| 单词 | 植物细胞大量培养 |
| 释义 | 【植物细胞大量培养】 拼译：large scale culture of plant cells 植物细胞大量培养是把植物细胞放到一个大型反应器中给与合适的条件进行培养，以获得各种产品的一门跨学科技术。它与传统的人工栽培相比具有以下特点：不受地理、土壤、气候以及自然灾害的影响；得到的产品无菌、无虫、无农药残留；通过改变培养条件和细胞系筛选，可以大大提高有用物质的产率，不仅节约能源，还可以减少占用的耕地面积；可以进行特定的生物转化反应，探索新的合成路线和获得新的有用物质。 1956年，美国鲁蒂恩(J．B．Routien)和尼克尔(L．G．Nickell)首次提出从植物细胞培养物合成天然产物的专利，试图摆脱自然条件的限制，在人工控制条件下，利用植物细胞大量培养、生产各种药物。1959年，图勒克(W．Tulecke)和尼克尔首次用20L的硫酸瓶进行蔷薇茎段的细胞大量培养。1967年，考尔(B．Kaul)和斯塔巴(E．J．Staba)采用搅拌式发酵罐对小阿米进行细胞大量培养研究，并从培养物中得到第一个药用成分呋喃色酮，其含量占细胞干重的0．31%。1976年在原联邦德国召开第一届国际药用植物细胞与组织培养会议，使植物细胞大量培养的研究出现了新的热潮，加之当时微生物发酵技术进展迅速，各种各样的生物反应器如气升式的、气泡柱式的反应器相继得到广泛应用，更促进了此项研究的进展。1983年，日本三井石油化学工业公司正式宣布用两步法大量培养紫草细胞得到的紫草素作为染料和药物进行工业化生产。1984年，日本钟纺公司出售应用这种紫草素生产的“生物口红”，成了第一个通过细胞大量培养方法获得的商品。1988年，日本又成功地销售一种加入人参培养细胞抽提物的葡萄酒。在这一领域进展较快的还有英国、德国、美国、法国、荷兰等国，有近50多种植物进行了大量培养研究。中国在1980年以后开始应用细胞大量培养技术生产有用化合物，主要集中在一些名贵的中草药，如人参、三七、黄连、西洋参、三分三、紫草等，培养细胞中有用成分的含量大多接近或超过原植物，药理试验表明，培养细胞与栽培的生药基本相同。目前，在植物细胞大量培养的全过程尚有以下几个环节需进一步革新和完善：(1)植物细胞在生物反应器(或者称大量培养装置)中生长缓慢、代谢率低，其原因，一是植物细胞加倍时间长，常常为20～60h；二是细胞在生物反应器中常常聚集成团块，很难在培养液中达到高细胞密度，由于细胞生长缓慢，致使培养周期长，不仅增加成本，还增加污染的可能性。(2)植物培养细胞中有用成分含量一般都比较低，其原因常常被认为是培养细胞的形态分化或形成有用产物的某一特定条件受到抑制，其化学特性也随之丧失，解决的办法是不断筛选高产细胞系进行器官培养以及进行次级代谢调控的研究。(3)由于植物细胞抗切变能力低，使得植物细胞在生物反应器中尚未达到一定的生长量就解体了，而不能保证有用物质的产率，因此，有必要研制适合于植物细胞生长的生物反应器以及选择优良的细胞系，抗切变力大小也应作为筛选高产细胞系的条件之一。(4)植物细胞在生长后期分泌大量的多糖和蛋白质，使培养物发粘，细胞被气泡、蛋白质和多糖混合的泡沫所包围，逐渐在生物反应器顶上形成一层覆盖物并越积越厚，但尚无理想的方式来防止泡沫的形成，应用消泡剂常常会抑制植物细胞的生长。(5)在大量培养过程中，每一细胞系都会有其合适的接种量，接种量决定于植物培养细胞开始生长所需时间，植物细胞的生长有其最低密度效应，如果接种量低于某一临界值，接种后的细胞生长将会很慢。(6)大量培养的后处理。后处理的具体内容包括：生物反应器的清洗、维修，有用成分的提取、分离。对于细胞培养物，有的有用成分分泌到培养液中，有的却贮存于细胞内的液泡或其它细胞器中，因此，后处理应根据其具体的情况而定。植物细胞大量培养分为若干培养系统。成批培养，是一种封闭式的培养系统，培养部分既不能进入也不能出去，它含有固定的体积，当一种必需的营养成分耗尽时，细胞即停止生长，大多数植物细胞均多采用成批培养系统培养。半连续培养，被认为是一种具有定时进出装置的开放型的成批培养系统，每隔一段时间收获一部分培养物，然后加入新鲜培养基，通过调节收获的数量和次数来保持细胞数量的恒定；由于不时加入新鲜的培养基，因此可以在较长时间内使培养细胞处于对数期生长。连续培养系统以一定的速率不断收获培养物，并不断补充新鲜的培养基，常常被分为封闭式的、开放式的和同步连续化培养三种类型。固定植物细胞培养系统，用来培养有用成分分泌到胞外的细胞系。植物细胞大量培养的目标是实现产品的工业化生产，人们已看到了它的广阔前景，少数几种产品已实现商品化生产，但大多数仍处于实验室阶段，还有为数众多的具有重要经济价值的植物未能进行植物细胞大量培养的研究。因此，应加快适合于植物细胞大量培养的生物反应器的研制，了解有用物质的代谢机制和规律，扩大培养植物细胞的种类，探索最优化的培养条件和筛选高产细胞系。【参考文献】：1 Tulecke W,Nickell L G. Science, 1959,130:863 ～ 8642 Kaul B,Staba E J. Plant Med, 1967,15 :145～1563 Lee J M. Enzyme Microb Technnol, 1986,8:260～2654 Zhou L, Zheng G. Chin J Biotech, 1990,6:279 ～ 2855 ZhouL, Zheng G P.quinquefoliura. Chin J Bot,1991,3:161 ～165(中国科学院昆明植物研究所周立刚硕士撰；郑光植审) |
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