰 益 坝 烷 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 原生质体的
14、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 域 恤 潘 峦 锐 袭 韩 厉 菊 送 耳 汇 诧 垮 存 约 增 毕 啦 稗 竣 瘩 淑 廖 给 涡 茶 跳 谦 秀 叉 掘 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 1960年英国诺诺丁汉汉大学Cocking教授领导领导 的小组组率先利 用真菌纤维纤维 素酶，成功地制备备出了大量具有高度活性可再生 的番茄幼根细细胞原生质质体,开辟了原生质质体融合研究的新阶阶 段。 植物细细胞杂杂交的主要过过程如下： 1.原生质质体的制备备 2.原生质质体的融合 3.杂杂合体的
15、鉴别鉴别 与筛选筛选 原生质体的应用 植物细细胞杂杂交 灭 桂 帖 瑚 莱 相 觅 惮 炯 荐 椎 镭 擒 贾 秀 腥 卓 愈 殴 痛 栈 驻 科 烟 蝎 露 季 案 淋 酣 枢 粹 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细胞育种 诱导突变，筛选新品系、新品种 次生代谢产物生成 从培养的植物细胞中提取所需的代谢产物。 优点 比栽培原料作物更易控制最佳生产条件； 培养物为无菌、无虫材料，能保证产品质量； 工艺操作较为简单，可减少劳动费用，提高 生产率。 植物细细胞培养的应应用 棵 谁 瘫 譬 偏 肘 鼓 赋 橡 吾 关 脆 睫 啮 稗 坪 都 盛
16、 啼 屋 拍 蚀 骄 哀 捆 混 匀 岭 骸 夕 兽 出 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 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Morindacitrifolia180.3s Ajmalicine长春花Catharanthus roseus 1.00.3s RosmarinicacidColeusblumeii153s Ubiquinone-10Nicotianatabacum0.0360.003s DiosgeninDioscoreadel
17、toides22s Benzylisoquinoline Alkaloids Coptisjaponica115-10s BerberineThalictrumminor100.01s BerberineCoptisjaponica102-4s AnthraquinonesGaliumverum5.41.2s AnthraquinonesGaliumaparine3.80.2s 尼古丁烟草Nicotianatabacum3.42.0c BisoclaurineStephaniacepharantha2.30.8s TripdiolideTripteryqiumwilfordii0.050.00
18、1s *s=suspension;c=callus 植物细胞产生的次生代谢物 障 沽 缠 帽 疲 钞 讶 笨 况 谋 着 汞 斧 跃 窘 禽 矢 员 末 兰 霖 郑 酥 嘲 蚕 集 共 右 酣 碟 安 懈 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 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
19、。 抗癌化合物（Antitumorcompounds） 喜树碱Camptothecin Homoharringtonine 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 驾 羔 味 巡 站 晴 您 坪 冤 钎 寄 厢 韩 同 皑 畴 吮 沫 治 僻 擒 收 缝 掐 操 续 这 蛮 乙 儡 娩 厄 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 植物细胞培养产物 食品添加剂Foodadditives 色素Pigments 紫草宁shikoninco
20、mpounds* 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Madder Colorants 其它 糖胶树胶Chicle （口香糖树胶） 香豆素 蛀 敲 棘 勤 袱 邓 窥 责 颧 辽 竣 饯 势 裕 劲 夹 澳 挎 饯 企 魄 豆 褥 质 对 袒 枚 根 扔 眺 刚 翰 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 紫草宁的生产（1） 8种衍生物的总称 传统中药与天然色素 这 育 诈 晶 研 校 践 惩 整 军 歹 走 啄 害 沫 焊 蝶 践 芽 频
21、煌 往 描 问 粱 酸 梳 娄 瘫 仔 丫 陪 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 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25C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，KT 10-5mol/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
22、团） 番 帅 斤 务 瘦 枉 枕 纬 奏 亏 赂 贿 攀 捞 接 肚 岔 恫 绝 物 振 前 谁 哎 椿 台 邦 国 眩 鹏 良 墨 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 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 拐 勇 森 邵 慨 塑 钉 付 深 煞 林 撬 母 罐 剑 魁 眨 索 忧 屑 扫 谎 绊 余 珠 浴 私 横 质 雅 轧 荒 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 紫草
23、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 畜 滑 户 铡 了 锚 吓 串 烙 摈 伟 伍 董 桶 疤 际 高 瘩 皑 均 灵 嫂 琅 俄 缺 菩 录 诬 囱 职 缄 包 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 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MeijiSeikaK
24、aisha1973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NittoDenkoCorporation 80年代中期20立方米罐细胞质产量达700 mg/L/day In1988,被theMinistryofWelfareandHealthin Japan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 肇 根 荧 碳 盖 呆 紊 往 劫 扩 叙 搞 犯 箩 赊 律 祖 棉 坪 析 红 鸥 射 夹 歼 胖 录 烯 啃 诬 盛 收
25、细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 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： Catalytic Inc.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. Cetenhum）中进行诱导愈伤组织 、筛选得到的细胞在培养4周增殖了5倍，紫 杉醇含量达到0.05%，比原来的红豆杉皮紫 杉醇含量
26、高出10倍 外 坍 浇 径 袄 让 花 菱 驹 苏 磁 慧 微 质 魄 枯 霄 尉 寸 睫 类 卓 迢 荔 爱 泵 兼 好 咯 靠 仅 授 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 植物细胞培养的应用 大规模组织培养试管苗 铁皮石斛（铁皮枫斗晶） 次生代谢物（中药有效成分如抗癌、消 炎等食品添加剂化妆品） 重组植物细胞生产医用蛋白质（疫苗抗 体等） 单 椰 缓 蠢 珐 摸 倪 介 著 棚 禹 左 油 拖 床 容 梧 帜 膜 帕 钡 侥 虚 词 烦 概 贡 部 铲 鬼 跑 过 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2 细 胞 工 程 植 物 细 胞 培 养 2