1、植物細胞的兩相培養技術生態學2012級楊智博 學號 12050021026次生代謝產物 次生代謝產物是由次生代謝產生的一類細胞生命活動或植物生長發育正常運行的非必需的小分子有機化合物。 目前應用植物培養技術生產的植物次生代謝產物達百種以上。 藥物如喜樹堿、青蒿素、紫杉醇等。 油料如豆蔻油、春黃菊油等； 調味劑如胡椒、留蘭香等。兩相培養技術的原理 兩相培養(two一phaseeuzture)是指在植物細胞培養體系中加入水溶性或脂溶性的有機化合物,或者是具有吸附作用的多聚化合物,使培養體系由于分配系數不同而形成上、下兩相,細胞或組織在其中一相中生長并合成次生代謝物,這些次生代謝物又通過主動或被動運

2、輸的方式釋放到胞外，并被另一相所吸附。有機相水相優點：由于產物的不斷釋放與回收,減少由于產物積累在胞內形成的反饋抑制,有利于提高產物含量,并有可能真正實現植物細胞的連續培養,從而大大降低生產成本。成功關鍵： 1. 產物必須釋放到培養液中； 2.合適的有針對性的吸附相。 對于次生代謝物屬外泌型的培養細胞而言,建立兩相培養后,培養液中的產物可以直接轉移到吸附相中。而對一些貯藏在胞內的次生代謝物,如何促使其釋放到胞外,則是建立植物細胞兩相培養必須解決的問題之一。促使產物釋放的方法 （1）變溫處理。通過培養溫度的調控,使細胞生活力在一定程度上喪失,可促使次生代謝物釋放,在恢復到正常溫度后,細胞生活力仍

3、可以保持原有的水平。 （2）改變培養基成分。通過增加或減少培養基中某一成分的含量,或添加一些化合物,也有比較好的效果。 （3）物理刺激。通過外加電場或超聲波等物理方法可以改變細胞膜的通透性,從而達到產物釋放的目的。 (4)化學滲透。加入二甲基亞礬等化學物質處理培養細胞也有一定作用,但這些物質對細胞活力一般都有較大的負作用。 (1)吸附相對培養細胞不會產生毒害作用,對細胞生長無影響或影響甚微。 (2)兩相能比較容易地分離。 (3) 吸附相能特異性地吸附某些次生代謝物,而不會吸附培養基的有效成分。 (4)吸附相能耐高溫消毒,或能通過其他無菌方式加入培養體系中,并能重復使用。 吸附相一般應滿足以下幾

4、個條件： 兩相培養技術目前已應用于不少植物培養細胞。所加入的吸附相種類雖然較多,但根據其在水相中的溶解狀況及分布的不同,大致可分為以下三類:(l)水溶性兩相系統 是指在培養體系中加入易溶于水的化合物。該系統的優點是兩相易于混合,且兩相中均含有較多的水,因此有利于細胞的生長,并能將營養物質、代謝產物、蛋白質以及整個細胞非均勻地分布于兩相之中。 該系統最初應用于蛋白質分離、乙醇發酵以及微生物細胞培養等方面。(2)脂溶性兩相系統 該系統適用于一些脂溶性次生代謝物的回收。目前應用較多的有以下三種: 1.正十六烷。該化合物最大特點是對細胞無毒害。例如在紫草培養物中用正十六烷提取紫草素。可使產量提高7倍多。 2.Miglyol。含有8-10個碳的脂肪酸的甘油三酸醋,主要用于一些揮發性的次生代謝物(如單菇類化合物)的回收。 3.全氟化合物。該類化合物對細胞生長無影響,但由于其比重大,難 于在水中移動,因此吸附次生代謝物的效果不太理想,不過加入該類化合物后可以改善培養細胞氧的傳遞效果。(3)固一液兩相系統指在培養體系中加入固體吸附相,主要有以下三種:1.活性炭。一般選用直徑在2-3mm的活性炭顆粒,這樣便于以后細胞與活性炭之間的分離。2.RP-8。一種孔徑在40-60mm