植物組織培養生產功能成分

　　從低等的藻類到苔蘚、蕨類、種子植物等高等植物的各類、各部分都可采用作為組織培養的材料，一般裸子植物多采用幼苗、芽、韌皮部細胞，被子植物采用胚、胚乳、子葉、幼苗、莖尖、根、莖、葉、花藥、花粉、子房和胚珠等各個部分。
　　由于植物在自然條件下，表面常被霉菌和細菌污染，故材料必須進行滅菌處理。一般用漂白粉溶液（1～10％）、次氯酸鈉溶液（0．5～10％）、升汞溶液（0．01％）、乙醇（70％）或過氧化氫（3～10％）等處理后，再用無菌水反復沖洗至凈，然后在無菌室內，將所取的組織迅速培養在固體培養基上。在適宜的條件下，受傷組織切口表面不久即能長出一種脫分化的組織堆塊，稱為愈傷組織（Callus），此種愈傷組織在適當的培養基上經一定時間即能誘導生長成整株植物，因此愈傷組織既可是某種植物代謝產物的來源，又是誘導成株的主要途徑之一。
　　在適宜的培養條件下，還可使愈傷組織長期傳代生存下去，這種培養稱為繼代培養。但在繼代培養中，不少植物培養的組織或細胞隨著再培養代數的增加，分化能力就逐漸降低甚至喪失，其原因可能是由于在培養過程中原有母體中存在的、與器官形成有關的特殊物質被逐漸消耗所致，因此可以用激素或改善營養條件使之恢復，也有認為是組織和細胞在長期培養中遺傳往的改變，主要是染色體的變化，出現大量多倍性或非整倍性細胞，這種改變恢復的可能住較小。不同的培養基可以使愈傷組織具有不同的生長速度，結構也可松可緊，利用這些特性可使之分散成為單細胞或很小的細胞團。要形成單 細胞培養 宜在較高鹽分、高生長素及高水解酪蛋白的培養基中進行，然后移入液體并經攪拌而分散成單細胞。也有用加入一些果膠酶的辦法，但一般來說要得到純一的單細胞是很少的。
　　在培養藥用植物選材時，還應考慮到所需要的次生物質在植物體中的合成部位，如果選材和培養方法適當，可使原植物內所產主的代謝物通過細胞或組織培養發生生化轉變而獲得。
　　通過組織培養可獲得有效成分，但實際上只有大量培養成功才有經濟價值。因此在生產上常采用懸浮培養法來代替含有瓊脂的固體培養基。愈傷組織懸浮培養的生長通常比靜止培養快，這是由于懸浮培養時營養成分可較快地滲入細胞，抑制生長的代謝廢物可較快地除去，同時供氧情況也較好，在進行這種培養時要注意通氣與定期更新營養液，這是保證生長穩定，次生物質產量高的關鍵之一。
利用組織培養方法產生藥用成分，已漸漸成為藥物生產的新方向之一。六十年代以來，有些國家已經開展了薯蕷及其他有關科屬植物的組織培養，研究薯蕷皂甙元的形成，探討其生物合成機制；已知有7種薯蕷屬植物經組織培養后，可獲得薯蕷皂甙元或其它甾體化合物，其中三角葉薯蕷Dioscorea deltoides Wal1。經組織培養得到薯蕷皂甙元的含量為0．3～2．5％，此外尚有魚藤酮、甘草甜素，菸堿等，例如從煙草根尖細胞懸浮培養可產生2．9％（干重）菸堿。
　　在通常應用的基本培養基中適當添加生長激素、維生素或其他化學藥品有時能使代謝物增加，如白花曼陀羅組織培養時，在培養基中加進0．1％酪氨酸可使阿托品的產量增加7倍多，蕓香組織培養時在培養基中添加4一羥基-2喹啉酚，可促進白蘚堿的合成和積累，在這兩例中的添加物被認為是生物合成的前體。又如培養三分三愈傷組織時，在生長后期供給1my/1激動素，可使東莨菪堿的含量達到0．495％，比原植物中的含量提高很多。
　　除了培養基的組成外，環境因素也影響次生物質的產生。例如石芹的組織培養在黑暗中雖也增殖，但不形成黃酮類，而當暴露于光線中時，就能測出芹菜甙。組織培養應用在藥學方面的工作雖然歷史不長，但發展很迅速，它具有如下一些優點：
　　1．利用組織培養代替原植物的栽培以獲得所需的有效成分，達到產量高，成本低的目的，還可節約土地。
　　2．除了應用于產生次生物質外，還可應用于生物轉化。例如煙草組織培養中蒂巴因去甲基后可能生成嗎啡。
　　3．從組織培養的定性分析中發現新化合物。例如在蕓香組織培養中，合成和積累了蕓香素（Rutacultin），它是一個至今尚未能從原植物或其他植物的呋喃香豆精中檢測到的化合物。因而，組織培養將是獲得新的生物活性化合物的一個來源。
　　4．一般情況下，組織培養是異養的，但也有自養的細胞系株，它們具有光合作用的能力而不依賴外界的糖類供應。這種特性將使 細胞培養 技術優越于全植物，并更為經濟。