有限空间内植物组织培养的方法探讨修改稿

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1、张岳通讯方式：Tel:021-54924269(O)13701845760(M)Fax:021-54924015Email:lunna_zhy@163.com空间植物组织培养的优化方法探讨张岳郑慧琼（中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所，上海，200032）摘要目前在空间飞行器或空间站中进行生物学实验的机会非常珍贵，搭载生物样品的培养容器一般来说都属于微小化的，因此在较小培养环境中如何将生物材料培养好是确保空间实验成功的一个重要前提。本实验采用的实验容器为中德合作项目由德国Astrium公司研制的的模拟培

2、养盒[ExperimentContainer（EC）]和实验室常用的培养皿。实验材料为拟南芥的愈伤组织。实验对培养基的激素配比，愈伤组织的接种重量和接种大小进行了优化。结果发现MS培养基中添加2,4-D2mg/l，或者2,4-D和6-BA为1mg/l和0.1mg/l时细胞生长状态较好。愈伤组织的接种重量为0.1g，接种直径为1mm时生长状态最好。在相对密闭的小环境中，空气交换不足是实验生物生长发育的主要限制因素。本实验发现在培养基中添加1%硝酸银和0.002mg/l活性炭可以明显提高细胞对缺氧的耐受性。关键词：空间

3、飞行；组织培养。引言在最近的十多年中，由于建立月球或火星基地成为空间探索的重要目标之一，欧美等国已在积极开展以太空实验为目的，以及人类长期空间生活消费所必需的研究为目的，研究在空间培养或栽培植物，评估作物在空间产生种子的生长条件，筛选适合空间种植的植物品种，了解在没有重力和完全封闭条件下植物生长发育的主要问题等。尽管，目前在空间已进行了多次的植物生长试验，但是要在太空条件下成功地利用植物生产粮食与蔬菜等尚需解决包括重力在内的诸多与植物生长发育有关的环境因子的影响问题。植物生物技术的一个重要环节是在人工培养上培养植物

4、细胞、组织。在去过30多年中，许多科学家都通过了植物器官培养、组织培养和细胞培养研究了空间微重力对植物细胞的生长、发育和繁殖的影响，并取得了许多重要的结果。随着分子生物学的研究进展，尤其是许多模式植物和农作物全基因组序列的测序完成，以及转录组学、蛋白质组学、代谢组学等组学的发展，标志着生物学研究已进入了后基因组生物学时代，微阵列分析和蛋白质组学等的分子生物学技术也已经开始用于空间生物学研究。随着载人航天的纵深发展，空间站的建立、月球探测、火星和小行星的探测也成为了人类探测宇宙的未来发展规划，也预示空间生物学研究的无

5、限美好前景。但是，目前空间飞行生物学实验的机会仍然非常稀少而又非常宝贵，在空间实验中，往往实验条件有限，无论是飞行器上能够用于空间生物学实验的功耗，还是培养空间都十分有效。常规的植物培养由于需要较大的培养空间，在资源比如功耗，光照和培养箱体积等有限的情况下，要获得较好的实验结果十分困难。植物细胞培养因为需要体积小、培养基成分可控、没有特殊的光照要求等优点而成为空间生物学研究重要研究体系。植物细胞培养的容器及培养条件是获得有价值的空间实验数据的关键。目前关于空间植物细胞培养的容器和培养条件方面的资料还十分有限。美国N

6、ASA常用的细胞培养容器有以下几种:（1）CellCultureModule(CCM)，该系统可供多种生物学样品进行培养，可变温，可为药物，激素，放射性标签及其他实验所用（http://www.nasa.gov/mission_pages/station/science/experiments/CCM-Wound_Repair.html)。（2）SingleLoopforCellCulture（SLCC），SLCC的容积为10毫升。一般6个SLCC装在一个培养箱中，可进行细菌和各种动植物细胞培养(http://ww

7、w.nasa.gov/pdf/360387main_HO1b_Aurora.pdf)。（3）BiotechnologySystem(BTS)，BTS是在“和平号”空间站中用于动物组织培养，蛋白晶体生长等生物学实验的容器。通过BTS的窗户可以看到里边的生物反应器。科学家曾用BTS研究过空间环境中软骨组织的生长情况。欧洲ESA常用的生物培养容器为theEuropeanModularCultivationSystem(EMCS)，即可以用于短期飞行实验，又可用于长期的空间站实验。EMCS中有数个实验单元Experimen

8、tContainer(EC)，每个EC大小为60×60×160mm，实验单元中的样品培养可以根据需要来添加LED灯光等（Brinckmann等，2005）。2000年瑞士研究人员研制了一种微型空间细胞培养装置(SBRI)，其外形尺寸为87mm×63mm×63mm，专门用来研究剪应力对细胞生长的影响（walther等，2000）。空间细胞培养装置的一个发展趋势