德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会北京代表处
LEDitSHAKE 优化植物细胞培养以生产次级代谢物的照明系统


© Fraunhofer IME | Ann-Katrin Beuel

LEDitSHAKE 系统中的红色LED灯

尽管世界人口不断增长,但生态可持续性和健康营养仍是社会面临的最大挑战之一。同时,粮食作物的种植和用于生产技术原料或活性成分的植物之间的冲突也十分棘手,这些物质的供应在不久的将来也会面临风险。 

 

传统种植作物可以生产主要用于化妆品和个人护理产品、也可作为食品添加剂和活性成分的次生植物物质成分。植物细胞培养(PCCs)是传统种植的重要替代方式之一。与栽培整株植物相比,PCC的培养不受季节条件、可用面积的限制,而且不使用杀虫剂,这使得所需物质的质量高、供应稳定,并可就地生产。

 

使用特定波长的光对生产生物量以及所需成分有积极影响。这是一种非侵入性、非化学性的影响,无需使用基因工程,而这正是被终端消费者接受的重要因素,尤其是对于化妆品和食品。

因此,亚琛的弗劳恩霍夫分子生物学和应用生态研究所IME开发了一个用于植物细胞培养的照明系统,研究特定波长的光对培养物的影响,以便找到生产重要成分的最佳光照配方。正在申请专利的LEDitSHAKE系统可以在震荡的培养箱中同时使用12种光照条件,而目前在市面上的普通震荡培养箱中只能使用白光。利用LEDitSHAKE,人们可以控制光的强度、光周期和光谱(红光、绿光、蓝光、白光、远红光、紫外光),并研究各自对植物生长的影响。 
 

弗劳恩霍夫分子生物学和应用生态研究所IME发明的方法(统计实验设计和LEDitSHAKE相结合)是独特的,代表了该技术的最高水平。并且LEDitSHAKE系统是模块化的,可以安装在任何用于培养植物细胞的标准恒温震荡培养箱中,因此是普遍适用的。 

为了进一步挖掘利用植物细胞培养物来持续生产活性成分的潜力,从中期来看,也是为了生产食品,LEDitSHAKE参与了2022年弗劳恩霍夫AHEAD计划,以进一步发展为分拆或授权。此外,LEDitSHAKE技术也将继续用于常规研究项目,例如,调查光对各种植物细胞以及蓝藻细菌的影响。 


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