植物能够产生许多种类的生物活性物质，其中大多数属于次生代谢物，主要包括酚类、萜类和含氮化合物等，在植物防御生物侵扰以及不良环境方面起着至关重要的作用，并在多种行业中有着巨大的应用前景。目前大多采用植物离体培养作为生产活性物质的方式，悬浮细胞相比愈伤组织、毛状根、不定芽等其他外植体具有更大优势，适宜应用到大规模生产。但关于植物悬浮细胞体系提高植物活性物质产量的重要策略未见有文章全面阐述。
近日，西北农林科技大学麻鹏达副教授/董娟娥教授等在Journal of Agricultural and Food Chemistry在线发表了题为Using the strategy of inducing and genetically transforming plant suspension cells to produce high value-added bioactive substances的综述论文，该文章着重说明了利用该体系提高活性物质产量的主要策略——诱导和遗传转化，同时讨论了植物悬浮细胞在实际应用过程中面临的挑战和未来前景，为得到大量植物次级代谢物提供新的思路和理论基础。
植物外植体通过合适的激素诱导会失去分化能力并形成结构松散的愈伤组织，愈伤组织经过液体震荡培养可以获得稳定均匀的悬浮细胞系，再利用一些有效策略对某些特定的代谢途径加以调控，有望获得产量较高的活性物质。该综述首先介绍了植物悬浮细胞体系的基本特点以及建立的影响因素，包括植物种属、植物生长调节剂等。接着重点阐述了提高植物活性物质的策略--诱导和遗传转化，诱导是启动或增强植物细胞培养中次生代谢物生物合成最有效的生物技术策略之一，诱导子的种类及浓度的选择成为诱导的关键因素，其中植物激素在空间和时间上作为内源信号，将它们补充到培养基中模拟应激，能够上调相关基因的表达从而提高次级代谢物的产生。遗传转化是通过基因工程对某些基因进行改造，影响相应的次级代谢产物过程，从而实现活性物质增产，关键在于探索代谢过程中关键的合成基因和将外源目的基因的整合到植物基因组中并稳定表达，该文章从导入基因的方法及种类全面阐述了遗传转化在利用植物悬浮细胞体系提高活性物质产量的应用。
植物悬浮细胞体系的建立以及次生代谢物的获取目前大多处于研究阶段，规模较小，产量不高。目前工程化实现的最大问题是悬浮细胞产生的活性物质含量很低，在培养过程中，悬浮细胞易受剪切力、氧气、继代次数等因素的影响。由于植物代谢过程十分复杂且分析技术发展落后，大多数次级代谢物的代谢途径还不明确，难以实现精准改造。植物生物技术的最新进展为提高活性物质的产量和质量以及降低生产成本开辟了新的道路，在不久将来植物次生代谢途径和调控机制的解析及控制会有更大突破。植物代谢网络正在不断被了解以及生产技术在不断革新，相信未来，植物悬浮培养技术会逐步规范化、科学化、广泛化以及商业化，应用到更多方面。
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.1c05712