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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

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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