植物细胞培养生产次生代谢产物中的影响因素.docx

植物细胞培养生产次生代谢产物中的影响因素论文导读：植物细胞培养是获得植物有用代谢产物的来源。但由于许多次生代谢产物储存于液泡里。并诱导植物细胞次生代谢产物的释放。关键词：植物细胞培养，次生代谢产物，诱导，两相培养法天然药物是药物的一个重要的组成成分，它来自于植物、动物、矿物和微生物，但以种类繁多的植物为主。天然药物之所以能防病治病，其物质基础是其中所含有的有效成分，包括一系列的植物细胞次生代谢产物[1]。而目前由于环境恶化的影响，一些天然的药用植物近乎灭绝，还有一些由于生境特异，生长缓慢，人工栽培困难，加上长期以来的粗放型和掠夺性的开采，其资源已严重匮乏，自然资源已难以满足日夜增长的临床需要。因此，应用现代生物技术进行天然药用植物细胞大规模培养提取获得医疗、化妆等所需的活性成分来满足日益增长的市场需求，已在实践中得到了应用。植物细胞培养是获得植物有用代谢产物的来源。目前植物细胞培养难以工业放大的一个关键问题是生产技术成本过高，虽然实现了植物细胞的连续使用，减少由于接种量过高而产生的附加成本，缩短培养周期。但由于许多次生代谢产物储存于液泡里，释放量很少或根本不释放，限制了植物细胞培养技术在工业上的应用，同时也增加了后期分离产物的操作难度，为此如何在适当的条件下优化植物细胞的培养，并诱导植物细胞次生代谢产物的释放，就显得尤为重要。本文就此从以下方面进行综述。1.培养条件的调控1.1PH值的影响培养基的酸度对植物细胞代谢产物的分泌很重要，一些次级代谢产物是与H+通过对运方式跨膜传递的。由于细胞膜两侧的PH值差控制对运的方向，因此当培养基中的PH值降低时，即培养基中的H+离子浓度升高时，就会促使次生代谢产物向胞外运输，而H+会向胞内运输。如降低培养基的PH值，可有效提高大麦细胞释放七叶氰；高山红景天细胞红景天氰的释放实验也得到同样的效果[2]。因此，在植物细胞培养过程中，通常PH作为一个重要的参数被控制在一定的范围内，植物细胞培养的适宜PH值一般为5-6。但PH改变引起次生代谢产物的外分泌并不适用所有的物质，如长春花细胞中的阿吗碱的释放并未因为培养基的酸化而增加，可能阿吗碱是以结合态被牢固束缚于液泡中，不易透过液泡膜，因此单纯的扩散调控不能促其释放[3]。1.2培养基的成分的影响1.2.1激素激素对植物细胞的生长和代谢物质的产生有重要作用。它可以分为两大类：植物生长素类，有2，4-D（二氯苯氧基乙酸）、IAA（吲哚乙酸）、NAA（萘乙酸）等；细胞激动素类有BA（苄基腺嘌呤）、动力精和玉米素等。有报道表明，激素可能参与代谢物质的运输调控机制，如细胞培养中，当NAA与BA联合使用时，可见小檗碱的分泌，当2，4-D代替NAA时，则没有分泌小泡的形成[4]。1.2.2离子细胞代谢过程中产生的氧化酶能分解某些分解出来的次生代谢产物。但如加入某些离子抑制这些氧化酶的活性，则可得到较高水平的次生代谢产物。如在埃及豆悬浮培养物中加入Mn2+,抑制了胞外过氧化物酶的活性，可检测到较高水平的紫檀素外泌[5]。1.3其他培养条件1.3.1温度温度对植物细胞生长及二次代谢产物生长有重要的影响。通常植物细胞的培养采用25℃。1.3.2通气通气是细胞液体深层培养重要的物理化学因子。好氧培养系统的通气与混合及搅拌是相互关联的。通常500ml的三角瓶内装80-120ml的植物培养液较适宜。当然，气液传质还与瓶塞的材料有关：从溶氧速率考虑，以棉花塞最好，微孔硅橡胶塞次之，铝铂塞最差。1.3.3光光对植物有着特殊的作用。光照射条件不仅通过光周期、光质量（种类、波长），而且通过光照量（光强度）的调节来影响植物细胞的生理特性和培养特性。光调节着细胞中关键酶的活性，有时光能大大促进代谢产物的生成，有时却起着阻碍作用。1.3.4细胞龄在培养过程的不同时期，细胞的生理、生长状况与物质能力差异显著。而且，使用不同细胞龄的种细胞，其后代的生长与物质生产状况也会大不一样。通常，使用处于对数生长后期或稳定期前期的细胞作为接种细胞较为合适。1.3.5接种量在植物细胞培养中，接种量也是一个影响因素。在再次培养中，往往取前次培养液5-20﹪作为种液，以接种细胞湿重为基准，其接种浓度为15-50g（湿细胞）/L。由于接种量对细胞产率及二次代谢物质的生产有一定的影响，故应根据不同的培养对象通过试验，确定其最大的接种量[6]。1.3.6剪切力植物细胞对剪切力的反应程度与剪切力大小密切相关。当剪切力强度在植物细胞所能承受的临界范围内时，可保持它们正常的生长和代谢活动；当超过临界范围时，即使细胞不会溶解和死亡，细胞也会出现生长停滞或退化等现象[7]。2.运用理化方法获得理想代谢产物2.1运用聚乙二醇（PEG）PEG常用作细胞的保护剂，它可以与细胞表面物质形成共价交联，使细胞活性得到保护。因此一定浓度的P