植物組織培養(yǎng)及其在中草藥研究中的運(yùn)用

植物組織培養(yǎng)及其在中草藥研究中的運(yùn)用

植物組織培養(yǎng)（Plant

Tissue Culture）是應(yīng)用無菌培養(yǎng)的方法培養(yǎng)植物的一個離體部分，也即是一種將自然環(huán)境中分離出來的植物細(xì)胞或組織放入含有合成培養(yǎng)基的瓶中，在無菌條件下使之生長或發(fā)育的方法。這項(xiàng)工作自動控制50年代后期至今巳取得了很大的進(jìn)展，如誘導(dǎo)培養(yǎng)胡蘿卜的體細(xì)胞分化成完整植株，由曼陀羅的花藥培養(yǎng)形成了單倍體的植株。

從而證明了植物每個體細(xì)胞都有形成整體植物的潛在能力，如植物細(xì)胞具有“全能性”，在離體培養(yǎng)的一定條件下能誘導(dǎo)其分化器官和再生成植株。70年代以后有關(guān)植物原生質(zhì)體培養(yǎng)和體細(xì)胞雜交的研究得到了很訣發(fā)展，如煙草、曼陀羅、顛茄、胡蘿卜、油菜等能從其原生質(zhì)體經(jīng)培養(yǎng)再生分化長成胚或完整的植物，利用原生質(zhì)體融合已經(jīng)能使煙草屬和矮牽牛屬的雜種細(xì)胞增殖分化成雜種植株。

因此，運(yùn)用組織培養(yǎng)方法可以在比較簡單易觀察的條件下研究細(xì)胞、組織或器官的繁殖、生長和分化，以及各種外界因素對它們的影響，從而為解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和藥物生產(chǎn)中的某些問題開辟了廣闊的前景，目前已有若干重要成果應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中，一為營養(yǎng)繁殖系的快速繁殖，如以甘蔗為例，原來每畝要用蔗種0.5～1噸，用組織培養(yǎng)快速繁殖的幼苗進(jìn)行栽培可節(jié)省大量蔗種。又如貝母繁殖率非常低，而用組織培養(yǎng)分化出的三個月左右的鱗莖，其大小就相當(dāng)于用種子繁殖二年生的鱗莖，另一為藥物和生物制品的工業(yè)生產(chǎn)，藥用植物的有效成分一般都從植物體提得，其產(chǎn)量和質(zhì)量難免要受到植物的遺傳性、生長條件、收獲時間及貯藏和運(yùn)輸?shù)纫蛩厮绊?，如果能采用類似培養(yǎng)微生物產(chǎn)生抗菌素的方法生產(chǎn)有效成分，就可克服這些缺點(diǎn)，這對生長條件要求嚴(yán)格、生長緩慢、產(chǎn)量低、價值貴重的植物藥更有意義。如近年來已大量培養(yǎng)人參組織，并提取有效成分，因此利用組織培養(yǎng)生產(chǎn)藥用成分，探索天然藥物生產(chǎn)工業(yè)化的途徑是當(dāng)前藥物生產(chǎn)的一個新方向，隨著大規(guī)模人工培養(yǎng)技術(shù)的成功，就有可能用組織培養(yǎng)法來代替全植物提取有效成分，這項(xiàng)工作將是未來研究植物藥的中心課題之一。

培養(yǎng)基的組成和配制法培養(yǎng)條件

材料和方法有效成分的形成

一、培養(yǎng)基的組成和配制法

近年來用的化學(xué)合成培養(yǎng)基大致由6種成分組成：（1）糖類，②多種無機(jī)鹽類，（3）微量元素，（4）氨基酸、酰胺、嘌呤：（5）維生素；③生長素。此外，有些培養(yǎng)基還可添加天然的汁液，如椰子汁、酵母提取液、水解酪蛋白、麥芽浸出液等，培養(yǎng)基中如加入0．5～1％的瓊脂即為靜止培養(yǎng)的固體培養(yǎng)基，否則為懸浮培養(yǎng)的液體培養(yǎng)基。不同植物材料常需要改變配方，如維持生長和誘導(dǎo)細(xì)胞分裂和分化的培養(yǎng)基配方就不同，因此配方的種類很多，目前以Ms （Murashige

and

Skoog）培養(yǎng)基配方為最常用的一種基本培養(yǎng)基，它利于一般植物組織和細(xì)胞的快速生長。

總之，在進(jìn)行組織培養(yǎng)研究時應(yīng)根據(jù)研究目的和培養(yǎng)植物的種類來確定培養(yǎng)基的組成，除營養(yǎng)、誘導(dǎo)作用外還應(yīng)當(dāng)注意離子平衡和毒性問題，如水一般都采用重蒸餾水，無機(jī)鹽類一般都需用化學(xué)純的藥品，

pH值可用1N

KoH（或NaOH）溶液和2N

HCI調(diào)整。有時可以用普通藥品代替，但須注意這些藥品不僅應(yīng)有營養(yǎng)價值，還須無毒。如果在工業(yè)上使用大缸深層培養(yǎng)細(xì)胞或組織生產(chǎn)有效成分和生物制品、應(yīng)用培養(yǎng)基的量將要以噸位計(jì)量時，則采用什么代用品較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用更應(yīng)慎重考慮。

二、培養(yǎng)條件

（一）溫度：對大多數(shù)植物組織20～28℃即可滿足生長所需，其中26～27℃最適合。

（二）光：

組織培養(yǎng)通常在散射光線下進(jìn)行。光的影響可導(dǎo)致不同的結(jié)果。有些植物組織在暗處生長較好，而另一些植物組織在光亮處生長較好，但由愈傷組織分化成器官時，則每日必須要有一定時間的光照才能形成芽和根。有些次生物質(zhì)的形成，光是決定三因素。

（三）滲透壓：

滲透壓對植物組織的生長和分化很有關(guān)系。在培養(yǎng)基中添加食鹽、蔗糖、甘露醇和乙二醇等物質(zhì)可以調(diào)整滲透壓。通常1～2個大氣壓可促進(jìn)植物組織生長，2個大氣壓以上時，出現(xiàn)生長障礙，6個大氣壓時植物組織即無法生存。

（四）酸堿度：一般植物組織生長的最適宜pH為5～6．5。在培養(yǎng)過程中pH可發(fā)生變化，加進(jìn)磷酸氫鹽或二氫鹽，可起穩(wěn)定作用。

（五）通氣：

懸浮培養(yǎng)中細(xì)胞的旺盛生長必須有良好的通氣條件。小量懸浮培養(yǎng)時巨常轉(zhuǎn)動或振蕩，可起通氣和攪拌作用。大量培養(yǎng)中可采用專門的通氣和攪拌裝置。

三、材料和方法

從低等的藻類到苔蘚、蕨類、種子植物等高等植物的各類、各部分都可采用作為組織培養(yǎng)的材料，一般裸子植物多采用幼苗、芽、韌皮部細(xì)胞，被子植物采用胚、胚乳、子葉、幼苗、莖尖、根、莖、葉、花藥、花粉、子房和胚珠等各個部分。

由于植物在自然條件下，表面常被霉菌和細(xì)菌污染，故材料必須進(jìn)行滅菌處理。一般用漂白粉溶液（1～10％）、次氯酸鈉溶液（0．5～10％）、升汞溶液（0．01％）、乙醇（70％）或過氧化氫（3～10％）等處理后，再用無菌水反復(fù)沖洗至凈，然后在無菌室內(nèi)，將所取的組織迅速培養(yǎng)在固體培養(yǎng)基上。在適宜的條件下，受傷組織切口表面不久即能長出一種脫分化的組織堆塊，稱為愈傷組織（Callus），此種愈傷組織在適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)基上經(jīng)一定時間即能誘導(dǎo)生長成整株植物，因此愈傷組織既可是某種植物代謝產(chǎn)物的來源，又是誘導(dǎo)成株的主要途徑之一。

在適宜的培養(yǎng)條件下，還可使愈傷組織長期傳代生存下去，這種培養(yǎng)稱為繼代培養(yǎng)。但在繼代培養(yǎng)中，不少植物培養(yǎng)的組織或細(xì)胞隨著再培養(yǎng)代數(shù)的增加，分化能力就逐漸降低甚至喪失，其原因可能是由于在培養(yǎng)過程中原有母體中存在的、與器官形成有關(guān)的特殊物質(zhì)被逐漸消耗所致，因此可以用激素或改善營養(yǎng)條件使之恢復(fù)，也有認(rèn)為是組織和細(xì)胞在長期培養(yǎng)中遺傳往的改變，主要是染色體的變化，出現(xiàn)大量多倍性或非整倍性細(xì)胞，這種改變恢復(fù)的可能住較小。不同的培養(yǎng)基可以使愈傷組織具有不同的生長速度，結(jié)構(gòu)也可松可緊，利用這些特性可使之分散成為單細(xì)胞或很小的細(xì)胞團(tuán)。要形成單細(xì)胞培養(yǎng)宜在較高鹽分、高生長素及高水解酪蛋白的培養(yǎng)基中進(jìn)行，然后移入液體并經(jīng)攪拌而分散成單細(xì)胞。也有用加入一些果膠酶的辦法，但一般來說要得到純一的單細(xì)胞是很少的。

在培養(yǎng)藥用植物選材時，還應(yīng)考慮到所需要的次生物質(zhì)在植物體中的合成部位，如果選材和培養(yǎng)方法適當(dāng)，可使原植物內(nèi)所產(chǎn)主的代謝物通過細(xì)胞或組織培養(yǎng)發(fā)生生化轉(zhuǎn)變而獲得。

通過組織培養(yǎng)可獲得有效成分，但實(shí)際上只有大量培養(yǎng)成功才有經(jīng)濟(jì)價值。因此在生產(chǎn)上常采用懸浮培養(yǎng)法來代替含有瓊脂的固體培養(yǎng)基。愈傷組織懸浮培養(yǎng)的生長通常比靜止培養(yǎng)快，這是由于懸浮培養(yǎng)時營養(yǎng)成分可較快地滲入細(xì)胞，抑制生長的代謝廢物可較快地除去，同時供氧情況也較好，在進(jìn)行這種培養(yǎng)時要注意通氣與定期更新營養(yǎng)液，這是保證生長穩(wěn)定，次生物質(zhì)產(chǎn)量高的關(guān)鍵之一。

四、有效成分的形成

列舉用組織培養(yǎng)方法合成的一些有效成分。

利用組織培養(yǎng)方法產(chǎn)生藥用成分，已漸漸成為藥物生產(chǎn)的新方向之一。六十年代以來，有些國家已經(jīng)開展了薯蕷及其他有關(guān)科屬植物的組織培養(yǎng)，研究薯蕷皂甙元的形成，探討其生物合成機(jī)制；已知有7種薯蕷屬植物經(jīng)組織培養(yǎng)后，可獲得薯蕷皂甙元或其它甾體化合物，其中三角葉薯蕷Dioscorea deltoides Wal1。經(jīng)組織培養(yǎng)得到薯蕷皂甙元的含量為0．3～2．5％，此外尚有魚藤酮、甘草甜素，菸堿等，例如從煙草根尖細(xì)胞懸浮培養(yǎng)可產(chǎn)生2．9％（干重）菸堿。

在通常應(yīng)用的基本培養(yǎng)基中適當(dāng)添加生長激素、維生素或其他化學(xué)藥品有時能使代謝物增加，如白花曼陀羅組織培養(yǎng)時，在培養(yǎng)基中加進(jìn)0．1％酪氨酸可使阿托品的產(chǎn)量增加7倍多，蕓香組織培養(yǎng)時在培養(yǎng)基中添加4一羥基-2喹啉酚，可促進(jìn)白蘚堿的合成和積累，在這兩例中的添加物被認(rèn)為是生物合成的前體。又如培養(yǎng)三分三愈傷組織時，在生長后期供給1my/1激動素，可使東莨菪堿的含量達(dá)到0．495％，比原植物中的含量提高很多。

除了培養(yǎng)基的組成外，環(huán)境因素也影響次生物質(zhì)的產(chǎn)生。例如石芹的組織培養(yǎng)在黑暗中雖也增殖，但不形成黃酮類，而當(dāng)暴露于光線中時，就能測出芹菜甙。組織培養(yǎng)應(yīng)用在藥學(xué)方面的工作雖然歷史不長，但發(fā)展很迅速，它具有如下一些優(yōu)點(diǎn)：

1．利用組織培養(yǎng)代替原植物的栽培以獲得所需的有效成分，達(dá)到產(chǎn)量高，成本低的目的，還可節(jié)約土地。

2．除了應(yīng)用于產(chǎn)生次生物質(zhì)外，還可應(yīng)用于生物轉(zhuǎn)化。例如煙草組織培養(yǎng)中蒂巴因去甲基后可能生成嗎啡。

3．從組織培養(yǎng)的定性分析中發(fā)現(xiàn)新化合物。例如在蕓香組織培養(yǎng)中，合成和積累了蕓香素（Rutacultin），它是一個至今尚未能從原植物或其他植物的呋喃香豆精中檢測到的化合物。因而，組織培養(yǎng)將是獲得新的生物活性化合物的一個來源。

4．一般情況下，組織培養(yǎng)是異養(yǎng)的，但也有自養(yǎng)的細(xì)胞系株，它們具有光合作用的能力而不依賴外界的糖類供應(yīng)。這種特性將使細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)優(yōu)越于全植物，并更為經(jīng)濟(jì)。

目前中國有關(guān)單位已成功地將麥角菌、靈芝、猴頭菇等真菌進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，高等植物組織培養(yǎng)在工業(yè)化中的應(yīng)用也正在研究。

總之，植物組織培養(yǎng)這一新技術(shù)在中草藥方面應(yīng)用的前途是無限廣闊的，它不僅有利于探討和闡明藥用植物生理、遺傳和成分生物合成等一系列理論問題，而且一旦工業(yè)化生產(chǎn)問題得到解決，將可以為防病治病做出很大的貢獻(xiàn)。

可用于組織培養(yǎng)的植物有哪些

可用于組織培養(yǎng)的植物有哪些

幾乎所有的植物都可以用組織培養(yǎng)的方式繁殖，但要求的條件與技術(shù)較高。

現(xiàn)在植物組織培養(yǎng)技術(shù)在生產(chǎn)中應(yīng)用已經(jīng)很普遍了，比如花卉中的國蘭、洋蘭、馬蹄蓮、安祖花（火鶴）；水果中的火龍果、香蕉、蘋果、棗、石榴；林木中的竹子、桉樹、柚木；藥材中的羅漢果、絞股蘭、石斛；蔬菜中的青花菜、芋頭、馬鈴薯等等很多

適合組織培養(yǎng)的植物有哪些啊 ？

理論上什么植物都可以進(jìn)行組織培養(yǎng)，但是利用組培技術(shù)繁殖植物就是為了快速得到大批量優(yōu)良植株，所以應(yīng)該選取形狀比較優(yōu)良的植物進(jìn)行培養(yǎng)，植物的組織器官，莖，葉，芽，都可以培養(yǎng)，根據(jù)不同的植物選取不同組織和器官進(jìn)行培養(yǎng)。也可以從種子培養(yǎng)出無菌苗然后用無菌苗進(jìn)行接種。
對于經(jīng)濟(jì)實(shí)惠要看你想購買什么樣的植株，如果你想培養(yǎng)的植物比較名貴那就不能考慮這個了，如果想做個簡單的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)完全可以就地取材，隨便找?guī)字曛参锶∑溆啄鄣牟课贿M(jìn)行培養(yǎng)就可以了。

哪些植物常用于組織培養(yǎng)

首先明確組織培養(yǎng)的應(yīng)用是
1植物快速繁殖，該應(yīng)用的目的是保持植物原有的優(yōu)良性狀，因此該方法適合于那些具有優(yōu)良性狀但在自然狀態(tài)下而無性繁殖比較難的植物，如蘭花之類的植物。
2、植物脫毒：因病毒會降低產(chǎn)量，因此用于農(nóng)作物的脫毒，如土豆。草莓之類的作物。
3、生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)品：主要用于瀕危植物，植物所含的物質(zhì)作用比較大，因此采用植物組織培養(yǎng)的方法將其培養(yǎng)到愈傷組織后，使其產(chǎn)生大量產(chǎn)品，而生產(chǎn)周期比較短。如紫杉醇的生產(chǎn)等。
生產(chǎn)上用得最多的植物有馬鈴薯、草莓、香蕉、甘蔗、甘薯、枸杞、葡萄、楊樹及蘭花、月季、百合、康乃馨等；還有各種新引進(jìn)的名、特、優(yōu)品種及一些名貴藥材。

關(guān)于植物組織培養(yǎng)的疑惑

首先是脫分化。植物組織培養(yǎng)通常采用已經(jīng)完全分化的成熟組織，如植物的根，莖，葉等，必須將這些完全分化的外植體去分化 或 脫分化轉(zhuǎn)變成具有未分化狀態(tài)的愈傷組織。這時你可以進(jìn)行一下選擇：
1，當(dāng)生長激素含量大于細(xì)胞分裂素時,會促進(jìn)"根原基"的生長，即先生根。
2，當(dāng)細(xì)胞分裂素含量大于生長激素時,會促進(jìn)"芽原基"的生長，即先發(fā)芽。
也就是你可以讓愈傷組織先生根 或 先生芽。

關(guān)于植物組織培養(yǎng)的問題……

外植體一般選用芽等分生組織的細(xì)胞，因?yàn)檫@些細(xì)胞分化程度低，且很少帶有病毒。
細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，概括就是 去分化再分化
營養(yǎng)成分不是一直不變，一是植物體在不斷消耗，有的時候我們也會進(jìn)行補(bǔ)充；二是在誘導(dǎo)去分化再分化的時候，就需要調(diào)整激素的濃度。

關(guān)于植物的組織培養(yǎng)的問題

花粉來進(jìn)行組織培養(yǎng)，算無性繁殖（沒有經(jīng)過精卵融合成受精卵），培養(yǎng)得到的是單倍體（由配子直接發(fā)育成）

植物組織培養(yǎng)與植物細(xì)胞培養(yǎng)的區(qū)別

一是，植物組織培養(yǎng)是用很多細(xì)胞，而植物細(xì)胞培養(yǎng)使用一個細(xì)胞。
二是，植物組織培養(yǎng)可以得到與母本的植株，而植物細(xì)胞培養(yǎng)即可以得到與母本的植株也可以得到單倍體植株(譬如說花粉培養(yǎng)）。

影響組織培養(yǎng)的因素有哪些

1.植物的材料
（1）不同的植物組織，培養(yǎng)的難易程度差別很大。例如，菸草和胡蘿卜的組織培養(yǎng)較為容易，而枸杞愈傷組織的芽誘導(dǎo)就比較難。
（2）同一種植物材料，因器官來源及其生理狀況、材料的年齡、儲存時間的長短等也會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
2.培養(yǎng)基
離體的植物組織和細(xì)胞，對營養(yǎng)、環(huán)境條件要求相對特殊，需要配制適宜的培養(yǎng)基。植物組織培養(yǎng)常用MS培養(yǎng)基，其主要成分包括：
（1）無機(jī)營養(yǎng)：
大量元素：除了C、H、O外還有N、S、P、Mg、K、Ca等
微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Co、I等
（2）有機(jī)營養(yǎng)
維生素、Aa、瓊脂、活性炭、煙酸、肌醇、蔗糖等
（3）植物激素
植物激素中生長素和細(xì)胞分裂素是啟動細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵性激素。在生長素存在的情況下，細(xì)胞分裂素的作用呈現(xiàn)加強(qiáng)的趨勢。按照不同的順序使用這兩種激素，會得到不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
當(dāng)同時使用這兩種激素時，兩者用量的比例影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向。
（4）能量和滲透壓
通常植物本身進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生糖類，不需要從外部供給糖，但在植物組織培養(yǎng)進(jìn)行異養(yǎng)的狀況下，大多不能進(jìn)行光合作用來合成糖類，因此必須哎培養(yǎng)基中新增糖（一般是蔗糖），作為碳源和能源物質(zhì)，同時糖對保持培養(yǎng)基的滲透壓也有重要作用。
（5）PH
3.溫度
溫度是植物組織培養(yǎng)中成功的重要條件。在植物組織培養(yǎng)中大多采用最適溫度，并保持恒溫培養(yǎng)，以加速生長。通常采用25加減2攝氏度的溫度，對大多數(shù)植物來講是合適的，但也因種類而異。進(jìn)行菊花組織培養(yǎng)時是18~22度。
4.光照
不同的植物對各種條件的要求往往不同。組織培養(yǎng)中光照也是重要條件，它對生長和分化有很大影響。當(dāng)然這也和材料的性質(zhì)、培養(yǎng)基情況以及由于光照而引起的溫度上升等方面的因素有關(guān)。菊花培養(yǎng)的光照強(qiáng)度為1000~4000lx，每天光照12h。

哪兒可以弄到植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基

你好，請問你是小批量做試驗(yàn)還是大量生產(chǎn)呢
一般網(wǎng)路有組培相關(guān)的公司在賣了，主要是MS培養(yǎng)基
因?yàn)椴煌参飳ε囵B(yǎng)基要求不一樣，個人建議有條件自己配，這樣才知道怎么去改良配方
如確實(shí)需要購買，請留下你的qq或其他聯(lián)絡(luò)方式，細(xì)談
歡迎追問，滿意請采納，謝謝

現(xiàn)代生物及農(nóng)業(yè)技術(shù)在藥用植物研究和生產(chǎn)中的應(yīng)用是什么？

（朱蔚華）

1902年，最早作植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的G.Haberlandt預(yù)言，高等植物的離體細(xì)胞可以長成植物體。這一假說成為以后植物組織培養(yǎng)的理論依據(jù)。

1937年，White建立了組織培養(yǎng)的綜合培養(yǎng)基，并和Gautheret等人首次成功地用煙草的莖形成層細(xì)胞和胡蘿卜根的小塊，在人工培養(yǎng)的條件下，使細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)出愈傷組織。他們建立起來的植物組織培養(yǎng)的基本方法，成為以后各種植物進(jìn)行組織培養(yǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)。

1948年，F(xiàn).Skoog和崔澂發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)煙草莖段和髓的培養(yǎng)基上，附加適當(dāng)比例的腺嘌呤和生長素可以控制植物的組織長苗或長根，也就是說當(dāng)腺嘌呤/生長素的比例高時產(chǎn)生芽，比例低時形成根。其后，C.D.Miller等（1956）發(fā)現(xiàn)，激動素代替腺嘌呤效果更好，建立了激動素/生長素比例的控制器官分化的激素模式。這種激素“控制論”的理論在植物組織培養(yǎng)研究中，至今仍起著指導(dǎo)作用。

50年代，組織培養(yǎng)技術(shù)發(fā)展迅速，由靜止的固體培養(yǎng)發(fā)展到液體培養(yǎng)，其中又分懸浮培養(yǎng)、微室培養(yǎng)、看護(hù)培養(yǎng)、平板培養(yǎng)等。1958年Steward等人，用液體懸浮培養(yǎng)把胡蘿卜的體細(xì)胞經(jīng)胚狀體的發(fā)育途徑，培養(yǎng)成完整植株并且開花結(jié)實(shí)。這項(xiàng)重大突破，不但證實(shí)了Haberlandt的“細(xì)胞全能性”的設(shè)想，而且也為組織培養(yǎng)中研究器官形成和胚胎發(fā)生，開創(chuàng)了一個新的領(lǐng)域。

60年代初E.C.Cocking等人用真菌纖維素酶分離植物原生質(zhì)體獲得成功，為近年來新發(fā)展的原生質(zhì)體融合技術(shù)、體細(xì)胞雜交等遺傳工程的迅速發(fā)展創(chuàng)造了條件。

近二十年來，由于培養(yǎng)的植物細(xì)胞在一定條件下所表現(xiàn)的全能性規(guī)律，使組織培養(yǎng)技術(shù)在生產(chǎn)上的應(yīng)用得到了重視與發(fā)展，已逐漸成為農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園藝、醫(yī)藥等方面的重要研究手段，并且?guī)恿诵螒B(tài)、細(xì)胞、生理、生化、遺傳育種等一系列學(xué)科的進(jìn)展。

由于分子生物學(xué)和生物工程的發(fā)展，促使植物組織培養(yǎng)技術(shù)日趨完善。60年代后植物組織培養(yǎng)開始在生產(chǎn)上應(yīng)用，使植物生產(chǎn)走向工廠化的應(yīng)用時期?；ɑ芗安荼局参?，用無性繁殖系快速繁殖植株，工廠化生產(chǎn)的試管品種商品化；應(yīng)用細(xì)胞大量培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)藥物的方法，已在日本、聯(lián)邦德國等國家獲得成功?？傊?，植物組織和細(xì)胞培養(yǎng)是一項(xiàng)具有很大潛力的新興的生物技術(shù)，將以嶄新的面貌投入世界新的產(chǎn)業(yè)革命的行列，而展示美好的前程。

目前植物組織和細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)在植物學(xué)等學(xué)科的實(shí)際應(yīng)用，主要在兩個方面：（1）植物育種與快速繁殖；（2）生理活性物質(zhì)的生產(chǎn)。

一、植物組織培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、滅菌方法和基本培養(yǎng)基

（一）植物組織培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備

1.實(shí)驗(yàn)室的設(shè)置

（1）無菌操作室室內(nèi)有供接種用的凈化工作臺，放置接種用具和培養(yǎng)物的工作邊臺，天花板或墻上安裝紫外光燈管供滅菌用。如有細(xì)菌過濾的通氣裝置更好。

（2）培養(yǎng)基配制室

用于配制各種培養(yǎng)基，室內(nèi)須有較大面積的平面工作臺以及放置各種化學(xué)藥劑及器皿的柜架。存放配制好的培養(yǎng)基母液的冰箱，蒸餾水制備及貯存的設(shè)備。

（3）恒溫培養(yǎng)室

培養(yǎng)室內(nèi)需要有控制恒溫的空氣調(diào)節(jié)器，以及照明裝置。恒溫室的溫度一般保持在25℃左右，溫差最好不超過±1℃。

培養(yǎng)室內(nèi)須有培養(yǎng)架，搖床，轉(zhuǎn)床等培養(yǎng)裝置及設(shè)備。

（4）細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)室

放置各種顯微鏡和解剖鏡，主要觀察培養(yǎng)結(jié)果。有條件時可建立攝影設(shè)備，攝制實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（5）化學(xué)實(shí)驗(yàn)室

置備各種常規(guī)和先進(jìn)的化學(xué)分析和測定的儀器設(shè)備，進(jìn)行各種化學(xué)分析和測定工作。

2.儀器和用具

（1）玻璃器皿

應(yīng)用堿性溶解度小的硬質(zhì)玻璃制成的儀器和器皿，特別是進(jìn)行長期培養(yǎng)時，如選用非優(yōu)質(zhì)玻璃制品，則易發(fā)生不良影響。

常用的玻璃器皿有：三角瓶、奶頭瓶、T型管、角形培養(yǎng)瓶、圓形培養(yǎng)瓶、L形試管、平行有（無）角試管、圓形扁瓶、培養(yǎng)皿、玻璃環(huán)、載玻片、蓋玻片、漏斗、分裝器、注射器、圓底燒瓶、分液漏斗、玻板、玻璃柱、冷凝器、提取裝置、染色缸、酒精燈。

（2）用具和器械

選用醫(yī)療器械和微生物實(shí)驗(yàn)室使用的器具，如刀、剪、各種鑷子、解剖刀、接種針。

（3）儀器和設(shè)備

一般需要有天平、酸度計(jì)、離心機(jī)、顯微鏡、解剖鏡、溫箱、烘箱、冰箱、搖床、轉(zhuǎn)床、自旋式培養(yǎng)架、分光光度計(jì)、薄層掃描儀、高壓液相色譜儀等。

（二）植物組織培養(yǎng)的滅菌方法

1.器皿和培養(yǎng)基的滅菌

培養(yǎng)皿、工作服、口罩、帽子等可用高溫消毒，一般用1.2個大氣壓，20—30分鐘；培養(yǎng)基的消毒時間不宜過長，否則有些物質(zhì)易分解破壞，1.2個大氣壓，15分鐘就足夠了。金屬器械的消毒，一般于使用前浸泡在70%乙醇中，用時在火焰上點(diǎn)燃消毒冷卻后使用。

2.植物材料的滅菌

植物材料的滅菌主要是外部滅菌，須根據(jù)材料的種類對殺菌劑的敏感性來選擇消毒劑的種類與濃度和處理時間的長短。首先將實(shí)驗(yàn)材料在肥皂粉溶液中仔細(xì)刷洗并用流水沖洗干凈，然后參照表13—1和表13—2所列的方法和順序進(jìn)行滅菌。

表13—1 常用滅菌劑效果的比較

表13—2 植物不同器官的滅菌順序（三）植物組織培養(yǎng)的基本培養(yǎng)基

1.培養(yǎng)基的成分組成

植物組織培養(yǎng)基通常由以下幾類物質(zhì)組成（表13—3）：

表13—3 幾種常用培養(yǎng)基的成分組成（單位：mg/l）

（1）無機(jī)營養(yǎng)物

無機(jī)營養(yǎng)物包括大量元素和微量元素。大量元素除碳（C）、氫（H）、氧（O）外，就是氮（N）。氮通常用硝態(tài)氮或銨態(tài)氮，但在培養(yǎng)中多用硝態(tài)氮，也有將硝態(tài)氮與銨態(tài)氮混合使用。磷常用磷酸鹽，硫常用硫酸鹽。鉀是主要的陽離子，鈣（Ca）、鈉（Na）、鎂（Mg）的需要量較少。大量元素的配合比率一般都是沿用培養(yǎng)整體植物的Knop溶液的配方修改而成。在一般情況下，營養(yǎng)培養(yǎng)基中至少要含有各為25mmol的硝酸鹽和鉀。銨的含量超過8mmol時常對培養(yǎng)物有毒害作用；但對常規(guī)的愈傷組織培養(yǎng)和細(xì)胞懸浮培養(yǎng)，硝酸鹽加上銨的濃度可以提高到60mmol。鈣、硫、鎂的濃度在1—3mmol范圍內(nèi)較為合適。而所需的鈉氯化物則由鈣鹽、磷酸鹽或微量營養(yǎng)物提供。微量元素包括碘（I）、硼（B）、錳（Mn）、鋅（Zn）、鉬（Mo）、銅（Cu）、鈷（Co）和鐵（Fe），其中碘可能是不必需的。

（2）碳源和能源

大多數(shù)植物細(xì)胞對蔗糖的需要范圍是2—4%，在有些植物組織培養(yǎng)中，蔗糖的濃度高達(dá)7%甚至15%。糖源在培養(yǎng)基中除作為碳源和能源外，可能還有其它作用。蔗糖也能用葡萄糖和果糖來代替，其它的糖類均不夠理想。肌醇可能并不是必需的，但在一般培養(yǎng)基中均用了較大的濃度，這可能與它有促進(jìn)愈傷組織的生長作用有關(guān)。

（3）維生素

在各種維生素中，鹽酸硫胺素（B1）可能是必需的，而煙酸及鹽酸吡哆辛（B6）對生長只有促進(jìn)作用。

（4）生長調(diào)節(jié)物質(zhì)

植物激素是培養(yǎng)基中不可缺少的組成成分，它對植物愈傷組織的誘導(dǎo)、培養(yǎng)生長、器官分化和次生產(chǎn)物的代謝，都有直接的影響。通常加入于培養(yǎng)基中的激素有兩類：一是生長素，常用有2，4-D、萘乙酸（NAA）、吲哚乙酸（IAA）、吲哚丁酸（IBA）等；另一類是細(xì)胞分裂素，常用的有激動素（Kt）、玉米素（Zt）、6-芐基嘌呤（6-BA）。2，4-D的適宜濃度為10-7—10-5mol，IAA的為10-10—10-5mol，以1—10mg/l為最通用。NAA的適宜濃度范圍比前二者均高。在通常情況下，只用2，4-D（10-5—10-7mol）就可以成功地誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織。如將2，4-D等生長素物質(zhì)與一種細(xì)胞分裂素配合使用時，其效果會更好。誘導(dǎo)外植體分化植株時，用萘乙酸與一種細(xì)胞分裂素配合可能更好。在細(xì)胞分裂素中，激動素與6-芐基嘌呤均使用得較普遍，對愈傷組織的生長均有促進(jìn)作用，其適宜濃度為10-7—10-6mol。

（5）氨基酸

培養(yǎng)基中應(yīng)包括某些氨基酸，例如甘氨酸。另外像水解酪蛋白也是組織培養(yǎng)中常采用的，它是一種具有多種氨基酸的混合物，特別是在分化培養(yǎng)基中加入一定量的水解酪蛋白，可促進(jìn)胚胎發(fā)生和多胚性出現(xiàn)。一些氨基酸是某些次生物質(zhì)的前體物（如苯丙氨酸、鳥氨酸等是莨菪類生物堿生物合成的前體物），當(dāng)它們加入培養(yǎng)基中，會明顯地增加這類次生物質(zhì)在組織培養(yǎng)物中的含量與產(chǎn)量。

（6）有機(jī)添加物

一些天然產(chǎn)物加入培養(yǎng)基中，它們對愈傷組織的誘導(dǎo)和維持，以及促進(jìn)生長和次生物質(zhì)的形成與積累都是有益的。其中最常用的有椰子乳、酵母提取物、番茄汁、大豆粉等。其使用的濃度范圍：椰子乳為10%（體積/體積），酵母提取物為0.5%，番茄汁為5—10%，大豆粉0.1—0.5%。這些天然添加物，由于成分復(fù)雜且難保證重復(fù)一致，所以在培養(yǎng)基的配制中更傾向于選用完全已知的合成化合物。

2.培養(yǎng)基的制備

（1）水和藥品

配制培養(yǎng)基最好使用玻璃容器蒸餾過的去礦質(zhì)鹽的蒸餾水。所用的化學(xué)藥品應(yīng)較純。生長調(diào)節(jié)物質(zhì)在用前最好進(jìn)行重結(jié)晶。蛋白質(zhì)水解物最好用酶水解的，這樣可以使氨基酸更好地在自然狀態(tài)中保存。

（2）母液（貯備液）

配制培養(yǎng)基方便的方法是先制備一系列母液。大量的礦質(zhì)鹽（大量元素）可配成濃于使用濃度的10倍。溶解礦質(zhì)鹽時，力求把Ca2+與SO2-4—和PO3-4錯開，以免形成硫酸鈣和磷酸鈣的不溶物，最好是用一定量蒸餾水將礦質(zhì)鹽分別溶化后，然后按順序加入，最后加水至一定體積。微量元素由于用量少，可配成使用濃度的100—1000倍濃縮液，與大量元素等貯存于冰箱中。維生素每種分開配制，可按0.2—1mg/l的濃度分別配在容量瓶中貯存。鐵鹽需單獨(dú)配制（見前）。植物激素類物質(zhì)，配制時的要求各有不同。NAA、2，4-D和IAA等生長素類物質(zhì)，稱好藥品后先用少量95%乙醇溶化，然后再加蒸餾水稀釋至一定濃度；細(xì)胞分裂素類物質(zhì)，則宜先用少量0.5或1N的鹽酸來溶解，然后加蒸餾水至所需量；葉酸則應(yīng)用少量的稀氨水溶解，然后再加蒸餾水至所需量；生物素配制時可直接溶于水。

（3）高壓滅菌和保存

配制培養(yǎng)基時，先將各種母液按所需容積分別取出并混合在一起，臨時加入蔗糖、激素和其它附加成分，并與預(yù)先已加熱溶化的瓊脂（液體培養(yǎng)則不加瓊脂）混合后，用氫氧化鈉溶液或1N鹽酸調(diào)節(jié)pH值至要求的一定值（5.5—5.8之間），然后再分別裝入培養(yǎng)容器中。制備好的培養(yǎng)基在高壓滅菌鍋中，120℃，1.1kg/cm2的高壓下滅菌15—20min。滅菌后的培養(yǎng)基可在室溫下貯存（最適的溫度為10℃），并應(yīng)在兩周內(nèi)應(yīng)用。

3.幾種常用培養(yǎng)基的特點(diǎn)

在不同的培養(yǎng)基中，一般無機(jī)鹽的變化較大，有時也因加入不同的氮源而形成各自的特點(diǎn)。MS是1962年Murashige，T.和Skoog，F(xiàn).為培養(yǎng)煙草而設(shè)計(jì)的培養(yǎng)基，它對在固體培養(yǎng)條件下誘導(dǎo)愈傷組織，在液體培養(yǎng)條件下作細(xì)胞懸浮培養(yǎng)及用于胚、莖尖、莖段和花藥等培養(yǎng)和形態(tài)發(fā)生研究方面，均獲得了明顯的成功。MS培養(yǎng)基中無機(jī)養(yǎng)分的數(shù)量和比例均較合適，足以滿足很多植物細(xì)胞在營養(yǎng)上和生理上的需要。故在一般情況下，無需在培養(yǎng)基中加入酪朊水解物、酵母水解物或椰子乳等有機(jī)附加成分。與其它培養(yǎng)基相比，MS培養(yǎng)基中的硝酸鹽、鉀和銨的含量高，這是它顯著的特點(diǎn)。與MS培養(yǎng)基相近的，還有LS（Linsmaier，E.M.和Skoog，F(xiàn).1965）和RM（田中，1964）培養(yǎng)基，它們的基本成分均與MS培養(yǎng)基相同，唯前者去掉了甘氨酸，維生素B6和煙酸，后者把NH4NO3的用量提高到4950mg/l，把KH2PO4提高到510mg/l。與MS培養(yǎng)基相比White（1963）培養(yǎng)基則是一個具有較低濃度無機(jī)鹽培養(yǎng)基，但它的使用也十分廣泛，無論在胚胎培養(yǎng)或一般組織培養(yǎng)上也有很好的效果。B5培養(yǎng)基是Gamborg等（1968）設(shè)計(jì)的，它的主要特點(diǎn)是含較低的銨，而銨這一營養(yǎng)成分可能對某些生長物有抑制生長的作用。N6培養(yǎng)基是中國科學(xué)院植物研究所和黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院設(shè)計(jì)的，也是一個很適用的培養(yǎng)基，目前在國內(nèi)已廣泛用于花藥培養(yǎng)及某些植物的組織培養(yǎng)上，其成分與B5相似，但卻不含鉬。Heller（1953）培養(yǎng)基是歐洲使用得較普遍的一種培養(yǎng)基，它的無機(jī)鹽含量低，同時還缺乏鉬鹽，但含有鎳鋁等化合物。

從總的趨勢來看，近代的培養(yǎng)基都傾向于采用高濃度的無機(jī)鹽。在氮的運(yùn)用上，不少是采用硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的混合，或只是硝態(tài)氮。微量元素的作用研究得較少，大多數(shù)配方也基本上接近MS培養(yǎng)基的，而所包含的這些微量元素成分已滿足組織培養(yǎng)中愈傷組織和細(xì)胞生長的需要。對于鐵鹽通常則采用FeSO4與Na2-EDTA（螯合劑）的混合物居多。

二、植物組織和細(xì)胞培養(yǎng)在藥物生產(chǎn)中的應(yīng)用

近些年來由于自然環(huán)境的人為破壞，濫采亂伐，勞力費(fèi)用上漲及引種野生植物在技術(shù)上和（或）經(jīng)濟(jì)上的困難，導(dǎo)致植物資源急劇減少，而確保藥用植物充分供應(yīng)的困難日益增加。六十年代以來，人們開始應(yīng)用植物組織培養(yǎng)技術(shù)研究植物藥的生產(chǎn)問題。近年來隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展，植物細(xì)胞大量培養(yǎng)獲得成功，為植物藥物開辟了一條嶄新的工業(yè)化生產(chǎn)的新途徑。

細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)比一般整體植物栽培，具有多方面的優(yōu)越性：（1）有用物質(zhì)的生產(chǎn)是在可控制的條件下進(jìn)行，而不必依賴氣候和土壤條件，并節(jié)省土地；（2）細(xì)胞培養(yǎng)無微生物和蟲害；（3）生長周期短，縮短植物引種馴化和擴(kuò)大繁殖的漫長過程；（4）可以進(jìn)行特定的生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)，可以探索新的合成路線和獲得新的有用物質(zhì)；（5）可以通過篩選新的細(xì)胞系，改變培養(yǎng)條件，以提高生產(chǎn)率和減少生產(chǎn)費(fèi)用。

（一）植物組織和細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)

1.愈傷組織的誘發(fā)和培養(yǎng)

愈傷組織是植物組織和細(xì)胞培養(yǎng)的基本材料，所以誘發(fā)愈傷組織和進(jìn)行培養(yǎng)是植物組織和細(xì)胞培養(yǎng)的基礎(chǔ)性工作之一。

誘發(fā)愈傷組織的工作程序大致如下：

（1）植物材料（包括植物種類與部位）的選擇；（2）材料的制備與消毒；（3）培養(yǎng)基的選定與制備；（4）接種與培養(yǎng)；（5）繼代培養(yǎng)。

目前已經(jīng)成功地從許多植物誘發(fā)出愈傷組織，其中以雙子葉植物最多，單子葉植物較少。此外，裸子植物、蕨類和蘚類植物也有成功的例子。因此可以說，所有的多細(xì)胞植物都有誘發(fā)愈傷組織成功的潛在可能性。雙子葉植物除有廣泛的實(shí)用價值外，且它們能夠迅速地長出愈傷組織。植物的各種組織，如維管束形成層，貯藏器官的薄壁組織，根的中柱鞘，胚乳、子葉、葉肉組織及維管束組織等，在合適的條件下，都能形成愈傷組織。

愈傷組織的誘發(fā)多在固體培養(yǎng)基上進(jìn)行。固體培養(yǎng)一般在25—28℃進(jìn)行，每隔4—6周進(jìn)行一次繼代培養(yǎng)。

愈傷組織的培養(yǎng)方式一般可分為固體培養(yǎng)和液體培養(yǎng)兩種。固體培養(yǎng)是指向培養(yǎng)基中加入一定量的凝固劑（0.6—1.0%瓊脂等），加熱溶解后，分別裝入培養(yǎng)容器中，冷卻后即為固體培養(yǎng)基。而不加凝固劑者則為液體培養(yǎng)基。

固體培養(yǎng)為靜置培養(yǎng)，其優(yōu)點(diǎn)是簡便，只需一般玻璃器皿即可，不像液體振蕩培養(yǎng)那樣需要搖床、轉(zhuǎn)床等復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，且占地少，一間小培養(yǎng)室就可以放置很多培養(yǎng)器皿。但固體培養(yǎng)也存在如下缺點(diǎn)：愈傷組織只有一部分表面和培養(yǎng)基接觸，造成愈傷組織生長不均衡；接觸培養(yǎng)基的底層組織氣體交換不良，同時也使生長過程排出的有害物質(zhì)堆積；靜止放置時，由于重力作用或光線照射不均勻，而使組織出現(xiàn)極化現(xiàn)象，而難得相當(dāng)一致的群體。

液體培養(yǎng)又分靜置和振蕩兩種。液體靜置培養(yǎng)與固體培養(yǎng)一樣也是方法簡便，且培養(yǎng)液中不會出現(xiàn)營養(yǎng)物質(zhì)濃度差異現(xiàn)象；但由于使用的局限性較大，故目前已很少采用。振蕩培養(yǎng)是使植物組織在液體培養(yǎng)基中不斷轉(zhuǎn)動，從而可以消除靜置培養(yǎng)中的缺點(diǎn)。振蕩培養(yǎng)又可分為兩類：（1）連續(xù)浸沒的，通過攪動或振動培養(yǎng)液的方法使組織懸浮于培養(yǎng)基中，常用搖床進(jìn)行培養(yǎng)；（2）定期浸沒的，用T型管，乳頭瓶作培養(yǎng)容器，在轉(zhuǎn)床上進(jìn)行培養(yǎng)。在轉(zhuǎn)動過程中培養(yǎng)材料在液相和氣相中重復(fù)出現(xiàn)。

2.細(xì)胞懸浮培養(yǎng)

植物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)技術(shù)是由愈傷組織的液體培養(yǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的培養(yǎng)技術(shù)。近二十多年來，從試管懸浮培養(yǎng)發(fā)展到大容積發(fā)酵罐培養(yǎng)，從不連續(xù)培養(yǎng)發(fā)展到半連續(xù)和連續(xù)培養(yǎng)，直到近年來最新型的濁度恒定法和化學(xué)恒定法等自動控制的較大規(guī)模的連續(xù)培養(yǎng)。細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的特點(diǎn)是：（1）能大量提供均勻的植物細(xì)胞；（2）細(xì)胞增殖的速度比愈傷組織快；（3）適合于大規(guī)模培養(yǎng)。因此有可能把植物細(xì)胞如同微生物一樣來培養(yǎng)，應(yīng)用于發(fā)酵工業(yè)中來，生產(chǎn)一些植物特有的產(chǎn)物，從而開辟一條工業(yè)化生產(chǎn)植物產(chǎn)品的新途徑。細(xì)胞懸浮培養(yǎng)是使游離的植物細(xì)胞在液體培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)，但是因?yàn)橹参锛?xì)胞具有聚集在一起的特性，故直到目前為止，還不能使懸浮液中只有游離的單細(xì)胞，而往往是一些小的細(xì)胞團(tuán)。

（1）懸浮培養(yǎng)的設(shè)備和裝置

①搖床 廣泛地用于植物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)中。易于碎裂的愈傷組織塊，經(jīng)搖床的連續(xù)振蕩可以得到分散的細(xì)胞懸浮液。也可用于懸浮細(xì)胞的繼代培養(yǎng)。

②轉(zhuǎn)床 每分鐘一轉(zhuǎn)。用T型管或奶頭瓶作為培養(yǎng)容器。

③自旋式培養(yǎng)架 可用較大的瓶作為培養(yǎng)容器。

④連續(xù)培養(yǎng)設(shè)備 通常依靠通入無菌的壓縮空氣或既通入空氣又不斷攪拌的方法，使細(xì)胞一直處于懸浮狀態(tài)。在這樣的攪動裝置中，由于盛放培養(yǎng)液的容器是靜止的，故能容易地把貯存新鮮培養(yǎng)液的容器，空氣補(bǔ)給裝置等和培養(yǎng)容器連接起來。培養(yǎng)容器內(nèi)可安裝一些蛇形管，管內(nèi)放入電熱絲就可加熱，通入冷水就可降溫，因此這類裝置不必安裝于恒溫室內(nèi)。這類裝置一般都有能夠簡便控制溫度，攪拌速度，通氣速度，照明強(qiáng)度，營養(yǎng)液流入速度等的裝置，而且還常與氧電極，pH電極，細(xì)胞密度測定器等聯(lián)接起來，成為一套初步自動控制的連續(xù)培養(yǎng)裝置。幾種植物細(xì)胞大量培養(yǎng)裝置有用攪拌的發(fā)酵裝置，用振蕩器的發(fā)酵裝置，利用導(dǎo)管及旋轉(zhuǎn)葉輪的發(fā)酵裝置，氣泡攪動的發(fā)酵裝置和氣升式發(fā)酵裝置等。

（2）懸浮細(xì)胞的培養(yǎng)基

常用的適合愈傷組織的培養(yǎng)基，不一定對細(xì)胞懸浮培養(yǎng)也最合適。通常誘發(fā)愈傷組織的培養(yǎng)基可以作為確定最適培養(yǎng)基的出發(fā)點(diǎn)。特別需要注意生長素類和細(xì)胞激動素類的用量對懸浮培養(yǎng)細(xì)胞聚集性的影響，必須選用使細(xì)胞易于單一游離的培養(yǎng)基。

在懸浮培養(yǎng)時pH常有相當(dāng)大的變動，因此必須加入EDTA等螯合劑使鐵和其他離子長期處于可利用狀態(tài)。硝態(tài)氮和銨態(tài)氮之間比例的調(diào)整也可作為穩(wěn)定pH的一種方法。加入一些固態(tài)緩沖物，如微溶的磷酸氫鈣、不溶的磷酸鈣、碳酸鈣也是穩(wěn)定pH的一種方法。

（3）懸浮細(xì)胞的繼代培養(yǎng)

懸浮培養(yǎng)過程中，細(xì)胞數(shù)目增長的變化情況見圖13—1?；旧鲜且粭lS形曲線。一開始是延遲期，細(xì)胞很少分裂；接著是對數(shù)生長期，細(xì)胞數(shù)目迅速增長，增長速率保持不變；以后進(jìn)入逐漸減慢的靜止期；最后達(dá)到增長完全停止期。細(xì)胞在培養(yǎng)中，一般在靜止期之初進(jìn)行繼代培養(yǎng)，有的在靜止期之前增殖減慢時即需傳代，有的甚至在對數(shù)生長期末立即傳代，以求加速細(xì)胞增殖。

圖13—1 懸浮培養(yǎng)細(xì)胞在一個培養(yǎng)世代中細(xì)胞數(shù)的增長情況示意圖

近年研究采用DNA合成抑制劑和植物激素處理法等，使培養(yǎng)中的細(xì)胞在一定條件下，進(jìn)入細(xì)胞分裂周期的某一個時期（如G期），然后從下一個時期開始，使大部分細(xì)胞或全部細(xì)胞同步分裂，即所謂同步培養(yǎng)。這樣不僅可以詳細(xì)了解細(xì)胞周期的真實(shí)過程，還可以認(rèn)識控制著從親代細(xì)胞到子代細(xì)胞過程中生化變化序列的因素。由于同步培養(yǎng)可以頻繁地取樣進(jìn)行生化學(xué)和細(xì)胞學(xué)的分析，取樣量可以較大，并且不會影響到剩下來的群體繼續(xù)生長，這樣對研究細(xì)胞周期、細(xì)胞分化、次生物質(zhì)代謝等重要過程提供了必要的技術(shù)手段，是植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)發(fā)展中的又一重要進(jìn)展。

綜上所述，目前植物組織和細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)已從靜止的固體培養(yǎng)發(fā)展到液體培養(yǎng)，其特點(diǎn)是可以使培養(yǎng)中的組織和細(xì)胞的養(yǎng)分和供氧情況得到改善。在規(guī)模和方法上正沿著從小量到大量，在應(yīng)用上從試管到大罐和同步培養(yǎng)，在操作上從手工到自動化方向發(fā)展。這些進(jìn)步和發(fā)展對植物組織和細(xì)胞培養(yǎng)的研究和生產(chǎn)應(yīng)用產(chǎn)生重大的影響。

（二）植物組織和細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)生的藥物成分

自1950年Bonner等對用銀膠菊愈傷組織產(chǎn)生天然橡膠進(jìn)行研究以來，許多科學(xué)工作者圍繞著愈傷組織能產(chǎn)生哪些有用物質(zhì)，如何提高有效成分得率等問題，進(jìn)行了大量的工作，并取得了一些成果。越來越多的人認(rèn)為利用植物組織和培養(yǎng)細(xì)胞有可能生產(chǎn)用于治療各種疾病的生物堿、萜烯類、醌類、固醇類、酶等，以及從培養(yǎng)物中提取肽類和蛋白質(zhì)物質(zhì)。Nickell（1980）概括介紹了植物組織培養(yǎng)能產(chǎn)生50余類化合物及其中28類潛在的產(chǎn)品。鄭光植（1980）綜述列表舉出藥用成分，來源植物與藥物含量共60多條。日本協(xié)和發(fā)酵公司的見澤（Misawa，M.，1980）介紹了由工業(yè)實(shí)驗(yàn)室或政府進(jìn)行的，通過植物組織培養(yǎng)產(chǎn)生生物堿，固醇類、萜類、醌類和其他生理活性物質(zhì)包括酶等的研究成果。據(jù)世界衛(wèi)生組織公布，從高等植物提取的最普通而又必不可少的藥物有17種。其中11種藥物的來源植物已有組織培養(yǎng)（表13—4）。

表13—4 來源于高等植物的普通而又不可少的藥物

1.生物堿

利用植物組織和細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)生物堿是格外地困難，然而產(chǎn)生生物堿的藥用植物的組織培養(yǎng)是研究得最多的一個方面（表13—5）。但其含量通常比原植物低。

表13—5 植物愈傷組織中的生物堿

表13—5 植物愈傷組織中的生物堿（續(xù)）-1

（1）莨菪烷生物堿

Mothes、West、Chan、Metz、木島正夫、Bhandary、Thomas、Stohs、Sairam、Tabata、Hiraoka、Cliokshi等先后對曼陀羅、顛茄、天仙子、莨菪等的根、愈傷組織、懸浮細(xì)胞進(jìn)行了大量的研究，但藥用目的物沒有或含量很低。West（1957）首先肯定了顛茄根的愈傷組織中存在莨菪烷生物堿。檢查到根愈傷組織中阿托品含量為0.47—0.53%。但莖葉的愈傷組織中未檢查到。Chan等（1956）將曼陀羅、柏葉曼陀羅、無毒曼陀羅的各類器官誘導(dǎo)出的愈傷組織，進(jìn)行靜置培養(yǎng)與振蕩培養(yǎng)，測定愈傷組織中生物堿含量。其中以曼陀羅和無刺曼陀羅種子愈傷組織中含量最高，達(dá)0.016—0.056%，根為0.012—0.015%，莖為0.004—0.014%，葉為0.007—0.010%。此結(jié)果表示因誘發(fā)愈傷組織的器官不同，生成生物堿的量亦有差異。West等還指出同一起源的曼陀羅的愈傷組織株之間，在合成生物堿的能力上也有差異。鄭光植等（1976）在三分三愈傷組織培養(yǎng)中，最初測定莨菪堿含量為0.025%、東莨菪堿的含量為0.009%，均低于原植物（分別為0.127%和0.016%）。但因改良培養(yǎng)條件、增加營養(yǎng)、改變生長調(diào)節(jié)劑、補(bǔ)充前體物等各方面的研究，使兩種生物堿的含量總共達(dá)0.554%（原植物為0.139%），其中東莨菪堿最高含量達(dá)0.495%（莖為0.016%），比最初愈傷組織的含量高4—4.5倍。程克棣等（1987）研究結(jié)果表明山莨菪等細(xì)胞不僅能產(chǎn)生托品類生物堿，還能將莨菪堿轉(zhuǎn)化為山莨菪堿和東莨菪堿。

（2）吡啶生物堿

在產(chǎn)生吡啶生物堿的組織培養(yǎng)研究中，煙草研究得最早最多。早在1948年Dawson就對煙草中生物堿的生物合成進(jìn)行了研究，他的1960年的報(bào)道粘毛煙草的組織培養(yǎng)中，煙堿的含量在最初階段急劇減少，當(dāng)成典型的愈傷組織時，就沒有煙堿了。但Speake等（1964）證明，煙草（Virginia品種）根、莖、葉的

13， 簡述植物組織培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用意義？

1、通過有莖尖培養(yǎng)脫毒、花藥培養(yǎng)脫毒、愈傷組織脫毒、珠心胚培養(yǎng)脫毒、莖尖微體嫁接脫毒等實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的脫毒試管苗生產(chǎn)。2、省種，用試管苗進(jìn)行植物栽培可節(jié)省大量種子。3、快速繁殖新品種, 防止品種退化。4、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、挽救瀕危植物。5、通過組織培養(yǎng)手段增加遺傳變異性來改良作物, 已成為一條育種新途徑。6、植物胚培養(yǎng)是采用人工的方法在無菌條件下從種子中將成熟胚和未成熟胚分離出來, 然后放在人工合成的培養(yǎng)基上培養(yǎng), 使它發(fā)育成正常的植株, 從而有效地克服遠(yuǎn)緣雜交不實(shí)的障礙, 獲得雜種植株。7、用單細(xì)胞培養(yǎng)的方法誘導(dǎo)單細(xì)胞突變, 篩選需要的突變體培養(yǎng)成植株, 經(jīng)有性繁殖使遺傳性狀穩(wěn)定下來。8、利用植物組織培養(yǎng)進(jìn)行體細(xì)胞雜交育種。9、利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)建立植物的遺傳再生體系。10、植物組織培養(yǎng)能產(chǎn)生很多種藥物, 主要有苷類、生物堿、固醇類、醌類、黃酮類、蛋白質(zhì)及其它生理活性物質(zhì)。利用細(xì)胞培養(yǎng)的方法, 可以獲得次生代謝產(chǎn)物, 如色素、紫杉醇、人參皂甙、生物堿、萜內(nèi)酯等。11、利用組織培養(yǎng)保存植物種質(zhì)資源。

植物細(xì)胞工程可以利用組織培養(yǎng)技術(shù)豐富藥用植物的有效成分嗎

可以。植物組織培養(yǎng)是一種利用植物細(xì)胞、組織或器官，在特定的培養(yǎng)基中，以體外培養(yǎng)的方式，獲得植物細(xì)胞，從而獲得有效成分。因此植物細(xì)胞工程可以利用組織培養(yǎng)技術(shù)豐富藥用植物的有效成分。細(xì)胞（英文名：cell）并沒有統(tǒng)一的定義。

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