第六章第一节概述高等植物次级代谢产物丰富多样，可作为食品添加剂、香料、色素、杀虫剂、化工产品等。已知天然化合物有三万多种，其中80％以上来自植物。很多有重要药理作用的天然化合物结构复杂，无法用化学合成的方法进行人工合成。通过植物细胞培养或组织培养可大规模制备原来无法大量得到的重要化合物。一、基本概念植物无菌培养包括：幼苗及较大植株的培养（植物培养）；从植物体各种器官的外植体增殖而形成的愈伤组织的培养（愈伤组织培养）；能够保持较好分散性的离体细胞或较小细胞团的液体培养（悬浮培养）；离体器官的培养（器官培养）；未成熟或成熟的胚胎的离体培养（胚胎培养）。2、悬浮培养3、细胞培养4、分生组织培养5、外植体6、器官形成7、无性繁殖8、突变体9、继代培养10、次级代谢和次级代谢产物二、植物细胞培养的发展简史40年代末至50年代，确定了腺嘌呤和生长素的比例是控制芽和根形成的主要条件之一，比例高时产生芽，比例低时生成根。60年代初，分离出植物的原生质，开发了化学成分完备的生长培养基。60至70年代中叶，开发培养基和研究培养方法。75-85年优化细胞生长和次级代谢产物形成的研究。90年代红豆杉细胞培养生产抗癌新药紫杉醇。第二节植物细胞的形态和生理特性二、结构特性三、细胞后含物和生理活性物质1、细胞后含物2、生理活性物质四、植物细胞培养的生理特性细胞团产生的原因3、所有植物细胞都是好气的，但培养时不需要很高的气液传质速率，而是要控制氧量，以保持较低的溶氧水平。4、泡沫性质不同于发酵，气泡大，黏度也大，通常要采用化学或机械方法加以控制。5、培养过程中可能会黏附于反应器壁上，电极或挡板上。第三节植物细胞培养的基本技术常用表面灭菌试剂的特点是灭菌后易于除去或容易分解的试剂，根据所处理材料对灭菌试剂的敏感性选择适当的处理时间。二、培养基及其组成1、无机盐2、碳源3、植物生长调节剂常见的植物激素有生长素、分裂素、赤霉素、脱落酸、乙烯。愈伤组织或细胞的生长和生存依赖于合成的生长素或天然生长素，可诱导特异酶类。植物组织和细胞培养物的生长过程主要取决于生长素和分裂素的比例，比值高可刺激细胞分裂，比值低则刺激细胞生长。但过量的赤霉素或酚类化合物可掩盖上述现象。对于植物培养细胞，绝大多数培养基中都必须加入一定量的生长调节剂。4、有机氮源5、维生素三、培养方法固体培养包括琼脂培养和固定化培养，优点简便易行、所占空间小；缺点是外植体或愈伤组织仅有一部分与培养基接触，培养基中产生浓度差，愈伤组织生长不平衡；外植体基部插入培养基中，该处气体交换不畅阻碍了组织呼吸正常进行，会堆积生长过程中的有害物质；在愈伤组织细胞间出现极化现象细胞群体不均一；固体培养物有时会测定一些生理生化指标。常用固化剂有琼脂、明胶、藻酸盐、羟乙基纤维素。培养温度为25度左右，常需光照。由于植物组织在培养基上生长时要不断消耗养分、散失水分和累积代谢产物，因此外植体在培养三周左右必须移至新鲜培养基上，以保持继续生长。移换一次培养基成为一次继代培养，经过一定次数的继代培养，其培养物可用于悬浮培养。第四节影响植物次级代谢产物累积的因素一、培养条件的影响1、内在因素2、两步培养法3、诱导子4、培养环境的外部因素1、内在因素（2）、培养基的组成基本培养基的各种成分是愈伤组织和悬浮细胞培养的物质基础。磷，低磷会导致次级代谢产物的累积，缺乏磷会导致生物量的大幅度降低。氮，有些植物可利用硝酸盐作为第一氮源，而有些则利用铵盐作为第一氮源，有些需要两种氮源，还有某些需要特殊的有机氮源。如天冬氨酸、尿素、酪蛋白水解物或蛋白胨。铜，作为邻及对-二酚可与抗坏血酸氧化酶活性基团的作用，是次级代谢产物累计的必要元素，还可作为非生物诱导子。碳源，自养培养的二氧化碳和异养培养的糖类，性质和数量往往对培养细胞的生物量有很大的影响。糖类对次级代谢产物的影响主要取决于所使用的糖类的种类和浓度及细胞次级代谢产物的生物合成过程，还可增强生物碱起始合成酶的活性和增加相关mRNA的浓度。2、两步培养法3、诱导子触发形成植物抗毒素信号的物质称为诱导子，能够诱导植物细胞中的一个反应，并能形成特征性自身防御反应的分子。诱导子有两种分类，一种是根据在细胞内或细胞外形成而将其分为内源性诱导子和外源性诱导子；另一种是根据其来源分为生物诱导子和非生物诱导子。生物诱导子是指植物体在防御过程中为对抗微生物感染而产生的物质，包括分生孢子、降解细胞壁的酶类、细胞壁碎片、有机体产生的代谢物。非生物诱导子是指所有不是植物细胞中天然成分但又能触发植物细胞形成抗毒素信号的物质，如重金属离子。4、培养环境的外部因素（4）、光的影响，光照时间的长短、光质、光强对次级代谢产物的累积有一定的作用。光对植物培养细胞的影响主要表现在：特殊波长的短波脉