植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)就是為了某種目的而在細(xì)胞水平上對離體植物細(xì)胞或原生質(zhì)體進(jìn)行的一系列生物工藝學(xué)操作。它包括分離、培養(yǎng)、再生以及一系列相關(guān)的操作。就有用化合物的生產(chǎn)來說，它主要是指在無菌條件下通過培養(yǎng)植物細(xì)胞生產(chǎn)有用化合物的過程。

一、植物細(xì)胞培養(yǎng)的特性
（1）植物細(xì)胞較微生物細(xì)胞大得多，有纖維素細(xì)胞壁．細(xì)胞耐拉不耐扭，抵抗剪切力差；
（2）培養(yǎng)過程生長速度緩慢，易受微生物污染，需用抗生素；
（3）細(xì)胞生長的中期及對數(shù)期．易凝聚為直徑達(dá)350JJm一400Pm的團(tuán)塊，懸浮培養(yǎng)較難；
（4）培養(yǎng)時需供氧，培養(yǎng)液粘度大：
（5）具有群體效應(yīng)；
（6） 因?yàn)橛屑?xì)胞壁, 培養(yǎng)細(xì)胞產(chǎn)物滯留于細(xì)胞內(nèi)，產(chǎn)量較低；
（7）細(xì)胞培養(yǎng)過程有結(jié)構(gòu)與功能全能性,因而易分化,從而導(dǎo)致目的產(chǎn)物低于原植物體內(nèi)濃度；
（8） 懸浮培養(yǎng)中要求有一定的細(xì)胞濃度，否則不生長（25000~50000個/ML）。

二、植物細(xì)胞培養(yǎng)需要解決的問題
（1）氧和二氧化碳的控制，過多氧過少氧均不利于生長；
（2）營養(yǎng)物的供應(yīng)；
（3）細(xì)胞密度過高引起細(xì)胞團(tuán)聚甚至分化
（4）培養(yǎng)過程中細(xì)胞的分化的防止，
（5）細(xì)胞取得中微生物的去除；
（6）細(xì)胞壁脆性的存在要求培養(yǎng)體系剪切力要小；

三、培養(yǎng)系統(tǒng)
1、懸浮培養(yǎng)系統(tǒng)
A、 械攪拌式培養(yǎng)系統(tǒng)
       機(jī)械攪拌式生物反應(yīng)器通常是根據(jù)植物細(xì)胞的特性在微生物發(fā)酵罐的基礎(chǔ)上作如下改進(jìn)：
（1）攪拌裝置要減少剪切，一般改葉輪式為螺旋式
（2）因?yàn)橹参锛?xì)胞生長周期長，需要隨時補(bǔ)充水分和營養(yǎng)，因此必須設(shè)計加液裝置；
（3）由于植物細(xì)胞的生理活動需要新鮮空氣，且細(xì)胞代謝也可能產(chǎn)生有害氣體，所以必須設(shè)計通氣裝置；
（4）便于取樣觀察，一般還設(shè)計有取樣口。

B、 氣壓攪拌式培養(yǎng)系統(tǒng)
     考慮到機(jī)械攪拌式反應(yīng)器的剪切作用難以避免，同時攪拌器轉(zhuǎn)動的中軸往往是容易使培養(yǎng)物污染的部位，因此，發(fā)展出空氣提升式生物反應(yīng)器，但其缺點(diǎn)是攪拌不均勻。
 

C、旋轉(zhuǎn)式培養(yǎng)系統(tǒng)
      一般用于產(chǎn)品中試或某些必需裂解細(xì)胞才能獲得目的產(chǎn)物的培養(yǎng)，其優(yōu)點(diǎn)是控制精確，處理靈活，缺點(diǎn)是培養(yǎng)體積較小。

2、固定化培養(yǎng)系統(tǒng)
      在許多愈傷組織和懸浮培養(yǎng)體系中,發(fā)現(xiàn)母體植物的細(xì)胞不產(chǎn)生次級代謝產(chǎn)物。但是,當(dāng)發(fā)生分化,芽/根或植物胚胎器官組織均可開始分化生產(chǎn)同樣的次級代謝產(chǎn)物。
 細(xì)胞固定化培養(yǎng)技術(shù)按照其支持物不同可以分為兩大類：
 包埋式固定化培養(yǎng)系統(tǒng)：支持物多采用瓊脂、瓊脂糖、藻酸鹽b、聚丙烯酰胺等；
 附著式固定化培養(yǎng)系統(tǒng)：支持物采用尼龍網(wǎng)、聚氨酯泡沫、中空纖維等材料。
（1） 平床培養(yǎng)系統(tǒng)。
     本系統(tǒng)由培養(yǎng)、液罐和動泵等構(gòu)成。新鮮的細(xì)胞被固定在床底部由聚屏烯等材料編織成的無菌平墊上。無菌液罐被緊固定在培養(yǎng)床的上方，通過管道向下滴注培養(yǎng)液。培養(yǎng)床上的營養(yǎng)液再通過動泵循環(huán)送回中，本系統(tǒng)設(shè)備較簡單，比懸浮培養(yǎng)體系能更有效地合成次生物質(zhì)。不過它占地面積大，累積次生代謝物較多的滴液區(qū)所占比例不高；而且在這密封的體系中氧氣的供應(yīng)時常成為限制因子，經(jīng)常還得附加提供無菌空氣的設(shè)備。
（2）立柱培養(yǎng)系統(tǒng)
      本方法將植物細(xì)胞與瓊脂或褐藻酸鈉混合，制成一個個1-2 cm3的細(xì)胞團(tuán)塊，并將它們集中于無菌立柱中。這樣，下滴的營養(yǎng)液流經(jīng)大部分細(xì)胞，亦即"滴液區(qū)"比例大大提高，次生物質(zhì)的合成大為增強(qiáng)，同時占地面積大為減小。
這一技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：
      細(xì)胞位置的固定使其所處的環(huán)境類似于在植物體中所處的狀態(tài)，相互間接觸密切，可以形成一定的理化梯度，有利于次生產(chǎn)物的合成；
      由于細(xì)胞固定在支持物上，培養(yǎng)基可以不斷更換，可以從培養(yǎng)基中提取產(chǎn)物，免除了培養(yǎng)基中因含有過多的初生產(chǎn)物對細(xì)胞代謝的反饋抑制，也由于細(xì)胞留在反應(yīng)器中，新的培養(yǎng)基可以再次利用這些細(xì)胞生產(chǎn)初生產(chǎn)物，從而節(jié)省了生產(chǎn)細(xì)胞所付出的時間和費(fèi)用；
      正是由于細(xì)胞固定在一定的介質(zhì)中，并可以從培養(yǎng)基中不斷提取產(chǎn)物，因此，它可以進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)。可以較容易地控制培養(yǎng)系統(tǒng)的理化環(huán)境，從而可以研究特定的代謝途徑，并便于調(diào)節(jié)。
 

植物細(xì)胞固定化培養(yǎng)時必須考慮以下幾個問題：
 ① 所選用的植物細(xì)胞的次生代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量是否很高，細(xì)胞生長速度是否較慢并能維持較長時間的生活能力；
 ② 所選用的固定支持物對細(xì)胞的存活是否有影響，對產(chǎn)物的合成是否有阻礙；
 ③ 終產(chǎn)物是否能釋放到培養(yǎng)基中，如果產(chǎn)物不釋放到培養(yǎng)基中，是否能采用物理(電擊)或化學(xué)(離子滲透法)方法使其釋放而又不影響細(xì)胞生活力。

四、植物細(xì)胞規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)要點(diǎn)
1.細(xì)胞系的建立和選擇
2.優(yōu)良細(xì)胞系的增殖培養(yǎng)
3.大規(guī)模培養(yǎng)體系的建立
      一步法逐級放大：對于細(xì)胞生長與目的產(chǎn)物合成同步的類型，一般采用此方法建立大規(guī)模培養(yǎng)系統(tǒng)。
      兩步法：用于目的產(chǎn)物合成在細(xì)胞生長發(fā)育到一定時期進(jìn)行，細(xì)胞生長和產(chǎn)物合成需要不同的培養(yǎng)基的類型。先在細(xì)胞生長培養(yǎng)基中培養(yǎng)大批量細(xì)胞，當(dāng)細(xì)胞生長至合成產(chǎn)物的階段后，再將其轉(zhuǎn)入到產(chǎn)物合成培養(yǎng)基中培養(yǎng)。
      如果采用固相培養(yǎng)方式生產(chǎn)次生產(chǎn)物，一般均需采用兩步法建立體系。

五．植物細(xì)胞規(guī)�；�培養(yǎng)中的有關(guān)工程技術(shù)問題
1．懸浮培養(yǎng)系統(tǒng)必須適應(yīng)植物細(xì)胞特性
2．植物細(xì)胞培養(yǎng)液的流變特性
3．植物細(xì)胞培養(yǎng)過程中的氣體調(diào)節(jié)
4．泡沫和表面粘附性
5、剪切力對植物細(xì)胞的影響