植物細胞懸浮培養(yǎng)是一種常見的細胞培養(yǎng)技術,目前已廣泛用于生產(chǎn)次生代謝物,,如多糖,、皂苷、生物堿,、黃酮類及多酚等物質,。
一、什么是細胞懸浮培養(yǎng),?
植物細胞懸浮培養(yǎng)是指植物細胞或小的細胞聚集體在液體培養(yǎng)基中,,于搖床上進行懸浮培養(yǎng)。這些細胞或小的聚集體來自愈傷組織,,某個器官或組織,,甚至幼嫩的植株,通過物理或化學的方法進行分離而獲得,。
與傳統(tǒng)的整株材料相比,,植物細胞懸浮體系由于其分散性好、細胞形狀及細胞團大小大致相同,,而且生長迅速,、重復性好、易于控制等有利因素,,被廣泛用于生理學,、細胞學、生物化學,、發(fā)育生物學及遺傳學,、分子生物學的研究。
二,、植物細胞懸浮培養(yǎng)的基本條件
一個成功的細胞懸浮培養(yǎng)體系必須滿足以下3個基本條件:
1,、懸浮細胞培養(yǎng)物分散性好,細胞團較小,一般由幾十個以下的細胞組成,,但很少有由單細胞組成的懸浮細胞系,。
2、均一性好,,細胞形狀和細胞團大小大致相同,,懸浮系外觀為大小均一的小顆粒,在倒置顯微鏡下觀察為體積和形狀大致相同的細胞團,。
3,、生長速度,,懸浮細胞的量一般2~3d甚至更短時間便可增加1倍,。
因此,在進行大規(guī)模生產(chǎn)之前,,必須先使愈傷化的細胞能的分散,,再從中篩選出增殖速度快和含有用成分高的細胞株。
為了從愈傷組織獲得單細胞和小的細胞集合體,,必須首先獲得疏松的愈傷組織,。從繼代培養(yǎng)的愈傷組織中挑選質地疏松、色澤淡黃,、表面呈現(xiàn)顆粒狀的愈傷組織,,接種于含有培養(yǎng)液的三角瓶中(通常溶液占培養(yǎng)瓶體積1/3左右),用鑷子夾碎至比較均勻的小顆粒,,置于搖床內(nèi)進行懸浮培養(yǎng),,1周后用200目不銹鋼濾網(wǎng)過濾,除去大的細胞團,,加入新鮮培養(yǎng)基開始繼代培養(yǎng),。
三、植物細胞懸浮培養(yǎng)的影響因素
1,、初始接種量對懸浮細胞生長的影響
懸浮細胞的生長具有群聚效應,,細胞密度太低,懸浮細胞生長緩慢,;細胞密度過高時,,細胞生長速度過快,細胞液泡變大,,懸浮細胞容易積累有害物質,,不利于懸浮細胞系的建立。
只有密度合適,,才能促進細胞生長,,利于培養(yǎng)物的分散,形成細微的細胞團顆粒,建成胚性細胞系,。所以懸浮細胞系在繼代培養(yǎng)過程中,,初始接種量以40ml的液體培養(yǎng)基加入1.5g左右的培養(yǎng)物為宜。
2,、不同激素濃度對懸浮細胞生長的影響
激素是影響細胞狀態(tài)的重要調控因素,,不含2,4-D的培養(yǎng)液不能建立懸浮細胞系。過低濃度的2,4-D則不利于懸浮細胞系的分散,,高濃度2,4-D雖然能促進懸浮細胞的分裂,,但是細胞液泡化,內(nèi)含物少,,不利于體細胞胚胎的發(fā)育,。激素種類和配比對于培養(yǎng)細胞的生長和次生代謝物含量的增殖都有極大的影響。
3,、蔗糖濃度對懸浮細胞生長的影響
在組織培養(yǎng)中,,蔗糖不僅是植物賴以生長的重要碳源,而且也是滲透壓調節(jié)劑,,因而起著十分重要的作用,。例如在草莓的懸浮培養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn),在0~30g/L時,,隨著蔗糖濃度的增加,,細胞增殖倍數(shù)呈上升趨勢;30g/L時,,細胞的增殖倍數(shù),;蔗糖濃度超過60g/L,細胞增殖倍數(shù)呈明顯的下降趨勢,。
4,、不同附加物對懸浮細胞生長的影響
水解酪蛋白、酵母提取物,、椰乳,、麥芽提取物等有機附加物有利于離體培養(yǎng)的植物組織和細胞的生長,比加入單一的氨基酸更好,。在建立禾本科植物胚性細胞懸浮系的嘗試中,,人們對水解酪蛋白、酵母提取物,、椰乳等的作用進行了研究,,多數(shù)結果表明這些有機添加物的確可以促進胚性細胞懸浮培養(yǎng)物的生長、增殖,,并可以提高其胚胎發(fā)生能力,。
5,、細胞懸浮培養(yǎng)與pH值
培養(yǎng)過程中懸浮系有的pH值,例如在水稻懸浮細胞培養(yǎng)中發(fā)現(xiàn),,pH值為6.0時,,培養(yǎng)基中生長的細胞密度增長較快,并且其鮮重增加了4.4倍,。不過,,培養(yǎng)過程中懸浮細胞系的生長速率及pH值也常發(fā)生變化。
6,、懸浮細胞系的繼代周期
懸浮培養(yǎng)細胞的生長曲線能為細胞繼代周期的確定提供重要的參考數(shù)據(jù),,根據(jù)懸浮培養(yǎng)細胞的生長曲線來判定繼代培養(yǎng)的周期,得以及時更換懸浮培養(yǎng)液,,穩(wěn)定懸浮系,。
四、結語
植物細胞懸浮培養(yǎng)技術研究已經(jīng)取得了許多優(yōu)異成績,,不僅揭示了高等植物細胞方面的重大理論問題,,而且在實踐中已被廣泛地應用到作物品種改良、工業(yè)化生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物等一些研究和生產(chǎn)領域,。
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