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(chǎn)物——紫草寧及其衍生物。它們具有抗菌、消炎、活血、誘導(dǎo)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(guī)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(yǎng)芽為外植體獲得愈傷組織，然后在液體培養(yǎng)基中懸浮培養(yǎng)來生產(chǎn)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(yǎng)芽為外植體的原因是________，外植體經(jīng)誘導(dǎo)后形成愈傷組織的過程稱為___________。

（2）培養(yǎng)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(fā)現(xiàn)，懸浮培養(yǎng)比固體培養(yǎng)更有利于紫草細胞的生長，原因是___________。

紫草懸浮液培養(yǎng)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(shù)生長期，紫草寧及其衍生物的量穩(wěn)步上升；靜止期，紫草寧及其衍生物形成速度加快；培養(yǎng)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(xù)培養(yǎng)，紫草寧及其衍生物緩慢下降。上述實驗結(jié)果表明，紫草細胞懸浮培養(yǎng)時，細胞生長緩慢____________(填“有利于”或“不利于”）目的產(chǎn)物的形成。因此，紫草細胞大規(guī)模培養(yǎng)一般采用固定化培養(yǎng)形式。

（4）為了更好地獲得紫草寧及其衍生物，生產(chǎn)中一般采用固定化培養(yǎng)技術(shù)（包埋法）進行紫草細胞大規(guī)模培養(yǎng)。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(yǎng)

③培養(yǎng)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(dǎo)形成愈傷組織 脫分化提供能源調(diào)節(jié)滲透壓細胞分裂素和生長素懸浮培養(yǎng)可以增加培養(yǎng)細胞與培養(yǎng)液的接觸面積，改善營養(yǎng)供應(yīng)可帶走培養(yǎng)物產(chǎn)生的有害代謝產(chǎn)物，避免有害代謝產(chǎn)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(yǎng)過程中需經(jīng)過脫分化、再分化兩個過程，培養(yǎng)條件也在隨著培養(yǎng)過程的進行而發(fā)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(yǎng)的材料一般要求分化程度低，無病毒感染，容易誘導(dǎo)形成愈傷組織。外植體經(jīng)誘導(dǎo)后形成愈傷組織的過程稱為脫分化。

（2）培養(yǎng)過程加入的蔗糖作用有兩個：一是提供能源，二是調(diào)節(jié)滲透壓；培養(yǎng)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(yǎng)可以增加培養(yǎng)細胞與培養(yǎng)液的接觸面積，改善營養(yǎng)供應(yīng)；另外，懸浮培養(yǎng)可帶走培養(yǎng)物產(chǎn)生的有害代謝產(chǎn)物，避免有害代謝產(chǎn)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(yǎng)比固體培養(yǎng)更有利于紫草細胞的生長。上述實驗結(jié)果表明，紫草細胞懸浮培養(yǎng)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(chǎn)物的形成。

（4）根據(jù)題干知，獲得植物次生代謝產(chǎn)物，用植物外植體獲得愈傷組織再懸浮培養(yǎng)即可，生產(chǎn)中采用植物細胞的固定化技術(shù)，應(yīng)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(yǎng)過程中需通空氣，保證其有氧呼吸，缺氧會導(dǎo)致其無氧呼吸產(chǎn)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(yǎng)相比，物質(zhì)運輸速率降低，生長會變慢，④正確。