1、植物天然產物包括初級代謝產物和次級代謝產物初級代謝產物（Primary metabolites）： 是通過初級代謝產生的維持細胞生命活動必需的物質，例如氨基酸、核苷酸、多糖、脂類、維生素等。在不同種類的細胞中，初級代謝產物的種類基本相同。次級代謝產物（Secondary metabolites）： 是通過次級代謝合成的產物，大多是分子結構比較復雜的小分子化合物，例如抗生素、激素、生物堿、毒素等。由于次級代謝產物大多具有生物活性，因此是植物代謝產物研究的重點。植物細胞培養途徑的優點：減少耕地占用面積，且不受季節、地域的限制細胞培養是在無菌密閉的條件下進行的，可以排除病菌和害蟲的影響可以通過選擇優

2、良細胞系和優化培養條件的方法得到超過整株植物產量的代謝產物通過改造生物合成途徑獲得新的有用物質有價值的植物次級代謝產物:藥用代謝產物，如紫杉醇等。天然食品、食品添加劑，如胡蘿卜素、辣椒素等。殺蟲劑、殺菌劑，如農藥噻吩烷、藍魚藤酮、粉紅魚藤酮等。飼料、精細化工等產品，如蠶養殖所需的專用植物等。1.從樹葉獲取細胞，利于資源保護（紅豆杉屬于瀕危保護植物）。2.細胞培養不受地理環境影響：地理環境、病蟲害和季節等因素的影響，可以保證產物無限、連續、均勻地生產。3.利用生物技術提高目標產物含量，實現大規模培養制備。（1）可以通過進行紅豆杉細胞的篩選，獲得超過原植株紫杉醇含量的細胞。（2）易于在生物反應器中

3、滿足最佳條件，進行大規模、高密度培養。（3）可以進行紅豆杉細胞紫杉醇代謝途徑研究，利用代謝調控使細胞定向合成有用次生代謝物。有效途徑：紅豆杉細胞培養制備紫杉醇（一）植物次級代謝產物的生物合成聚酮途徑：聚酮類化合物。 莽草酸途徑：喹啉類、異喹啉類、吡咯啶類、烏頭類、吲哚類、大環類生物堿等。甲戊二羥酸途徑（甲瓦龍酸途徑）：萜 類、甾體。 理論上，所有的植物細胞都具有一個完整植株的全部遺傳信息，因此單個細胞也具有產生其親本植株所能產生的次生代謝的遺傳基礎。但是實際上，不同取材部位的細胞產生代謝產物的能力是不同的，一些代謝產物積累與組織或器官的分化有關。因此細胞并不能像完整植株的某一部位一樣高效合成所

4、需的目的產物。因此，在進行植物細胞培養生產有價值的代謝產物時必須清楚產物的合成部位。在注意完整植株、植物的遺傳性狀的同時，還應該考慮到不同細胞的特性。要進行具有經濟可行性的細胞培養生產目標代謝產物，首先必須選出能夠比較高產量產生所需產物而且能夠快速生長的細胞株。1、細胞遺傳特性主要包括營養鹽、前體和調節因子、光照、溫度、攪拌與混合、通氣、PH等。（1）培養基、前體、調節因子培養基：一方面是保證植物細胞生物量的增長；另外一方面是要保證細胞能合成和積累次級代謝產物。普通的培養基一般僅能滿足第一方面的需要，對于第二方面的需求，必須針對具體的培養對象和目的，對培養基進行優化，從而保證最大限度地積聚目標

5、產物。2、培養條件前體：指某一代謝中間體的前一階段的物質。一般在生物合成反應的中間過程中，某一階段前的物質，都可以說是該階段物質的前體物質。 缺乏某一種前體時細胞就不能合成某一種代謝物。如果在培養基中加入外源前體將會有助于合成該代謝產物或使其產量增加。誘導子促進次生產物積累與其種類和濃度有關誘導子對南方紅豆杉細胞培養合成紫杉醇的影響誘導子適宜濃度（mM）與對照比提高產物效率（倍）M-JA0.17.0花生四烯酸0.16.5硝酸鈰胺1.05.5水楊酸0.14.5硝酸鹽0.013.0光照 光對細胞代謝產物的合成有很重要的影響。光照時間長短、光質、光強等都會對代謝產物合成和積聚產生作用。光對許多酶有誘

6、導或抑制作用。如：黃酮及黃酮類醇糖苷累積的所有酶的活性的增加是在培養物受光照，特別是子外觀下發生的。pH PH會影響培養液的滲透壓、酸堿度，酶的活性，從而影響細胞代謝。 植物細胞液體培養的pH 變化范圍在56 之間，最佳的起始pH在5.55.8 之間。如果對培養液pH進行控制，將有利于次級代謝產物的生成。氣體 與微生物不同，植物細胞培養一般需要光照，通過光合作用合成有機物，因此氧氣和CO2的含量與傳遞對培養過程影響較大。 氧的傳遞與通氣速率、培養液混合程度、培養液流變特性、氣液界面面積等因素有關；而氧的吸收與反應器類型、細胞生長速率、溫度、pH、營養組成、細胞濃度等相關。通氣和攪拌引起的流體壓

7、力易造成細胞損傷、有益氣體的散失、大量泡沫的生成等，這些均會對細胞生長和產物積累產生影響；高密度引起培養液粘度增加，造成營養吸收、氣體傳遞的抑制；反應器結構缺陷（如死角等）導致細胞粘附，引起細胞死亡，腐敗以及營養和氣體吸收限制等；對產物生物合成機制、途徑等不了解，因此很難維持最佳培養條件。3、放大過程中的影響因素培養設備：選擇或設計合適的生物反應器。培養工藝：誘導子添加、前體喂養、添加競爭途徑代謝產物抑制劑、培養條件（培養基、環境條件）優化與控制、流加培養。培養技術：固定化培養技術、兩相培養技術、兩步法培養（第1步細胞生長；第2步產物積累）。（三） 提高次級代謝產物產量的途徑利用植物細胞大規模懸浮培養為生產有用代謝產物提供了有效途徑，但是由于植物細胞容易積聚、細胞分化、剪切力敏感、代謝途徑復雜性等因素使工業規模化培養受到限制。迄今為止，只有極少量的植物