Question

【題目】紫草是一種重要的藥用植物，其根部富含紅色的萘醌類次生代謝產物——紫草寧及其衍生物。它們具有抗菌、消炎、活血、誘導癌細胞凋亡和抑制I型HIV等功效，同時也是一種天然染料。由于大規模的亂采濫挖，野生紫草資源已趨于衰竭，為更好地獲得紫草寧及其衍生物，利用新生營養芽為外植體獲得愈傷組織，然后在液體培養基中懸浮培養來生產紫草寧已成為解決問題的重要手段。請回答下列問題：

（1）選用新生營養芽為外植體的原因是________，外植體經誘導后形成愈傷組織的過程稱為___________。

（2）培養過程需加人蔗糖，蔗糖的作用是______和_________；還要加入一定的植物激素，常用的植物激素有_____________。

（3）研究發現，懸浮培養比固體培養更有利于紫草細胞的生長，原因是___________。

紫草懸浮液培養時細胞的生長曲線如圖所示：

接種后第3天左右，細胞團邊緣變紅，表明紫草寧及其衍生物開始形成；細胞對數生長期，紫草寧及其衍生物的量穩步上升；靜止期，紫草寧及其衍生物形成速度加快；培養細胞20天后，紫草寧及其衍生物百分含量達到最高水平，繼續培養，紫草寧及其衍生物緩慢下降。上述實驗結果表明，紫草細胞懸浮培養時，細胞生長緩慢____________(填“有利于”或“不利于”）目的產物的形成。因此，紫草細胞大規模培養一般采用固定化培養形式。

（4）為了更好地獲得紫草寧及其衍生物，生產中一般采用固定化培養技術（包埋法）進行紫草細胞大規模培養。下列說法正確的有______________(填序號）。

①選取生長旺盛的愈傷組織細胞

②必須在光照條件下培養

③培養過程中需通空氣

④固定化后植物細胞生長會變慢

Answer 1

【答案】細胞分化程度低，容易誘導形成愈傷組織 脫分化提供能源調節滲透壓細胞分裂素和生長素懸浮培養可以增加培養細胞與培養液的接觸面積，改善營養供應可帶走培養物產生的有害代謝產物，避免有害代謝產物局部濃度過高等問題；保證氧的充分供給等有利于①③④

【解析】

植物組織培養過程中需經過脫分化、再分化兩個過程，培養條件也在隨著培養過程的進行而發生變化，如再分化出根芽后要給予適宜的光照。

（1）選作用于植物組織培養的材料一般要求分化程度低，無病毒感染，容易誘導形成愈傷組織。外植體經誘導后形成愈傷組織的過程稱為脫分化。

（2）培養過程加入的蔗糖作用有兩個：一是提供能源，二是調節滲透壓；培養中加入一定的植物激素一般是細胞分裂素和生長素。

（3）由于懸浮培養可以增加培養細胞與培養液的接觸面積，改善營養供應；另外，懸浮培養可帶走培養物產生的有害代謝產物，避免有害代謝產物局部濃度過高等問題以及保證氧的充分供給等，所以懸浮培養比固體培養更有利于紫草細胞的生長。上述實驗結果表明，紫草細胞懸浮培養時，在靜止期，紫草寧及其衍生物形成速度加快，說明細胞生長緩慢有利于目的產物的形成。

（4）根據題干知，獲得植物次生代謝產物，用植物外植體獲得愈傷組織再懸浮培養即可，生產中采用植物細胞的固定化技術，應包埋旺盛生長的愈傷組織細胞，①正確；脫分化過程中光會抑制愈傷組織的形成，②錯誤；植物為需氧型生物，培養過程中需通空氣，保證其有氧呼吸，缺氧會導致其無氧呼吸產生酒精，對其有毒害作用，③正確；固定化后植物細胞與細胞懸浮培養相比，物質運輸速率降低，生長會變慢，④正確。