植物细胞培养生物反应器的种类特点及展望

2017-01-12陈永伟张乐晶

种子科技 2017年11期

关键词：细胞培养反应器生物

陈永伟，张乐晶

（新乡医学院三全学院，河南新乡453003）

植物细胞培养生物反应器的种类特点及展望

陈永伟，张乐晶

（新乡医学院三全学院，河南新乡453003）

生物反应器应用于植物细胞培养，不仅打破了地域条件的约束，而且可以通过人为的方式进行干预，为植物细胞的大规模培养进行系统化与人工化的养殖，为植物细胞的新陈代谢创造了一个有利的条件，是目前植物细胞培养工作的研究热点。在介绍植物细胞培养特点的基础上，对适用于植物细胞培养的各种不同类型的生物反应器的工作原理，以及存在的不同优点与缺点进行了介绍与对比分析，提出了对未来植物细胞培养的发展特点与发展展望，为后期植物细胞培养生物反应器的选择与改进提供参考依据。

植物细胞；生物反应器；种类特点；发展前景

推动优良植物材料的繁育、纯天然药物的开发，以及保护稀缺植物资源，是植物细胞培育的研究重点。大规模地进行天然植物功效以及相关成分含有量的研究，以满足日益扩大的市场需要。通过对不同的生物反应器进行研究，创造植物细胞最佳生长与新陈代谢的环境，不断缩短培育与发展的周期，为植物细胞工业化的发展提供一个有力的条件。本文针对植物细胞的特点，对应用于不同植物细胞培养中的不同种类生物反应器的功能进行研究，提出了未来植物细胞培养生物反应器的发展趋势与展望。

1 植物细胞培养的特点

植物细胞的培养是指在细胞离开生命体的前提下，以单个细胞体或者若干个细胞体为单位进行植物组织培养的方式[1]。这种植物细胞培养技术不会受到外界环境等一系列客观因素的影响，实现了短时间内大规模的细胞培养，以便于后期的研究发展与应用。与动物细胞相比，植物细胞可以实现悬浮生长，可以进行大规模的培养，但是植物细胞新陈代谢活动的频率较低，次生物质的合成与积累需要一个漫长的过程，生长速度慢，所以具有较高的要求。

此外，植物细胞需要一个漫长的过程进行生长，要想在无干扰前提下实现植物细胞的无菌培养则会面临很大的难度。在培养的过程中很容易因为外界环境的干扰导致细胞体的变异。植物细胞在悬浮培养过程中对氧气的需求量较大，但是由于植物细胞培养在后期会因为密度较大、黏稠度高，使氧气的传输受到阻碍。最后，由于植物细胞经常会形成团状，难以搅拌，阻碍了营养物质的传输。

2 植物细胞培养生物反应器的种类与特点

2.1 搅拌式生物反应器

机械的搅拌是通过搅拌产生的漩涡加以混合，这就是搅拌式生物反应器的特点。其具有可操作性范围大、混合程度高、营养传播均匀、适应性广的特点，在植物组织培养以及转基因技术等生产实践中得到了广泛的应用。但是，搅拌式生物反应器速度越快，顶部气泡破碎的速度也就越快，产生了很强的剪切力，对脆弱的植物细胞会造成很大的伤害，所以这种搅拌式生物反应器不适用于敏感植物细胞的研究与应用[2]。