紫杉醇的大规模培养及其影响因素
紫杉醇市场分析
紫杉醇市场分析紫杉醇（paclitaxel）是一种重要的抗癌药物，被广泛用于治疗多种类型的癌症。
在过去几十年里，紫杉醇市场经历了持续增长和快速发展，因为它在癌症治疗中的有效性和广泛应用。
本文将从紫杉醇的市场需求、供应链和未来市场前景等方面进行分析。
首先，紫杉醇市场的需求主要来自癌症治疗领域。
由于其卓越的抗癌活性和广谱动力学特性，紫杉醇被用于治疗多种癌症，例如乳腺癌、卵巢癌、肺癌等。
癌症的高发率和不断增加的患者数量推动了紫杉醇的市场需求。
此外，随着癌症治疗技术的不断改进和人们对健康的关注增加，紫杉醇市场的需求将继续增长。
其次，紫杉醇市场的供应链包括紫杉醇的生产商、经销商和最终用户。
目前，全球紫杉醇市场的主要生产商集中在美国、欧洲和亚洲地区。
这些生产商通过与经销商和最终用户建立合作关系，将紫杉醇产品推向市场。
生产商通过与最终用户的合作，了解市场需求和产品反馈，从而不断改进产品质量和疗效。
紫杉醇市场的竞争非常激烈。
除了主要的生产商，还存在许多小规模的生产商。
这些小规模生产商主要通过定制化生产和灵活的供应链来满足特定客户的需求。
此外，由于紫杉醇的专利已过期，一些仿制药也进入了市场，这进一步加剧了市场竞争。
为了在激烈的市场竞争中脱颖而出，生产商需要不断提高产品质量、降低成本，并提供更好的客户服务。
未来，紫杉醇市场将面临一些挑战和机遇。
首先，随着抗癌药物研发的不断进展，紫杉醇可能面临来自其他替代治疗药物的竞争。
例如，基因治疗、免疫治疗等新兴疗法的出现可能改变癌症治疗的格局。
因此，生产商需要不断创新，提高产品的特异性和抗癌活性，以保持市场竞争力。
另外，紫杉醇市场还面临着市场规模扩大的机遇。
随着全球癌症患者数量的增加和新兴市场的快速发展，紫杉醇市场的需求将进一步增长。
特别是在亚洲和中东等地区，由于人口增长和健康意识的提高，癌症治疗市场将迎来新的增长点。
总的来说，紫杉醇作为一种重要的抗癌药物，在市场需求、供应链和未来市场前景等方面都具有巨大潜力。
浅析细胞培养生产紫杉醇的影响因素及对策
浅析细胞培养生产紫杉醇的影响因素及对策摘要：紫杉醇是一种有效治疗多种癌症的天然植物，具有高效、低毒、广谱、作用机制独特等特点，然而不断增长的抗癌药物需求和红豆杉资源的缺乏，为紫杉醇的工业化生产带来了很大压力，利用植物细胞培养生产紫杉醇被公认是一种有效的途径。
本文着重阐述了一些因素对紫杉醇产量的影响，以及利用生物反应器进行细胞培养时存在的问题，并针对这些影响因素给出了相应的对策。
并提出提高紫杉醇产量的方法，在文章最后给出了一些建议。
关键词：红豆杉紫杉醇细胞培养影响因素对策利用细胞悬浮培养方法提取紫杉醇是近年来红豆杉研究的一个重要课题。
自1989年首次报道细胞培养法生产紫杉醇以来，各国学者开展了广泛研究，目前细胞培养已经取得了较大进展，但还存在诸多需要克服的技术性难题。
紫杉醇是红豆杉属植物的次级代谢物，植物细胞培养生产次级代谢产物包括两个重要环节，一是细胞生长，二是产物合成。
这两个环节的任何影响因素都会影响到生产效率。
具体因素包括生物因素、物理因素和化学因素。
另外，本文还阐述了反应器对实验的影响及一些反应器的结构创新。
一、生物因素1、细胞株大量的研究表明，植物细胞的分化与次生代谢物的合成有密切的关系。
这些分化不但包括整植株、器官、组织，还包括细胞和亚细胞水平的分化。
分化的细胞、组织、器官往往有较高含量的次生代谢物。
因此，在生物反应器中通过大规模培养分化组织、器官、甚至整个植株可以生产次生代谢物。
目前，植物细胞培养所采用的培养物有细胞团块、绿色愈伤组织、冠瘿组织、不定芽（原基）、茎段、正常根、毛状根、畸形芽、胚（胚状体）甚至整个小植物。
2、褐变红豆杉属植物愈伤组织的诱导、继代培养过程中，细胞会分泌大量的棕色色素物质，这些色素物质的积累会影响愈伤组织生长，愈伤组织受毒害而逐渐转为暗褐色至黑色，这种现象称为褐变。
该现象与常见的木本植物培养初期发生褐变不同,后者通过选用较小外植体、频繁继代等一般可以克服,且以后不会发生;而就红豆杉而言,无论何种外植体来源的愈伤组织,常连续发生褐变,严重时会抑制细胞的增殖生长以至致死,使用抗氧化剂、吸附剂等多种方法,都只能减轻褐化[1]。
紫杉醇(Taxol)
紫杉醇的化学半合成
有机合成不仅有效地解决了紫杉醇分离提纯难题 ，同时，通过对紫杉醇及其衍生物进行化学修饰 ，使之具有更好的制剂性和生物活性。
美国BMS公司、法国普朗克制药公司等生产紫杉 醇的主要企业现已利用半合成法进行工业化生产 紫杉醇。
紫杉醇的化学全合成
紫杉醇是分子结构比较复杂的手性化合物，现已 完成6条合成路线，总结归纳起来主要有直线法、 会聚法以及这2种方法的联合应用。
利用红豆杉侧芽通过离体培养获取大量的种苗，规模 化、集约化营造原料林
根培养法
利用根癌农杆菌侵染红豆杉的叶片获得发状根，从中 提取紫杉醇
植物细胞培养法
紫杉醇是植物细胞的次生代谢产物，能否通过大 规模的植物细胞培养大量获取紫杉醇具有很高的 研究价值。
许多研究者在高产细胞系的选择和代谢调控方面 进行了大量的卓有成效的研究。
—紫杉醇能结合并稳定微管， 阻止微管的解聚
—导致细胞分裂时不能形成纺 锤体，有丝分裂受阻，细胞周 期停滞于G2/M期
紫杉醇的临床使用
—一线广谱抗癌药
—主要用于治疗乳腺癌，卵巢癌，非小细 胞肺癌和卡波西肉瘤
—聚氧乙基代蓖麻油与无水乙醇的混合溶媒具 有致敏性，直接注射的过敏率高达34.17%
—用药前需对患者注射受体拮抗剂，以降低过 敏反应的发生
目前未能实现工业化生产，这主要是因为：植物 细胞生长慢，紫杉醇含量低，使得单位时间单位 质量细胞紫杉醇含量较低，即使在理论上工业化 生产也难以取得经济效益。
工厂化生产方法
目前，已经应用于大规模工业化生产紫杉 醇的方法主要有两种：
从人工栽培的植物中提取紫杉醇 紫杉醇半合成法
紫杉醇与多烯紫杉醇
紫杉醇的来源
平均每棵树仅能提供 2 kg 左右的树皮,紫杉树矮小, 长 势极为缓慢，1kg干树皮只能提取50~100mg的紫杉醇。 据布一迈施贵宝公司估计, 每例病人的治疗剂量为 150mg/m2, , 对一位体表面积1.6 m2的人, 每个疗程总 剂量为250mg, 每3周为一疗程, 约需3~6个月的疗程,需 要紫杉醇约2g。
紫杉醇的工厂化生产应用的原理
紫杉醇的工厂化生产应用的原理紫杉醇简介紫杉醇是一种天然存在于紫杉树（Taxus spp.）中的次级代谢产物，被广泛用于药物研究和临床治疗。
紫杉醇具有抗肿瘤、抗炎、抗植物病毒和抗真菌活性等各种生物活性。
工厂化生产紫杉醇的意义工厂化生产紫杉醇具有以下几个重要意义： 1. 提高紫杉醇的产量：紫杉树中紫杉醇的含量较低，通常可达到0.02%-0.05%。
通过工厂化生产，可以大大提高紫杉醇的产量，满足临床需求。
2. 降低生产成本：工厂化生产紫杉醇可以通过精细调控和优化工艺参数，降低生产成本，使药物更加可承受。
3. 保护紫杉树资源：紫杉树是紫杉醇的天然来源，但因过度采伐和生境破坏，其资源面临枯竭的风险。
工厂化生产紫杉醇可以避免对紫杉树资源的过度依赖，确保其可持续利用和保护。
工厂化生产紫杉醇的原理工厂化生产紫杉醇的原理主要包括以下几个方面： 1. 选择高累积紫杉醇的菌株：通过筛选和改良菌株，选择高产紫杉醇的菌株作为生产菌株。
常见的菌株包括紫杉菌属、雷公藤菌属等。
2. 优化培养基配方：通过优化培养基的营养成分和添加物，提供优良的生长环境，促进菌株生长和紫杉醇产量的提高。
培养基的优化可以包括碳源、氮源、矿质盐、生长因子等方面。
3. 改良发酵工艺：发酵工艺是工厂化生产紫杉醇的核心环节。
通过改良发酵条件如温度、pH、氧气供应、搅拌速度等参数，优化发酵过程，提高紫杉醇的产量。
同时，还需要对发酵时间、发酵容器、采样时间等进行合理调整。
4. 高效提取技术：提取紫杉醇的方法包括有机溶剂提取、超临界流体萃取、液相色谱等。
通过优化提取工艺，提高紫杉醇的纯度和提取率，以满足药物质量要求。
5. 生物转化技术：紫杉醇的特定官能团可以通过生物转化反应进行改造，从而得到更多种类的紫杉醇衍生物。
这些衍生物具有不同的生物活性和药理特性，可以用于药物研发和临床治疗。
工厂化生产紫杉醇的前景随着生物技术和合成化学的不断发展，工厂化生产紫杉醇的技术不断完善，产量和纯度得到了很大提高。
紫杉类药行业分析报告
紫杉类药行业分析报告紫杉类药是一类优秀的抗肿瘤药物，主要由从太平洋紫杉树中提取的化合物--紫杉醇制成。
该药物已经被广泛用于多种肿瘤的化疗，比如乳腺癌、卵巢癌、肺癌和胃癌等，对于缓解患者痛苦和延长生命起到了重要作用。
本文将从定义、分类特点、产业链、发展历程、行业政策文件、经济环境、社会环境、技术环境、发展驱动因素、行业现状、行业痛点、行业发展建议、行业发展趋势前景、竞争格局、代表企业、产业链描述、SWOT分析、行业集中度等多方面深入分析紫杉类药行业。
一、定义紫杉类药是指以太平洋紫杉树（Taxus brevifolia）、欧洲红豆杉（Taxus baccata）和中国红豆杉（Taxus chinensis）等松杉科植物为原料，提取出来的含有紫杉醇等有效成分的抗癌药物。
二、分类特点一般而言，紫杉类药物分为以下三类：1、自然提取紫杉醇：该类药物的原料采自太平洋紫杉树或其他植物，经提取，获得纯度较高的紫杉醇。
2、半合成紫杉醇：该类药物是以自然紫杉醇为原料，经过人工半合成生产出来的药物。
3、全合成紫杉醇：该类药物是通过全合成方式合成出来的药物。
三、产业链紫杉类药物的产业链主要有以下几个环节：原料采集、提取分离、半合成/全合成、制剂生产、销售。
四、发展历程20世纪60年代初，科学家从太平洋紫杉树（Taxus brevifolia）的树皮和针叶中分离出了一种能够抑制癌细胞生长的物质，这就是紫杉醇。
20世纪90年代初，由于紫杉醇的抗癌作用被越来越广泛地认可，大量生产出售，并且是肿瘤药物中的前沿热点，药店种类逐渐增加，现在紫杉醇药物已在全世界范围内被广泛应用于抗癌。
五、行业政策文件2018年，国家医保局在第二批抗癌药集中采购中，开始试行质量优先原则，打破长期使用的低价采购制度，增加高品质的抗癌药物的投入；2019年，卫生部颁布了《抗肿瘤药品管理办法》；2020年，推出了《国家药品集中采购和使用试点工作方案》。
六、经济环境目前国内紫杉类药物产业规模较小，但市场空间逐渐被厘清，并且愈加广阔。
紫杉醇工艺路线的评价
紫杉醇工艺路线的评价紫杉醇是一种有效的抗癌药物，可以治疗多种恶性肿瘤。
它来自于太平洋红柏树皮中的一种二萜类天然产物。
紫杉醇的制备工艺路线有多种，各自具有优缺点。
本文将从经济效益、生态环境、技术难度和产品质量等方面对紫杉醇工艺路线进行评价。
从经济效益的角度来看，紫杉醇的工艺路线应该保证成本低廉，以便更好地满足人们的需求。
在这方面，目前最常用的工艺路线是通过30多个步骤对大量红柏树皮进行提取、分离而制得的。
这种工艺虽然能够得到较高的产率，但制备成本较高，并且会对环境造成影响。
而另一种工艺路线是采用转基因方式生产紫杉醇，这种工艺成本更低，但目前成品的价格相对更高，因此需要进一步发展。
从生态环境的角度来看，紫杉醇的生产需要大量的天然资源，如果采取不适当的工艺路线，就会对环境造成严重污染。
因此，应选择一种环保、可持续的工艺路线。
在这方面，使用生物技术制备紫杉醇是一种可持续、环保的方法。
这种方法不需要大量的红柏树皮，也不会产生大量的废弃物。
因此，这种工艺路线是对环境友好的。
从技术难度的角度来看，紫杉醇的制备是一项极为复杂的过程，需要高度专业的技术和仪器。
尤其是对于生物技术工艺路线，需要克服更多的技术难关。
目前，该方法仍处于研究阶段，仍需要在实验室中进行大量的研究和试验。
但一旦取得成功，生物技术工艺路线将成为制备紫杉醇的最佳途径。
最后，从产品质量的角度来看，紫杉醇的制备工艺路线应该保证产品的纯度和活性，以确保其疗效。
在这方面，采用转基因方式生产紫杉醇相对来说是比较好的选择。
根据研究，转基因紫杉醇的纯度和活性都比传统方法制备的高，同时能够避免传统方法因其他杂质对产物质量的影响。
因此，从经济效益、生态环境、技术难度和产品质量等方面综合考虑，采用生物技术工艺路线生产紫杉醇是最好选择。
虽然这种工艺路线目前仍处于研究阶段，但相信在未来不久会被广泛应用并发挥其巨大作用。
紫杉醇的资源、生物活性和化学合成
紫杉醇的资源、生物活性和化学合成20世纪60年代初,美国NCI发起一项从多种植物35000多种植物中寻找筛选安全有效的抗癌新药的计划，美国政府已耗资250亿美元以各种形式资助此计划，期间有数以万计的具多种抗癌活性的化合物被筛选出来。
其中作为先导化合物之一的紫杉醇（taxol）则是化学家经数十年孜孜不倦的为攻克癌症所作出的一大贡献，成为抗癌药剂中的今日之星。
NCI 预测在今后10—15年内，紫杉醇将成为主要的抗癌药物之一。
紫杉醇最早是Wani和其同事以KB细胞毒生物活性监测为跟踪手段从北美产红豆杉科（Taxaceae）植物短叶红豆杉（T.brevifolia）及太平洋紫杉（Pacihc yew）树皮中分离鉴定的。
尤其是20世纪70代未发现紫杉醇具有独特的抗癌机理，引起了植物化学家们的极大兴趣，并加快了紫杉醇的研究步伐。
目前从红豆杉属（Taxus）植物中确定了100余种紫杉烷（Taxanes）类化合物，但惟有紫杉醇抗癌活性最强，其后，发现半合成类似物taxotere 2是紫杉醇的竞争对手。
1992年底，美国FDA正式批准紫杉醇用于临床，现已在40多个国家用于晚期卵巢癌、乳腺癌的治疗，而且治疗范围正日渐扩大。
但令人担忧的是，红豆杉植物生长缓慢且资源有限，加上含量极低，造成紫杉醇供应紧缺，从而限制临床广泛的研究应用。
同时，大量砍伐红豆杉植物不但引起环境学家的忧虑，而且红豆杉资源面临灭绝。
为了解决资源保护和缓解紫杉醇供应危机，国内外在新资源开发、大面积栽培、组织培养和真菌发酵及化学合成方面均取得了很大进展，一、紫杉醇在植物体中得分布紫杉醇和其他紫杉烷类化合物主要存在于红豆杉科植物，最近发现亦分布于红豆杉近缘科属植物中。
（一）红豆杉科植物红豆科杉植物为常绿乔木或灌木，共5属约32种，除澳洲红豆杉属（Austrotaxus）1种(Austrotaxus spicata Campton)产于南半球外，其余均产于北半球，我国有其中4属12种1变种及1栽培变种。
云南红豆杉枝叶紫杉醇含量影响因素概述
云南红豆杉枝叶紫杉醇含量影响因素概述作者：周海坤周云来源：《安徽农业科学》2015年第01期关键词云南红豆杉;枝叶紫杉醇含量;影响因素中图分类号S789文献标识码A文章编号0517-6611（2015）01-106-01Study on Factors Affecting Taxol Content in Leaves and Twigs of Taxus yunnanensisZHOU Haikun1， ZHOU Yun2 （1. Lushui County Forestry Bureau， Lushui， Yunnan 673100; 2. Yunnan Academy of Forestry， Kunming， Yunnan 650201）Abstract It was recommended that ratio of xylem， season of harvesting， initial water on leaf and twigs are main factors affecting taxol content in Taxus yunnanensin. It was suggested that conducting studies on the standardization of leaf and twig samples of Taxus yunnanensis to promote the development of taxol medicine industry.Key words Taxus yunnanensin; Taxol content in leaf and twig; Affecting factors基金项目国家林业局重点项目。
作者简介周海坤（1971-），男，云南泸水人，工程师，从事森林培育及特种经济研究及推广工作。
*通讯作者，高级工程师，从事红豆杉、森林蔬菜及热区乡土树种研究。
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课程名称细胞工程课题紫杉醇的大规模培养及其影响因素学院酿酒与食品工程学院专业生物工程姓名学号指导老师老师紫杉醇的大规模培养及其影响因素钟坤1酿酒与食品工程学院生工112班摘要：紫杉醇是一个从红豆杉植物中提取的对多种癌症都具有较好疗效的天然药物。
近几年植物细胞培养生产紫杉醇的尝试性研究不断有突破性进展，综合当今研究报告，对利用植物细胞培养大规模生产紫杉醇过程及其影响因素作一定的分析与概述。
关键字：紫杉醇、细胞培养、红豆杉、影响因素紫杉醇是一种复杂的天然的抗癌药物，属于二萜生物碱，其基本结构由浆果赤霉素Ⅲ和连接其13位碳上一苯丙氨酸衍生物构成。
1982年紫杉醇开始在临床上进行试验，1989年完成II期临床，1990年进行Ⅲ期临床，1992年12月29日美国正式批准用于晚期卵巢癌、肺癌、子宫癌的治疗。
它是经认证、目前最好的天然抗癌药物之一，可广泛用于肺鳞癌、肺腺癌、乳腺癌、睾丸胚胎癌、卵巢癌、恶性胸腺癌、胆囊癌、食道癌、非小细胞肺癌、淋巴瘤、膀胱癌、生殖细胞癌、头颈癌等肿瘤的治疗，特别是晚期卵巢癌的治疗。
1995年中国医学科学院药物研究所研制的国产紫杉醇原料(从云南红豆杉、西藏红豆杉、东北红豆杉、中国红豆杉和美丽红豆杉五种植物中提取，纯度达98％以上)、据估算，从1000~2000棵稀有的紫杉树皮中只能提取lkg紫杉醇，而对l例病人制各充足的药物需3～4棵百年的老红豆杉树。
由于红豆杉属植物中紫杉醇的含量极低，远远不能满足市场的要求。
为了解决紫杉醇供需之间的尖锐矛盾，多年来，科学家在寻找及扩大紫杉醇药源途径方面做了大量工作，紫杉醇的全合成已取得成功，但皆因路线长，收率低等原因目前无法实现工业化．化学半合成是一条扩大紫杉醇来源的较好途径，国外已用半合成法生产紫杉醇，但化学半合成所用前体巴卡亭III和10一去乙酰巴卡亭III等仍要依赖于从红豆杉属植物中提取，限制了它的应用，利用植物细胞培养技术生产紫杉醇是一种大有前途的途径。
用植物细胞培养与紫杉醇的生产的原因植物组织细胞培养被认为是紫杉醇的一个有希望的长期资源。
这是因为(1)不破坏资源。
尽管红豆杉植物的数量很少,但作为细胞培养的起始原料只需极少量,建立起组织培养后就不再需要红豆杉植物材料了,可一代代在全人工的控制下繁殖下去。
还保护了红豆杉资源和维持了生态平衡。
(2)不需要栽培,它不受地区、季节、病虫害及其它自然因子的影响。
(3)细胞悬浮培养具有相对较快的增殖速率。
(4)高产细胞株可通过从高产植物建立并筛选获得。
(5)培养物为较均一的细胞,容易进行大规模培养。
(6)可以通过改变培养基成分等进行培养条件的人为控制来得到理想的产量。
1 愈伤组织诱导及培养红豆杉属木本、裸子植物,愈伤组织诱导比较困难,生长较缓慢。
现在,已从各种不同的红豆杉的不同的外植体如:针叶、幼茎、树皮、形成层、种胚、假种皮等诱导出愈伤组织其中以幼茎为最好的来源,而外植体中的紫杉醇并不影响愈伤组织的诱导。
愈伤组织的诱导和培养的最适培养基是改良B5培养基,愈伤组织培养也大多采用B5培养基。
利用农杆菌转化紫杉外植体得到转化的愈伤组织表现出更快的生长速度,而且也能合成紫杉醇,甚至其紫杉醇含量超过了非转化的愈伤组织。
实验中,往往是通过改变植物激素(KT、2, 4-D、GA3、NAA、IBA等)的种类和加入量来促进紫杉愈伤组织的生长。
激素的浓度一般为0. 1-1. 0毫克/升。
过高的激素浓度反而会抑制愈伤组织的生长。
一般情况下,两周左右愈伤组织可以从外植体上长出，在开始的30～40天,愈伤组织生长迅速,然后其生长速度变慢。
如果不进行继代培养, 50天左右愈伤组织会褐化,直至死亡。
新诱导的愈伤组织至少15～25天要进行继代。
培养初期,即使继代,愈伤组织也易分泌橙红色色素或发生褐化,使生长速度减慢,甚至死亡。
这是愈伤组织分泌的酚氧化成醌类物质造成的。
在培养基中加入还原剂如:半胱氨酸、维生素C、脱落酸等,或吸收酚类的物质如:聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、活性炭等,可以减少致死现象,保持愈伤组织的生长活性，但是由于吸附剂对营养物质和激素的吸收,较高浓度的吸附剂会部分地抑制愈伤组织的生长。
愈伤组织在培养初期生长较快,但随后的6～12个月里,其生长速度减慢,并持续1～2年。
光照也会抑制愈伤组织的生长。
2.摇瓶液体悬浮培养只有当愈伤组织经过长时期固体培养,表现出相当的生理稳定性后,才能进行悬浮培养。
同时,摇瓶培养也是生物反应器培养的基础,只有摇瓶培养生长良好,生理、遗传特性稳定,紫杉醇合成能力相对较高并且稳定的细胞系才能用于进一步的放大培养。
植物细胞从固体培养向悬浮培养过渡,需要有一个适应过程。
在此过程中，使紫杉细胞悬浮培养的颗粒比较均匀,生长良好。
驯化过程在25℃进行暗培养。
每个300毫升的三角瓶装100毫升培养液,摇床旋转速度145 rpm,定期用0. 76×0. 76的不锈钢筛网对细胞进行过滤,并换成新鲜培养液，可以说,植物细胞培养的放大操作过程完全是微生物培养过程的移植。
因此,在对悬浮培养进行研究时,研究者们不可避免地沿用了微生物培养研究的思路。
研究工作包括对细胞培养培养基组成的改良,细胞培养过程中的物理条件如:温度、接种量、光照强度等,化学条件如: pH值等的改变以使细胞达到最大的生长率和产物合成。
紫杉细胞液体培养也大都选用改良B5培养基。
当然,植物细胞具有其特殊的生理特性,研究方法也必然有相当特异性如:培养基的组成要考虑到植物激素种类,浓度对其生长和产物合成的影响,细胞聚团的生理特性,二氧化碳、乙烯对植物细胞的特殊意义等等。
植物细胞液体培养过程需要一个最小的接种量,低于这个接种量,植物细胞生长减慢甚至停止。
紫杉细胞培养接种量不应低于每升70克细胞(鲜重),接种量低于每升50克细胞时,生长停止。
接种量在每升80-110克细胞,其生长速度没有明显差异。
而且不同浓度糖对紫杉细胞紫杉醇合成的影响,发现果糖是紫杉醇合成的最适碳源,而且利用高浓度糖来进行培养也是可行的。
植物细胞具有很强的pH自我调节能力。
在pH 3. 0～7. 0下培养,到21天收获时,紫杉细胞生长量基本相当。
但比较起来, pH 5. 0对紫杉细胞生长更为适宜芳香羟酸和氨基酸的加入对细胞紫杉醇合成的影响。
利用芳香族氨基酸和芳香羟酸刺激紫杉细胞合成紫杉醇显示,丝氨酸、甘氨酸、酪氨酸、N-苯甲酰甘氨酸、苯甲酸等的加入都不同程度地刺激了紫杉醇的合成,而其中,苯甲酸和酪氨酸的作用最大。
紫杉醇的合成主要发生在细胞生长后期,即静止期,表现出非生长偶联特征。
因此,紫杉醇合成促进物的加入也应是在生长基本结束的第26天。
但这些物质的加入浓度过高时(如10 ppm)会使悬浮细胞褐化,不利于其生长和紫杉醇的合成。
对此,可能有5条原因所导致。
一是碳源的多条次级代谢途径:二是次级代谢物合成关键酶的低活性(包括酶表达水平和酶活水平);三是细胞内缺乏次级代谢物的合适的储存位点和运输机制;四是产物的进一步代谢、分解和利用;五是悬浮细胞的低分化状态和细胞的快速分裂繁殖。
从而使得植物细胞的次级代谢物合成与生长不一致并且产量较低。
紫杉醇的分泌表现出两个峰,一个在转接后的第六天,另一个在培养终了。
他们认为第一个峰是转移效应引起的,即细胞进入新鲜培养液后,由于NH+4摄取的增加,细胞内的pH值升高,引起了紫杉醇的外泌。
第二个峰则是由于长时间培养后,培养液内碳源、氮源、磷等消耗殆尽,有害物质积累,细胞生长停止、老化、部分细胞死亡、裂解,造成紫杉醇外泌。
外泌现象的存在,对进行紫杉细胞固定化培养是非常有利的。
3.摄取与紫杉醇合成相关毫无疑问,由于二氧化碳和乙烯对植物的特殊重要性,植物细胞悬浮培养中,二氧化碳、乙烯以及氧的浓度对细胞生长有着很大的影响。
实验显示, 10%的氧浓度(v/v), 0. 5% (v/v)的二氧化碳浓度, 5 ppm的乙烯的组合,对紫杉醇合成最有利,紫杉醇合成起始时间也提前, 21天时,培养液中紫杉醇的浓度达到了6. 5mg /L。
在此条件下,二氧化碳和乙烯的相互作用对紫杉醇的合成是极为重要的。
对钙和磷的利用起重要作用的信号转导作用,也需要由乙烯来活化。
实验中,紫杉细胞的生长明显依赖于乙烯,在上述组合下,培养液中的DNA浓度增加最快,最后浓度最高。
这也说明气升式生物反应器应用于植物细胞培养时,可能会由于过量的通气驱除了培养液中的二氧化碳和乙烯,从而使得次级代谢物的合成减少。
影响因素1.生物因素1.1细胞株大量的研究表明，植物细胞的分化与次生代谢物的合成有密切的关系。
这些分化不但包括整植株、器官、组织，还包括细胞和亚细胞水平的分化。
分化的细胞、组织、器官往往有较高含量的次生代谢物。
因此，在生物反应器中通过大规模培养分化组织、器官、甚至整个植株可以生产次生代谢物。
目前，植物细胞培养所采用的培养物有细胞团块、绿色愈伤组织、冠瘿组织、不定芽（原基）、茎段、正常根、毛状根、畸形芽、胚（胚状体）甚至整个小植物。
1.2褐变红豆杉属植物愈伤组织的诱导、继代培养过程中，细胞会分泌大量的棕色色素物质，这些色素物质的积累会影响愈伤组织生长，愈伤组织受毒害而逐渐转为暗褐色至黑色，这种现象称为褐变。
该现象与常见的木本植物培养初期发生褐变不同,后者通过选用较小外植体、频繁继代等一般可以克服,且以后不会发生;而就红豆杉而言,无论何种外植体来源的愈伤组织,常连续发生褐变,严重时会抑制细胞的增殖生长以至致死,使用抗氧化剂、吸附剂等多种方法,都只能减轻褐。
通过研究表明：培养基中附加0.1-0.5mg/LBA,对愈伤组织生长量的增加、保持质地,尤其是抑制褐化效果明显。
2.物理因素2.1光照黑暗条件有利于愈伤组织的诱导、生长和紫杉醇的形成，紫杉醇的产量高于光照条件下的3倍。
2.2温度温度会影响酶的活性，细胞生长速率与培养温度紧密相关。
愈伤组织诱导与培养的适宜温度为20～25℃。
2.3PHPH会影响培养液的渗透压、酸碱度、从而影响细胞代谢。
培养基灭菌前pH5.8左右。
2.4剪切力在悬浮培养中，植物细胞比微生物细胞对培养液的剪切力更敏感，因此开发适合植物细胞培养的新型生物反应器是进入工业化生产的必要前提之一。
钟建江等开发了一种新型离心浆搅拌式生物反应器，具有剪切力小的特点。
中国红豆杉悬浮细胞在离心搅拌浆和常规搅拌浆两种不同反应器中虽然两者的细胞比生长速度大致相同，但在常规搅拌浆反应器中，细胞延迟期较长，且细胞严重附于反应器上，不利于培养，而离心搅拌浆则无此缺点。
红豆杉细胞在气升式反应器中培养鲜重的倍增时间为7.68d，比在机械搅拌式反应器中的倍增时间8.15d要短，并且紫杉醇的积累也较高，而且气升式反应器剪切力较小，气体传递良好，因此气升式反应器比搅拌式反应器更适合于红豆杉细胞培养。