全 文 ：中草稿ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第4期2006年4月
药用植物生物工程研究进展I．组织和细胞培养研究
黄璐琳，胡尚钦，扬晓
(四川省农科院中药材研究中心，四川简阳641400)
摘要：药用植物生物工程——组织和细胞培养在濒危物种保护、重要资源快繁、退化种质脱毒改良和次生代谢物
牛产等领域应用前景广阔。分别从药用植物组织培养的外植体、培养基和培养条件、诱导子、抗逆性、产物药效成
分、脱毒培养等方面和细胞培养的培养基和培养条件、高产细胞系的筛选、诱导于、产物药效成分、生物反应器、固
定化培养等方面进行了总结研究。
关键词：药用植物；生物工程；组织培养；细胞培养
中图分类号；R282．I 文献标识码．A 文章编号：02532670(2006)04—0486—06
Advancesinstudiesonbioengineeringinmedicinalpl ntsI．Tissueandcellculture
HUANGLu—lln．HUShangqin，YANGXiao
(ResearchCenterofChineseMedicinalMaterials，AcademyofAgriculturalSciences
ofSichuanProvince，Jianyang641400·China)
Keywords：medicinalplant；bioengineering；tissueculture；cellculture
White和Gautheret在1939年建立了植物组
织无菌培养技术，开启了生物工程的大门，目前已成
为21世纪研究的热点和焦点。我国蕴涵了丰富的药
用植物资源。组织培养和细胞培养是药用植物生物
丁程的主要内容．_i生；足基因工程的基础和前提。本文
对药用植物的组织和细胞培养的相关研究状况进行
了综述，以期为相关研究提供参考。
l组织培养
植物组织培养(planttissueculture)是指在无
菌的条件下，将离体的植物(根、茎、叶、花、果实、种
子等)、组织(形成层、药花组织、胚乳、皮层等)以及
原生质体，培养在人工配制的培养基上，给予适当的
培养条件，使其长成完整的植株。由于培养物是脱离
植物母体，在玻璃瓶中进行培养，所以也叫做离体培
养。目前进行组织培养的药材种类繁多，是生物技术
在药用植物上研究得最多的～个传统领域。组织培
养在濒危药Hj物种保护、珍稀名贵药用植物的快速
繁殖、新品系的扩大繁殖、常用大宗药用植物的细胞
脱毒等方面应用广泛。我圜已经开始组织培养和快
速繁殖研究的药用植物有人参属植物(人参、西洋
参、三七、竹节参、珠子参)一“、半夏、甘草、黄山药、石
斛属植物(血茎石斛、霍山石斛)、灯盏细辛、喜树、药
菊花、粉花绣线菊、鱼腥草、山茱萸、罗汉果、芦荟、地
黄、白头翁、贯叶金丝桃、连翘、山旺根、肉苁蓉、浓蜜
贝母、土茯苓、丹参、百合、黄芩、天麻、卣部、紫草、青
蒿、乌头、南方红豆杉、山药、川贝母、雪莲花、太子
参、冬虫复草、何首乌、盾叶薯蓣、浙贝母、长春花、绞
股蓝、银杏以及台湾地区台湾大学药学系进行研究
的山本草乌、知母、石斛类药材、竹叶柴胡、双锯齿叶
玄参等100余种名贵、珍稀、濒危、常用品种”1。通过
组织培养，还可生产人工种子口]。
1．1外植体：用于进行组织培养的材料称为外植
体。根据不同的药用植物，用于诱导培养的外植体不
尽相同。常用的组织和器官有无菌实生菌、根、须根、
茎、块茎、鳞茎、球茎、芽、子叶、吉片、叶柄、鳞片、花
蕾、花序、花芽、花瓣、花药、花丝、子房、果肉、果实、
原生质体、珠芽等植物体的各个部位，其中最常用的
有鳞茎、顶芽、茎尖、腋芽、叶、花茎、花蕾oo等，相关
研究很多。涂红艳等对细茎石斛的组织培养研究，表
明细茎石斛种子在MS不含激素的培养基上有较高
的萌发率，种子萌发后形成的原球茎保持阶段十分
短暂，极易分化，2个月后形成小苗。外植体类型对
拟原球茎的诱导有较大的影响，成熟茎段很难脱分
化，幼嫩组织的诱导率相对较高，但幼芽段褐化较
高，适宜做外植体是丛生幼芽。姜维梅等研究抗癌药
用植物猫人参以茎段(至少带一个节)、叶片外植体
箨莩品羿：蓦誓蒜；尚8)．女，四川茼阳人，硕士研究生，研究方向为生物化学与分子生物学，主要从事中药材GAP及分子牛物学相关
研究。Td：(0832)7013346，(023)68139517 E—mail；huangluling@163COrn
万方数据
中草焉ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第4期2006年4月
离体培养，表面以茎段作为外植体效果较好，容易消
毒，能很快诱导腋芽萌发；以叶片作为外植体，成功
诱导出愈伤组织，但此愈伤组织的分化能力极低。胡
益明等研究药用植物粉花绣线菊的组织培养，表明
幼叶、茎尖、叶柄等外植体均能诱导出愈伤组织，其
中以茎尖外植体诱导的效果最好。贝丽霞等研究了
刺五加组织培养，选用刺五加的叶片、茎尖、当年生
根为材料，表明来源于叶片的愈伤组织的分化能力
最强。雒晓芳对当归的组织培养表明，各种外植体的
诱导效果依次为叶柄、根尖、叶片。
1．2培养基及培养条件：培养基是外植体生长的营
养基础，常用的培养基有MS⋯BWhite、Heller、
ER、Nitsch、NT等，最常用的是MS培养基，激素
(生长素和细胞分裂素)使用范围一般在0．5～30
mg／L口1。诱导外植体的生长与分化和促进中间体增
殖的培养基一般只具有较小的差别，诱导壮苗与生
根培养基用量减轻。不同植物所使用的培养基有所
差别，氮源、碳源和激素对培养影响显著。光照、温
度、气体状况、季节、pH等因素对培养有较大的影
响。李明芳等研究激素对盾叶薯蓣愈伤组织细胞生
长和薯蓣皂苷元合成的调控表明，不同生长素对盾
叶薯蓣愈伤组织细胞生长量的影响差异大小为
NAA>IAA>2，4一D，而对薯蓣皂苷元合成的影响
足2，4一D>IAA>NAA。在有生长素存在的条件下，
光照24h，另加0．5mg／LKT可促进愈伤组织细胞
的生长，而附加0．5mg／LBA可促进薯蓣皂苷元的
合成；相反，光照12h，另加0．5mg／LBA促进愈伤
组织细胞生长，附加0．5mg／LKT促进薯蓣皂苷元
合成，愈伤组织生长越旺，薯蓣皂苷元积累越少o]。
盛长忠等进行了pH对红豆杉愈伤组织生长、苯丙
氨酸解氨酸(PAL)活性和紫杉醇量的影响研究，表
明不同红豆杉愈伤组织所需最适pH值不同，而有
利于愈伤组织生长的pH值均不利于PAI。活性的
提高和紫杉醇的积累，pH值明显影响红豆杉愈伤
组织的生长及次级代谢水平，从而影响了紫杉醇的
合成与积累“]。陈书安等对藏红花研究表明，MS是
藏红花芽愈伤组织的最佳诱导培养基，而B5是叶
子和花愈伤组织的最佳培养基，藏红花芽、叶和花愈
伤组织的最佳诱导温度分别是18、25和21C，光照
是叶子愈伤组织诱导的有利因素，但不利于芽和花
愈伤组织的诱导，1．5～2．0mg／I。NAA和0．25
mg／L6BA是愈伤组织诱导的最佳激素组合“]。涂
红艳等对细茎石斛的组织培养研究，表明激素TDZ
对拟原球茎的诱导有明显的促进作用，但TDZ会导
致苗矮化，茎细，根短而少；MS+BA1 mg／I。+
NAA0．1mg／1．+TDZ0．1mg／L组合的培养基拟
原球茎诱导率最高，拟原球茎的增殖以1／zMS+
NAA1mg／L+3％蔗糖为佳，且拟原球茎的生长需
要一定的光照，高浓度的BA和低浓度的NAA组
合，可加快拟原球茎的分化进程，拟原球茎分化形成
小苗后，在幼苗壮苗过程中，BA和NAA有不同的
作用，BA会促进植株的分蘖，而NAA利于植株生
长，但浓度过高会抑制苗生长，因此壮苗期问用低浓
度的NAA和IBA组合效果更好。
1．3抗逆性：组培苗的抗逆性研究是药用植物组织
培养的一个方面，目前已经有相关的研究报道，如陈
华等进行了蒲公英的耐盐性研究，陈玉珍等进行了
母雪莲愈伤组织的抗冻性研究。李冬杰等进行了红
豆杉细胞培养过程中抗褐变剂的总结研究一。
1．4药效成分：为了明确组培药用植物的质量，需
将药效成分量与普通植物进行比较研究以确定组培
药材质量，有应用价值和组培植株获得的有效成分
通常不低于普通植物。研究表明，中华芦荟组培苗与
正常苗的水溶性多糖量相当。工跃华等对川黄柏的
离体培养物的药效成分抑菌试验表明，培养物对金
黄色葡萄球菌、大肠杆菌具有良好的抑菌效果一⋯。孙
瑞强等利用FTIR和HPLC法对栽培藏红花和组培
藏红花的药用成分进行比较研究表明．组培藏红花
的代谢产物种类较少，主要成分种类与栽培的相同，
但是具有抗癌活性的藏红花素A(crocinA)的量高
于栽培藏红花2～3倍[。一。谢德玉等通过愈伤组织培
养获得的青蒿植株青蒿素可达到0．92％(干重)，较
栽培植株(0．52％)高o⋯。赵沛基等研究青阳参嫩枝
和芽诱导的愈伤组织表明，在33d时次牛代谢产物
的量最高，并从中分离到7个化合物，首次报道从植
物愈伤组织中分离到多羟基十八碳烯酸”。赵琳等
研究了肉苁蓉药材与盐生肉苁蓉培养细胞的苯乙醇
苷类成分差异表明，盐生肉苁蓉培养细胞中所含成
分种类较多，且大部分量较高，其中洋丁香酚苷(类
叶升麻苷)和松果菊苷的量明显高于肉苁蓉药材。
1．5培养脱毒苗：脱毒苗是指除去病毒的组培苗。
脱毒苗具有无杂菌、适应能力较强、繁育较快、质量
优、抗性好、分蘖性强、繁殖系数高、大批量生产、周
年供应、便于运输等优点。植物脱除平凡毒有热处
理、茎类培养和抗病毒药剂3种方法。茎尖脱毒往
往采用0．1～0．3mm的茎尖。热处理(38．5C培养
1周)可以让2mm的罗汉果茎尖脱毒率达到
100％。李明军等对怀地黄、怀山药进行r组培脱毒
万方数据
中苹菊ChineseTraditionalandHerhDrugs第37卷第4期2006年4月
研究表明，脱毒产量提高30％以上。冯英等总结研
究表明，生姜脱毒苗田问不受病菌和线虫感染，其他
指标与栽培者相同D23。徐品三等研究了百合不定芽
培养脱毒种球生产，表明百合不定芽培养再生植株
的病毒脱毒效果因百合品种和病毒种类而有所差
异，卡萨布兰卡百合晨病毒(I。SV)容易脱去，脱毒率
达76％；魅丽黄瓜花叶病毒(cMV)能全部脱去““。
1，6人工种子：人工种子是指把植物组织培养出来
的胚体或芽孢在含有营养物质并具有保护功能的凝
胶胶囊中，使其保持种子的机能直接用于播种，在适
宜的条件下能与自然种子一样发芽出苗。张铭等应
用黏土和蛭石粉作基质包埋铁皮石斛种胚来制作人
J二种子表明，当黏土一蛭石粉一MS培养液为2：1：2
时萌发率可达56．8％。在此系统中单独添加1．0％
活性炭或同时添加1．0％活性炭和0．5％淀粉制作
的铁皮石斛人工种子，平均萌发率分别达76．7％和
80．3％，分别比对照提高了18．4％和24．2％，还研
究了壳聚糖等作为外种皮以及原球茎的失水率对铁
皮石斛人工种子萌发及贮藏的影响。郭顺星等以原
球茎为材料，建立了铁皮石斛人工种子的初步制作
流程，以改良1／2MS培养基各种成分附加蔗糖为
人工胚乳的人工种子存活率、发芽率、成苗最好，其
发芽率可达80％以上。朱长甫等用4％海藻酸钠包
埋直径2～3mm的半夏小块茎制成的人工种子，在
无菌培养基上的萌发率可达70％，在未灭菌泥炭土
中约为30％，人工种皮内添加适当激素可促进萌
发，而添加的营养物质作用不大，适当脱水有利于人
工种子贮藏。
2细胞培养
细胞培养是生物技术领域里的一个重要分支，
通过药用植物的细胞培养，产生重要的次生代谢产
物以及进行生理生化和遗传学研究，大部分传统药
材的有效成分是次生代谢产物，采用大规模细胞培
养是解决濒危药用植物及药效成分低的药用植物满
足用药需求的重要途径，细胞培养具有生长速度快、
周期短，产物均一可控、药效成分高于天然植物等优
点。目前已经建立细胞体系的有人参(生产人参皂
苷)、西洋参(人参皂苷)、长春花(长春花碱)、红豆杉
(紫杉醇)、三七(三七皂苷)、水母雪莲(藏药，黄酮
类，抗风湿)、青蒿(青蒿素)、紫草(紫草宁)等o⋯。已
经从400多种植物中建立r组织和细胞培养物，从
中分离出600多种代谢产物，其中40多种化合物在
数量上超过或等于原植物，通过筛选高产细胞系，改
进培养条件和技术，以及设计适合植物培养细胞的
发酵罐，为工业化生产代谢产物奠定了基础。
2．1 培养路径：细胞培养的路径为待培养愈伤组织
的诱导和培养一单细胞分离一优良细胞株的建立一
扩大培养一发酵罐发酵。
2．2培养基和培养条件：通常采用液体培养，常用
的培养基和激素与组织培养相似，常用的培养基有
MSmBWhite、Heller、ER、Nitsch、NT等。液态MS
培养基仍然是最常用的培养基，激素(生长素和细胞
分裂素)使用范围一般在0．5～30mg／l，。不同的植
物细胞所要求的能源、矿物质和激素有较大的差别，
碳源、磷源、氮源的数量和种类对培养效果影响显
著，需经过筛选确定较佳培养基。胡萍等进行了南方
红豆杉悬浮培养过程中碳、氮、磷的补加对细胞生长
影响的研究，表明碳源在悬培养中期消耗殆尽．后期
碳源的缺乏限制r细胞的生长，补加碳源组与对照
组相比，细胞生长率和细胞密度明显提高，其中细胞
生长率约提高了83％oJ。许名淑等对贯叶金丝桃的
细胞培养研究表明，硝态氮和铵态氮的比例为1：3
时，愈伤组织生长量提高1．6倍，金丝桃素的合成量
也略有增另，加入甘露o．1～0．2mol／L时金丝桃素
的合成大大提高，加入PVPP、PVP等防止褐化的
物质能促进愈伤组织的生长o“。赵德修研究了8种
不同基本培养基对水母雪莲细胞生长和黄酮形成的
影响，MS培养基较有利于细胞生长和黄酮形成；对
细胞培养物中2种黄酮(jaceosidin和hispidulin)定
性定量分析表明，从MS培养基修饰得到的MG和
MP培养基比MS培养基细胞生长量与黄酮产量分
别提高了32％和70％；碳源、氮源、植物激素对细胞
生长及黄酮形成的影响较为明显”⋯。成喜雨研究表
明肉苁蓉的细胞培养在掭加了NAA1．0mg／L，6一
BA2．0mg／I⋯24-D0．25mg／L和蔗糖30g／L和
56．9mg／I，；悬浮培养条件下干重和苯乙醇PeGs产
量在21d达到最大，分别为8．1g／L和97．3mg／
L，细胞悬浮培养的第0～3d为延滞期，3～18d为
对数生长期，18～30d为平衡期和衰亡期。王红强
等研究了中国红豆杉悬浮细胞高密度培养，采用30
g／1。起始糖浓度，通过在细胞对数生长后期补料的
方法成功地在250mL摇瓶和1．5L搅拌式生物反
应器中进行了细胞高密度培养，经20d培养，细胞
干重超过25g／L。在反应器培养中，次生代谢产物
紫杉烷的产量较低，通过高密度培养，明显增加了细
胞量，还可以提高反应器中紫杉烷的产量。赵凯等采
用正交试验法，研究了醋酸钠、苯丙氨酸、酪氨酸、高
氨酸对HQD33(紫杉醇产生菌)产生紫杉醇的影响，
万方数据
中革蒋ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第4期2006年4月·489·
表明它们之间的协同作用对提高紫杉醇产量有显著
影响。在改良的s一7培养基基础上，再加入醋酸钠
10g／L、苯丙氨酸50mg／L、酪氨酸15mg／l一亮氨
酸60mg／L，可以使HQD33产生紫杉醇提高到204
mg／L。张亚妮等研究了T14(紫杉醇产生菌)产生紫
杉醇的最适温度为30C，最佳pH为5．5，最适碳源
为蔗糖，最适氮源为0．3％的氨化铵；间歇补加蔗糖
有助于菌体的快速生长和紫杉醇的提高；在培养基
中添加Mg。SO。、MnCI。、KH。PO。等微量元素，却完
全抑制了紫杉醇的产生。陈玉珍等进行了水母雪莲
愈伤组织和悬浮培养细胞的抗冻性研究，表明水母
雪莲愈伤组织和悬浮培养细胞可分别抵抗一6．5
和一7．5C的冰冻低温胁迫，愈伤组织细胞内丰富
的蛋白质和淀粉粒多糖是构成较强抗冻能力的物质
基础，低温锻炼后，细胞内有新的多肽合成，悬细胞
抗冻能力的提高和蛋白质合成的增强是一致的““。
2．3细胞株筛选：制约一个天然产物实现产业化的因
素主要足工程因素和细胞株，高产细胞株的筛选是细
胞培养的关键技术之一。曹有龙等进行了枸杞原生质
体培养及高效成析体系建立的研究，将悬浮培养细胞
游离的原生质体在改良的MT培养基上浅层培养，
3～4周后形成块状愈伤组织细胞团，植板率为
1．25％，将细胞团转移到改良的MS液体培养基，8～
10d可形成大量胚状体，转移到改良的MS固体培养
基上，可形成大量绿芽，分化率54．17％u“。陈书安等
进行r藏红花红色素(crocin)细胞系的筛选研究，通过
目视法和HPLC法，从229株细胞系中筛选出细胞系
Corml，其中含藏红花素11 677pg／g，生长较快，且
不易褐化，为采用植物细胞工程法解决藏红花素1资
源短缺问题打下了基础。戴均贵等利用单细胞克隆方
法，获得48个G一22株系银杏内酯B(GKB)，质量分
数高达0．099％，大部分克隆株系在继代培养中能保
持稳定，在一定程度上可解决银杏内酯生产不稳定的
问题”⋯。赵凯等对紫杉醇产生菌原生质体诱变的酶系
组成、pH值、酶解温度和酶解时间等影响树状多节孢
原生质体制备与再生和原生质体诱变研究表明，在30
w紫外灯、距离30cm、照射50s；uv+0．6％LiCI
复台诱变、照射时问40s的最佳条件下，诱变菌株经
初筛和复筛，选出了2株高产紫杉醇的原生质体诱变
菌株——UV40—19和UL506，其产量从出发菌株紫
杉醇的产量(314．07／tg／L)分别提高至376．38和
392．63雠／L[Ⅲ。严海燕对紫草组织培养中细胞发育
时期与紫草宁形成关系的研究表明，营养生长阶段细
胞发育时期和生理生化状态与色素合成能力密切相
关，细胞分裂高峰期以后，细胞合成紫草宁的能力开始
增加，细胞营养生长静止期色素合成能力达到饱和，色
素形成时期色素台成曲线同纽胞生长曲线一样呈s
型。因此，细胞首先满足自身基础的生命活动，在此基
础上才能积累中间或次生代谢物”“。
2．4诱导子：诱导子狭义上是指能够与细胞发生相
互作用，通过细胞内一系列的信号传导过程，作用于
与细胞次生代谢相关的基因袭达，进而改变细胞次
生代谢相关酶活力，最终使细胞次生代谢水平发生
改变的物质，可引起次生代谢途径通量和反应速率
的改变，从而提高次生代谢产物的产量，按照其来源
可分为生物诱导子(来源于生物)和非生物诱导子
(非生物提供)。广义诱导子是指所有能够提高细胞
次生代谢相关酶活力，进而提高细胞次生代谢水平
的外界因素，包括各种物理因素。
2．4．1非生物诱导子：主要有稀土元素、水杨酸和
茉莉酮酸类物质。袁小凡等总结了稀土元素对细胞
培养的影响，表明稀土元素对植物细胞、组织生长和
次生代谢产物的合成都有重要作用，其作用机制可
能是作为生物活性金属的调节剂，可影响植物细胞
的超微结构，对植物细胞增殖及相关酶系有影响，对
活性氧的清除和对细胞膜渗透性产生影响，从而达
到了促进组织生长和促进次生代谢物的生物合成。
稀土元素镧、铈能促进紫杉醇的合成，能替代某些酶
的钙、镁离子，激活的活性，促进酶基因转录，从而促
进紫杉醇的合成。
胡萍等研究添加诱导子和紫杉醇合成前体物对
红豆杉细胞的生长和脱氢酶活力的影响表明：水杨
酸对细胞生长有一定的毒性；甲基菜莉酮酸对细胞
的毒性较小，并使细胞的生长期延长；低浓度的苯丙
氨酸使细胞生物量和脱氧酶恬力略有提高，苯甲酸
钠对细胞生长有一定的抑制作用，但在较低浓度下
对细胞生长影响不大[2“。Pauli等研究证实茉莉酸
类物质可通过诱导细胞色素基因P450的表达，从
而诱导细胞色素P450酶的活性来促进植物次生代
谢物质的生物合成。苗志齐等发现水杨酸、花生四烯
酸可促进紫杉醇合成大大提高，推测其作用途径是
通过抑制细胞过氧化物酶的活性使植物体内H。O。
水平上升，从而诱导或加强抗病反应，激活抗病途径
中的相关防御基因，致使紫杉醇的大量合成。王艳东
等研究甲基茉莉酮酸对悬浮培养南方红豆杉细胞代
谢的影响表明，其可促进细胞由初生代榭提前向次
生代谢转化，还能够增强细胞的次生代谢，有利于细
胞相关次生代谢产物的合成E2“。
万方数据
-490· 中革鸯ChineseTraditionalandHerhalDrugs第37卷第4期2006年4月
2．4．2生物诱导于：主要有真菌类物质和微生物
酶。李家儒等用真菌结青霉菌菌丝体提取物20rag／
L诱导紫杉醇效果最好。张平等发现尖孢镰刀菌细
胞壁粗提物使紫杉醇较对照提高5倍左右。利用发
根农杆菌Ri的质粒浸染培养物组织，产生转基因毛
状根，毛状根中富含次生代谢产物，可以此获得次生
代谢产物，是研究的一个重要方面。人参毛状根具有
可在无激素的培养基上生长，拥有亲本植物的次生
代谢途径，遗传稳定、生长迅速等特点“。刘俊等研
究了真菌诱导予对人参毛状根皂苷生物合成和生长
的影响，表明可促进皂苷的生物合成口⋯。杨世海等
研究发现黑曲霉诱导子对发根农杆菌LBA9402感
染的决明毛状根中蒽醌类化合物有明显的促进作
用，其中10pmol／I。作用最强，蒽醌类化合物总量较
对照提高73％⋯。成喜雨对肉苁蓉的细胞培养研究
表明酵母诱导子的添加同时促进了细胞生长和
PeGs合成，在培养第15、17、19天以总糖106mg／l。
的质量浓度3次加入酵母诱导子极大地刺激了
PeGs的合成，其质量分数和产量在21d分别达
31．3mg／g干重和317．8mg／L为对照培养的
195％和235％。壳聚糖诱导子对细胞的生长有一定
抑制作用，但体现了更好的诱导效果，在培养第15
和17天以10mg／L的质量浓度2次加入壳聚糖诱
导子极大地刺激了PeGs的合成。张向飞等进行了
真菌诱导子对长春花愈伤组织中吲哚生物碱的影响
研究．裘明由镰刀菌和黑曲霉的菌体匀浆物上清液
制备而来的2种诱导子影响显著。
由病原菌分泌出来的果胶多糖降解酶能作为诱
导子诱导植保素的积累，这种诱导子能使植物细胞
壁释放出一种内生诱导子，与部分酸水解法获得的
诱导子类似，是植物重要的次生防御机制，虽然目前
的报道很少，但从得到的一些结果来看有良好的应
用前景。周立刚等进行了溶菌酶对三七细胞悬浮培
养影响的研究。结果显示5、10、15d加人溶菌酶，细
胞培养物产率和皂苷产率均得到提高；诱导期为10
d时，溶菌酶能明显地促进皂苷合成，皂苷产率比对
照提高了63．48％，溶菌酶除了有促进皂苷合成和
细胞生长的作用外，还可防止污染的发生。
2．4．3添加合成前体：添加合成前体有利于次生代
谢产物的早期积累或转化。唐建军等研究表明添加
合成胶体可促进离体培养条件下次生代谢物积累，
提高目的产物量。叶敏等在桔梗悬浮培养体系中加
入斑蝥素并培养6d，培养液经萃取后采用色谱方法
进行分离纯化，得到了以2；1比例混合存在的2个
转化产物，是～对差向异构体10一羟基斑瞀素(Ⅱa)
及ln一羟基斑蝥素(Ⅱb)，均为来见报道的新化合
物，此转化反应可用于斑蝥素衍生物的制备“⋯。张
亚妮等研究表明添加苯丙氨酸对紫杉醇的提高有明
显地促进作用，而由苯丙氨酸、乙酸铵和酪氨酸组成
的混合前体的作用则更为明显，紫杉醇产量达到
352．64ttg／L。
2．5药效成分：药效成分与栽培植株的比较研究也
是细胞培养的重要方面，通常培养物量应高于栽培
植物才具有开发价值。罗建平等研究了霍IU石斛原
球茎在液体培养中增殖、水溶性多糖和总生物碱积
累特征，水溶性多糖和总生物碱量分别为3．57％和
0．026％，生物碱量与栽培苗相当，多糖量大大提
高口“。以培养药效成分为目的的细胞工程血已经取
得了进步。李晨东等综述了利用细胞和基因工程在
获得药用植物有效成分中的研究进展2”；邢建民等
综述了利用植物细胞培养方法合成黄酮类化合物的
研究状况和各种环境条件对植物细胞生长和黄酮类
化合物合成的影响：．zs3。贾廷耀等进行了伊贝母组织
培养中次生代谢产物的研究，表明组织培养物含有
贝母碱的主要成分西贝素，但根中贝母碱的成分要
比其他组织或器官中更为复杂，量和活性也较高，继
代培养8代的不定芽和不定根中贝母碱的量分别高
于栽培5年贝母根的0．01％和0．02％。张长河等在
两步法红豆杉细胞悬浮培养体系的生产阶段，加入
从生长阶段悬浮培养物中制得的条件培养液(COn—
ditionedm ium，CM)，能促进细胞的生长，提高紫
杉醇的产率，取自生长12d的细胞悬浮培养物的
CM按体积分数为25％添加到新鲜生产培养基中
时，可使细胞紫杉醇最高产量达28．5mg／l。，细胞干
重达32．2g／I．，分别是对照的2．4倍和2．2倍。
2．6生物反应器：植物细胞的反应器培养是实现工
业化生产的前提，生物反应器是使生物反应得以实
现的装置，生物反应器在植物细胞培养方面具有条
件可控和可放大的特点，使用普遍。陈巍等研究表
明，人参细胞的工业化大规模培养早在20世纪80
年代已在日本实现，人参不定根的大规模培养也于
近年在韩国投产。人参属植物常用的反应器有机械
搅拌式和空气提升式2种，分氧压21．3～29．3kPa
是人参属植物培养较佳的范围。Zhong等研究表明，
一种新型的搅拌反应器离心叶轮式生物反应器已用
于三七细胞的高密度培养，细胞产量和皂昔产量明
显提高。反应器中常用的培养基主要为改良的MS
液体培养基，pH一般在5．8左右¨J。在培养鸡眼藤
万方数据
中革菊ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第4期2006年4月·491·
细胞以产生蒽醌的过程中，4种反应器，即平叶轮
式、圆盘状叶轮搅拌式、Kaplan内循环气升式、普通
内循环气升式，蒽醌产量与产率在气升式反应器中
最高。毛地黄及彩叶紫苏细胞培养研究表明，气升式
反应器利于次生代谢产物的转化，而搅拌式反应器
利于生物量的积累。紫草细胞培养生产紫草宁使用
了搅拌式生物反应器，用200I．的生物反应器进行
细胞增殖，然后转接到750L的生物反应器上进行
紫草宁的合成，不同搅拌器的搅拌式生物反应器和
气生式生物反应器对金花小檗细胞合成原小檗碱产
量相当。带有螺旋形搅拌器40L反应器培养毛地黄
细胞时，9d周期从15g地高辛中得到了l3g乙酰
毛地黄苷。使用装有垂直带搅拌器的搅拌式生物反
应器培养长春花细胞时，培养液细胞浓度(干重)达
到25～27g／t，。使用31。搅拌式生物反应器培养苦
树细胞生产苦木素显示，植物细胞经过几年的驯化，
对剪切的耐受能力大大提高。鼓风式反应器已用于
长春花和紫草的培养，长春花细胞培养液通气速率
从0．25I．／(I。·min)上升至0．38L／(L·min)时，
其相对速率反而从0．34d仁升至0．4ld 1，在7I。
的气升式反应器中培养，流速大于0．3L／(L-min)
时，速率有所减慢，通气中混合2．4％的cO：能够消
除高通气速率对长春花细胞生长和次生代谢产物产
率的影响，而低通气率没有显著影响。在黄花蒿细胞
培养过程中，采用两段培养法可得到较高的青蒿素
产量，第一段在含有0．2～0．4g／I。BA和3～4rag／
L的IAA的氮培养基中进行增殖培养，第二段将培
养好的细胞转入含0．2～0．4mg／L的BA和0．2～
0．4mg／LIAA的改良氮培养基中进行青蒿素的合
成，青蒿素产鼍(干重)可达到190pg／异。在黄连两
段培养中，先在生长培养基中生长3周，然后在合成
培养基中培养3周，其生物碱量可达556mg／L。
2．7细胞固定化培养：固定化技术是指利用化学或
物理手段将有利的细胞限制在特定空间内或表面
上，在适宜的条件下有利于产物的释放和反复利用
的一种工艺技术，利于非耦联生长的植物细胞次生
代谢产物的合成，改善转质，生长阶段可以有效地分
开，改变微环境，降低生产成本。1979年Brodelius
首次成功地利用固定化的海巴戟、毛地黄和长春花
生产次生代谢产物。于荣敏等进行了银杏细胞固定
化培养及其影响因素研究，利用银杏细胞固定化培
养法生产银杏内酯。以聚胺酯泡沫为固定化材料，考
察各种因素对固定化银杏细胞培养的影响，用高密
度、小孔径聚胺酯材料P29，切成0．5cril×0．5CFII×
0．5cm的小块，每瓶加0．72g载体，加65mL液体
培养基(MS+2，4D在8．0mg／L+KT0．04rag／
L+NAA0．4mg／L)，接种鲜重200g／I，，可得到
71％的固定化比例，载体上细胞密度为干重22rag／
cm3。表明以聚胺酯泡沫为固定化材料进行银杏细
胞固定化培养具有方法简便、成本低廉、细胞固定化
比例高等优点，具有潜在的应用价值。]。薛莲等用主
要成分为壳聚糖的微生物絮状生物活性载体培养紫
草细胞，壳聚糖可刺激细胞次生代谢，每克细胞(干
重)紫草宁产量提高到0．916和0．953g，分别为悬
浮培养的12．7倍的6．3倍。
3结语
药用植物组织培养所涉及的因素如外植体、培
养基和培养条件、抗逆性、产物药效成分、脱毒培养
等方面研究较为成熟；细胞培养的培养基和培养条
件、高产细胞系的筛选，诱导子、产物药效成分、反应
器等也有相当研究，特别是对诱导子的种类和作用
机制研究是目前研究的热点。随着植物生理、细胞学
和次生代谢调控研究的不断深入，新的机制不断被
阐明，药用植物的组织和细胞培养的工业化也将不
断应用。
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万方数据
·520· 中草菊 chineseTraditjonalandHerba】Dru罟s第37卷第4期2006年4月
27．94(C一23)，27．42(C—15)，25．08(C2)，23．7
(C2)，21．33(一OCH，)，20．93(C11)，19．28(C30)，
18．19(C一6)，17．99(C一28)，16．49(C一24)，16．18(C一
25)，15．96(c一28)，14．50(c一27)并且与文献对照一
致03，确定化合物Ⅱ为羽南豆醇乙酸酯。
化合物Ⅲ：淡黄色针状结晶，7mg，分子式
c1。H。0。，EsI(+)：193。1HNMR与”cNMR光谱数
据与文献对照一致01，确定化合物Ⅲ为东莨菪内酯。
化合物Ⅳ：白色粉末，18mg，分子式cz3H。。05，
ESI(+)：39l。1H—NMR(CDcl，，5∞MHz)d：5．88
(1H，s，H一22)，4．99(1H，d，t，一18Hz H21)，4．82
(1H，d，．，一18Hz，H21)，4．18(1H“r．s，H一3)，
2．79(1H，q，，一6，14Hz，H一17)，O．94(3H，s，CH。一
19)，O．88(3H，s，CH。一18)。”CNMR(CDCl，，125
MH2)艿：174．62(C一23)，174．60(C一20)，117．66(C一
22)，85．O(C14)，74．62(C一5)，73．47(C21)，6 ．96
(C3)，50．61(C一17)，49．45(C一13)，40．73(C一8)，
40．63(C—10)，39．95(C12)，38．94(C)，36，78(C一
4)，35．1Z(C一6)，32．95(C—15)，27．85(C一2)，26．77
(C一16)，24．77(C1)，23．68(C一7)，21．46(C11)，
16．69(C19)，15．69(c18)与文献对照一致‘“，确定
化合物Ⅳ为杠柳苷元。
4对人乳腺癌细胞McF一7的抑制作用
采用体外抑瘤实验研究了这4个化合物对
McF～7肿瘤细胞增殖的抑制作用。结果见表l。化
合物Iv对肿瘤细胞McF一7的增殖有非常强的抑制
作用，其Ic。。为(1．006±o．013)弘g／mL(远小于顺铂
相应的IC。值)。
表1 I～Iv对人乳腺癌细胞McF一7的增殖抑制作用
TabIe1 Inhib“oryeffectofcompoundsI Ⅳ
onMCF一7ceIIspro“peHtion
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万方数据
药用植物生物工程研究进展Ⅰ.组织和细胞培养研究
作者： 黄璐琳， 胡尚钦， 杨晓， HUANG Lu-lin， HU Shang-qin， YANG Xiao
作者单位： 四川省农科院中药材研究中心,四川,简阳,641400
刊名： 中草药
英文刊名： CHINESE TRADITIONAL AND HERBAL DRUGS
年，卷(期)： 2006,37(4)
被引用次数： 4次

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3.管兰芳 超声提取飞廉悬浮细胞总黄酮的工艺研究[期刊论文]-时珍国医国药 2010(10)
4.谢静 生物技术与药用植物次生代谢产物[期刊论文]-西南军医 2007(3)
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