培养过程较复杂，细胞生长和次级代谢物的合成很少符合以上模式，特别是在较大的细胞群 体中，由于各细胞所处的生理阶段不同，细胞生长和产物合成也许是群体中部分细胞代谢的 结果。此外，不同的环境条件对产物合成的动力学也有很大的影响。 1、细胞的遗传特性 从理论上讲，所有的植物细胞都可看做是一个有机体，具有构成一个完整植物的全部遗 传信息。在生化特征上，单个细胞也具有产生其亲本所能产生的次生代谢物的遗传基础和生 理功能。但是，这一概念决不能与个别植株的组织部位相混淆，因为某些组织部位所具有的 高含量的次生代谢物并不一定就是该部位合成的，而有可能是在其他部位合成后通过运输在 该部位上积累的。有的植物在某一部位合成了某一产物的直接前体而转运到另一部位，通过 该部位上的酶或其他因子转化。如尼古丁是在烟草根部细胞内合成后输送到叶部细胞内的， 另外有些次生物在植物某一部位形成中间体，然后再转移另一部位经酶转化而成。因此，在 进行植物细胞的培养时，必须弄清楚产物的合成部位。同时，在注意到整体植物的遗传性时， 还必须考虑到各种不同的细胞。 细胞种质影响 2、培养环境 由于各类代谢产物是在代谢过程的不同阶段产生的，因此通过植物细胞培养进行次生代 谢产物生产所受的限制因子是比较复杂的。各种影响代谢过程的因素都可能对它们发生影 响，这些因素主要有光、温度、搅拌、通气、营养、pH 值、前体和调节因子等。 (1)温度 植物细胞培养通常是在 25℃左右进行的，因此一般来说在进行植物细胞培养 时很少考虑温度对培养影响。但是实际上，无论是细胞培养物的生长或是次生代谢物的合成 和积累，温度都是起着一定的作用，需要引起一定的重视。 (2)pH 值 植物细胞培养的最适 pH 值一般在 5～6。但由于在培养过程中，培养基的 pH 值可能有很大的变化，对培养物的生长和次生代谢产物的积累十分不利，因此需要不断调节 培养液的 pH 值，以满足细胞的生长和产物代谢、积累的需要。 (3)营养成分 尽管植物细胞能在简单的合成培养基生长，但营养成分对植物细胞培养 和次生代谢产物的生成仍有很大的影响。营养成分一方面要满足植物细胞的生生长所需，另 一方面要使每个细胞都能合成和积累次生代谢产物。普通的培养基主要是为了促进细胞生长 而设计的，它对次生代谢产物的产生并不一定最合适。一般地说增加氮、磷和钾的含量会使 细胞的生长加快，增加培养基中的蔗糖含量可以增加细胞培养物的次生代谢物。 (4)光 光照时间的长短、光的强度对次生代谢产物的合成都具有一定的作用。一般来 说愈伤组织和细胞生长不需要光照，但是光对细胞代谢产物的合成有很重要的影响。有人研 究了光对黄酮化合物形成的影响，结果表明，培养物在光照特别是紫外光下黄酮及黄酮类醇 糖苷积累的所有酶活性均增加。通常光照采用荧光灯，或者荧光灯和白炽灯混合，其光强度 是 300～10000lx(6～100μm/m 2·s)可以连续光照，也可以每天光照 12～18h。 (5)搅拌和通气 植物细胞在培养过程中需要通入无菌空气，适当控制搅拌程度和通气 量。在悬浮培养中更要如此。在烟草细胞培养中发现，如果 KLa≤5h-1。，对生物产量有明显 抑制作用。当 KLa=5～10h-1，初始的 KLa 和生物产量之间有线性关系。当然不同的细胞系， 对氧的需求量是不相同的。为了加强气-液-固之间的传质，细胞悬浮培养时，需要搅动。植 物细胞虽然有较硬的细胞壁，但是细胞壁很脆，对搅拌的剪切力很敏感，在摇瓶培养时，摇 瓶机振荡范围在 100～150r/min。由于摇瓶培养细胞受到剪切比较小，因此植物细胞很适合 在此环境生长。实验室中采用六平叶涡轮搅拌桨反应器培养植物细胞，由于剪切太剧烈，细 胞会自溶，次生代谢产物合成会降低。各种植物细胞耐剪切的能力不尽相同，细胞越老遭受 的破坏也越大。烟草的细胞和长春花的细胞在涡轮搅拌器转速 150r/min 和 300r/min 时，一 般还能保持生长。培养鸡眼藤的细胞时，涡轮搅拌器的转速应低于 20r/min。因此培养植物培养过程较复杂，细胞生长和次级代谢物的合成很少符合以上模式，特别是在较大的细胞群 体中，由于各细胞所处的生理阶段不同，细胞生长和产物合成也许是群体中部分细胞代谢的 结果。此外，不同的环境条件对产物合成的动力学也有很大的影响。 1、细胞的遗传特性 从理论上讲，所有的植物细胞都可看做是一个有机体，具有构成一个完整植物的全部遗 传信息。在生化特征上，单个细胞也具有产生其亲本所能产生的次生代谢物的遗传基础和生 理功能。但是，这一概念决不能与个别植株的组织部位相混淆，因为某些组织部位所具有的 高含量的次生代谢物并不一定就是该部位合成的，而有可能是在其他部位合成后通过运输在 该部位上积累的。有的植物在某一部位合成了某一产物的直接前体而转运到另一部位，通过 该部位上的酶或其他因子转化。如尼古丁是在烟草根部细胞内合成后输送到叶部细胞内的， 另外有些次生物在植物某一部位形成中间体，然后再转移另一部位经酶转化而成。因此，在 进行植物细胞的培养时，必须弄清楚产物的合成部位。同时，在注意到整体植物的遗传性时， 还必须考虑到各种不同的细胞。 细胞种质影响 2、培养环境 由于各类代谢产物是在代谢过程的不同阶段产生的，因此通过植物细胞培养进行次生代 谢产物生产所受的限制因子是比较复杂的。各种影响代谢过程的因素都可能对它们发生影 响，这些因素主要有光、温度、搅拌、通气、营养、pH 值、前体和调节因子等。 (1)温度 植物细胞培养通常是在 25℃左右进行的，因此一般来说在进行植物细胞培养 时很少考虑温度对培养影响。但是实际上，无论是细胞培养物的生长或是次生代谢物的合成 和积累，温度都是起着一定的作用，需要引起一定的重视。 (2)pH 值 植物细胞培养的最适 pH 值一般在 5～6。但由于在培养过程中，培养基的 pH 值可能有很大的变化，对培养物的生长和次生代谢产物的积累十分不利，因此需要不断调节 培养液的 pH 值，以满足细胞的生长和产物代谢、积累的需要。 (3)营养成分 尽管植物细胞能在简单的合成培养基生长，但营养成分对植物细胞培养 和次生代谢产物的生成仍有很大的影响。营养成分一方面要满足植物细胞的生生长所需，另 一方面要使每个细胞都能合成和积累次生代谢产物。普通的培养基主要是为了促进细胞生长 而设计的，它对次生代谢产物的产生并不一定最合适。一般地说增加氮、磷和钾的含量会使 细胞的生长加快，增加培养基中的蔗糖含量可以增加细胞培养物的次生代谢物。 (4)光 光照时间的长短、光的强度对次生代谢产物的合成都具有一定的作用。一般来 说愈伤组织和细胞生长不需要光照，但是光对细胞代谢产物的合成有很重要的影响。有人研 究了光对黄酮化合物形成的影响，结果表明，培养物在光照特别是紫外光下黄酮及黄酮类醇 糖苷积累的所有酶活性均增加。通常光照采用荧光灯，或者荧光灯和白炽灯混合，其光强度 是 300～10000lx(6～100μm/m 2·s)可以连续光照，也可以每天光照 12～18h。 (5)搅拌和通气 植物细胞在培养过程中需要通入无菌空气，适当控制搅拌程度和通气 量。在悬浮培养中更要如此。在烟草细胞培养中发现，如果 KLa≤5h-1。，对生物产量有明显 抑制作用。当 KLa=5～10h-1，初始的 KLa 和生物产量之间有线性关系。当然不同的细胞系， 对氧的需求量是不相同的。为了加强气-液-固之间的传质，细胞悬浮培养时，需要搅动。植 物细胞虽然有较硬的细胞壁，但是细胞壁很脆，对搅拌的剪切力很敏感，在摇瓶培养时，摇 瓶机振荡范围在 100～150r/min。由于摇瓶培养细胞受到剪切比较小，因此植物细胞很适合 在此环境生长。实验室中采用六平叶涡轮搅拌桨反应器培养植物细胞，由于剪切太剧烈，细 胞会自溶，次生代谢产物合成会降低。各种植物细胞耐剪切的能力不尽相同，细胞越老遭受 的破坏也越大。烟草的细胞和长春花的细胞在涡轮搅拌器转速 150r/min 和 300r/min 时，一 般还能保持生长。培养鸡眼藤的细胞时，涡轮搅拌器的转速应低于 20r/min。因此培养植物