植物细胞悬浮培养的基本条件与影响因素有哪些？

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2024/01/12 16:55

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植物细胞悬浮培养的基本条件与影响因素有哪些？

植物细胞悬浮培养是一种常见的细胞培养技术，目前已广泛用于生产次生代谢物，如多糖、皂苷、生物碱、黄酮类及多酚等物质。

一、什么是细胞悬浮培养？

植物细胞悬浮培养是指植物细胞或小的细胞聚集体在液体培养基中，于摇床上进行悬浮培养。这些细胞或小的聚集体来自愈伤组织，某个器官或组织，甚至幼嫩的植株，通过物理或化学的方法进行分离而获得。

与传统的整株材料相比，植物细胞悬浮体系由于其分散性好、细胞形状及细胞团大小大致相同，而且生长迅速、重复性好、易于控制等有利因素，被广泛用于生理学、细胞学、生物化学、发育生物学及遗传学、分子生物学的研究。

二、植物细胞悬浮培养的基本条件

一个成功的细胞悬浮培养体系必须满足以下3个基本条件：

1、悬浮细胞培养物分散性好，细胞团较小，一般由几十个以下的细胞组成，但很少有完全由单细胞组成的悬浮细胞系。

2、均一性好，细胞形状和细胞团大小大致相同，悬浮系外观为大小均一的小颗粒，在倒置显微镜下观察为体积和形状大致相同的细胞团。

3、生长速度，悬浮细胞的量一般2~3d甚至更短时间便可增加1倍。

因此，在进行大规模生产之前，必须先使愈伤化的细胞能最大程度的分散，再从中筛选出增殖速度快和含有用成分高的细胞株。

为了从愈伤组织获得单细胞和小的细胞集合体，必须首先获得疏松的愈伤组织。从继代培养的愈伤组织中挑选质地疏松、色泽淡黄、表面呈现颗粒状的愈伤组织，接种于含有培养液的三角瓶中（通常溶液占培养瓶体积1/3左右），用镊子夹碎至比较均匀的小颗粒，置于摇床内进行悬浮培养，1周后用200目不锈钢滤网过滤，除去大的细胞团，加入新鲜培养基开始继代培养。

三、植物细胞悬浮培养的影响因素

1、初始接种量对悬浮细胞生长的影响

悬浮细胞的生长具有群聚效应，细胞密度太低，悬浮细胞生长缓慢；细胞密度过高时，细胞生长速度过快，细胞液泡变大，悬浮细胞容易积累有害物质，不利于悬浮细胞系的建立。

只有密度合适，才能促进细胞生长，利于培养物的分散，形成细微的细胞团颗粒，建成胚性细胞系。所以悬浮细胞系在继代培养过程中，初始接种量以40ml的液体培养基加入1.5g左右的培养物为宜。

2、不同激素浓度对悬浮细胞生长的影响

激素是影响细胞状态的重要调控因素，不含2,4-D的培养液完全不能建立悬浮细胞系。过低浓度的2,4-D则不利于悬浮细胞系的分散，高浓度2,4-D虽然能促进悬浮细胞的分裂，但是细胞液泡化，内含物少，不利于体细胞胚胎的发育。激素种类和配比对于培养细胞的生长和次生代谢物含量的增殖都有极大的影响。

3、蔗糖浓度对悬浮细胞生长的影响

在组织培养中，蔗糖不仅是植物赖以生长的重要碳源，而且也是渗透压调节剂，因而起着十分重要的作用。例如在草莓的悬浮培养过程中发现，在0~30g/L时，随着蔗糖浓度的增加，细胞增殖倍数呈上升趋势；30g/L时，细胞的增殖倍数最大；蔗糖浓度超过60g/L，细胞增殖倍数呈明显的下降趋势。

4、不同附加物对悬浮细胞生长的影响

水解酪蛋白、酵母提取物、椰乳、麦芽提取物等有机附加物有利于离体培养的植物组织和细胞的生长，比加入单一的氨基酸更好。在建立禾本科植物胚性细胞悬浮系的尝试中，人们对水解酪蛋白、酵母提取物、椰乳等的作用进行了研究，多数结果表明这些有机添加物的确可以促进胚性细胞悬浮培养物的生长、增殖，并可以提高其胚胎发生能力。

5、细胞悬浮培养与pH值

培养过程中悬浮系有最适的pH值，例如在水稻悬浮细胞培养中发现，pH值为6.0时，培养基中生长的细胞密度增长较快，并且其鲜重增加了4.4倍。不过，培养过程中悬浮细胞系的生长速率及pH值也常发生变化。

6、悬浮细胞系的继代周期

悬浮培养细胞的生长曲线能为细胞继代周期的确定提供重要的参考数据，根据悬浮培养细胞的生长曲线来判定继代培养的周期，得以及时更换悬浮培养液，稳定悬浮系。

四、结语

植物细胞悬浮培养技术研究已经取得了许多优异成绩，不仅揭示了高等植物细胞方面的重大理论问题，而且在实践中已被广泛地应用到作物品种改良、工业化生产次生代谢产物等一些研究和生产领域。

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