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(lèi)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(xì)胞凋亡和抑制I型HIV等功效，同時(shí)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(yíng)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(lái)生產(chǎn)紫草寧已成為解決問(wèn)題的重要手段。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）選用新生營(yíng)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(guò)程稱(chēng)為___________。

（2）培養(yǎng)過(guò)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(xì)胞的生長(zhǎng)，原因是___________。

紫草懸浮液培養(yǎng)時(shí)細(xì)胞的生長(zhǎng)曲線(xiàn)如圖所示：

接種后第3天左右，細(xì)胞團(tuán)邊緣變紅，表明紫草寧及其衍生物開(kāi)始形成；細(xì)胞對(duì)數(shù)生長(zhǎng)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(xì)胞20天后，紫草寧及其衍生物百分含量達(dá)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，紫草細(xì)胞懸浮培養(yǎng)時(shí)，細(xì)胞生長(zhǎng)緩慢____________(填“有利于”或“不利于”）目的產(chǎn)物的形成。因此，紫草細(xì)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(jìn)行紫草細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)。下列說(shuō)法正確的有______________(填序號(hào)）。

①選取生長(zhǎng)旺盛的愈傷組織細(xì)胞

②必須在光照條件下培養(yǎng)

③培養(yǎng)過(guò)程中需通空氣

④固定化后植物細(xì)胞生長(zhǎng)會(huì)變慢

Answer 1

【答案】細(xì)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(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素懸浮培養(yǎng)可以增加培養(yǎng)細(xì)胞與培養(yǎng)液的接觸面積，改善營(yíng)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(guò)高等問(wèn)題；保證氧的充分供給等有利于①③④

【解析】

植物組織培養(yǎng)過(guò)程中需經(jīng)過(guò)脫分化、再分化兩個(gè)過(guò)程，培養(yǎng)條件也在隨著培養(yǎng)過(guò)程的進(jìn)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(wú)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(guò)程稱(chēng)為脫分化。

（2）培養(yǎng)過(guò)程加入的蔗糖作用有兩個(gè)：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(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素。

（3）由于懸浮培養(yǎng)可以增加培養(yǎng)細(xì)胞與培養(yǎng)液的接觸面積，改善營(yíng)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(guò)高等問(wèn)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(xì)胞的生長(zhǎng)。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，紫草細(xì)胞懸浮培養(yǎng)時(shí)，在靜止期，紫草寧及其衍生物形成速度加快，說(shuō)明細(xì)胞生長(zhǎng)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(xì)胞的固定化技術(shù)，應(yīng)包埋旺盛生長(zhǎng)的愈傷組織細(xì)胞，①正確；脫分化過(guò)程中光會(huì)抑制愈傷組織的形成，②錯(cuò)誤；植物為需氧型生物，培養(yǎng)過(guò)程中需通空氣，保證其有氧呼吸，缺氧會(huì)導(dǎo)致其無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精，對(duì)其有毒害作用，③正確；固定化后植物細(xì)胞與細(xì)胞懸浮培養(yǎng)相比，物質(zhì)運(yùn)輸速率降低，生長(zhǎng)會(huì)變慢，④正確。