植物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的影響因素
發(fā)布時間：2023-09-06 瀏覽次數(shù)：1786
植物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)是一種常見的細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，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(zhì)。
01 什么是細(xì)胞懸浮培養(yǎng)？
植物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)是指植物細(xì)胞或小的細(xì)胞聚集體在液體培養(yǎng)基中，于搖床上進(jìn)行懸浮培養(yǎng)。這些細(xì)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(xué)的方法進(jìn)行分離而獲得。
植物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)工藝
與傳統(tǒng)的整株材料相比，植物細(xì)胞懸浮體系由于其分散性好、細(xì)胞形狀及細(xì)胞團(tuán)大小大致相同，而且生長迅速、重復(fù)性好、易于控制等有利因素，被廣泛用于生理學(xué)、細(xì)胞學(xué)、生物化學(xué)、發(fā)育生物學(xué)及遺傳學(xué)、分子生物學(xué)的研究。
02 植物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的基本條件
一個成功的細(xì)胞懸浮培養(yǎng)體系必須滿足以下3個基本條件：
1，懸浮細(xì)胞培養(yǎng)物分散性好，細(xì)胞團(tuán)較小，一般由幾十個以下的細(xì)胞組成，但很少有完全由單細(xì)胞組成的懸浮細(xì)胞系。
2，均一性好，細(xì)胞形狀和細(xì)胞團(tuán)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(xì)胞團(tuán)。
3，生長速度，懸浮細(xì)胞的量一般2~3d甚至更短時間便可增加1倍。
因此，在進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)之前，必須先使愈傷化的細(xì)胞能最大程度的分散，再從中篩選出增殖速度快和含有用成分高的細(xì)胞株。
圖片來源：植物學(xué)報
為了從愈傷組織獲得單細(xì)胞和小的細(xì)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(zhì)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(jìn)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(xì)胞團(tuán)，加入新鮮培養(yǎng)基開始繼代培養(yǎng)。
03 植物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的影響因素
1、初始接種量對懸浮細(xì)胞生長的影響
懸浮細(xì)胞的生長具有群聚效應(yīng)，細(xì)胞密度太低，懸浮細(xì)胞生長緩慢；細(xì)胞密度過高時，細(xì)胞生長速度過快，細(xì)胞液泡變大，懸浮細(xì)胞容易積累有害物質(zhì)，不利于懸浮細(xì)胞系的建立。
只有密度合適，才能促進(jìn)細(xì)胞生長，利于培養(yǎng)物的分散，形成細(xì)微的細(xì)胞團(tuán)顆粒，建成胚性細(xì)胞系。所以懸浮細(xì)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(xì)胞生長的影響
激素是影響細(xì)胞狀態(tài)的重要調(diào)控因素，不含2,4-D的培養(yǎng)液完全不能建立懸浮細(xì)胞系。過低濃度的2,4-D則不利于懸浮細(xì)胞系的分散，高濃度2,4-D雖然能促進(jìn)懸浮細(xì)胞的分裂，但是細(xì)胞液泡化，內(nèi)含物少，不利于體細(xì)胞胚胎的發(fā)育。激素種類和配比對于培養(yǎng)細(xì)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(xì)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(diào)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(xì)胞增殖倍數(shù)呈上升趨勢；30g/L時，細(xì)胞的增殖倍數(shù)最大；蔗糖濃度超過60g/L，細(xì)胞增殖倍數(shù)呈明顯的下降趨勢。
4、不同附加物對懸浮細(xì)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(xì)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(xì)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(jìn)行了研究，多數(shù)結(jié)果表明這些有機添加物的確可以促進(jìn)胚性細(xì)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(xì)胞懸浮培養(yǎng)與pH值
培養(yǎng)過程中懸浮系有最適的pH值，例如在水稻懸浮細(xì)胞培養(yǎng)中發(fā)現(xiàn)，pH值為6.0時，培養(yǎng)基中生長的細(xì)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(xì)胞系的生長速率及pH值也常發(fā)生變化。
6、懸浮細(xì)胞系的繼代周期
懸浮培養(yǎng)細(xì)胞的生長曲線能為細(xì)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(xì)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。
04 結(jié)語
植物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)技術(shù)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(xì)胞方面的重大理論問題，而且在實踐中已被廣泛地應(yīng)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(lǐng)域。
參考資料：[1]《植物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的影響因素》，吳春霞
來源：“ 百侖生物”公眾號，作者~百侖。
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