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植物合成生物学：植物细胞大规模培养的新机遇
合成生物学
2025, 6 (5):
1107-1125.
DOI:10.12211/2096-8280.2024-095
植物细胞培养（plant cell culture， PCC）作为一种极具发展潜力的生物合成平台，具有生长周期短、成本效益高、无病原危害、次生代谢产物丰富等优势，在医药、食品和保健等领域备受关注。然而，生产效率不足是限制PCC应用于商业化生产的最大阻碍，其中，遗传转化效率低、调控网络复杂、细胞结团及遗传稳定性差是主要困难。合成生物学遵循自下而上的工程化建造理念，对天然植物细胞进行精准设计与改造，为开发高效、经济可行的植物细胞工厂提供了新的解决方案。本文回顾了PCC作为合成平台在生产重组蛋白和次生代谢产物中的研究现状。重点探讨了植物合成生物学对PCC在工业化发展中的推动作用，包括优质植物细胞系的构建、遗传转化体系的优化、表达系统的优化、生产效率与产能的提升以及赋予植物细胞合成异源产物的能力。未来，PCC的发展更需强调合成生物学理念和技术在突破当前技术瓶颈中的关键作用，以促进植物细胞大规模培养的进一步发展。  View image in article
图1
植物细胞培养发展时间线
正文中引用本图/表的段落
20世纪初，德国植物学家Gottlieb Haberlandt提出植物细胞具有全能性的理论，为植物细胞离体规模化培养奠定了理论基础（图1）。在这一理论指导下，研究人员成功建立起了烟草、水稻、小麦、胡萝卜、红豆杉、人参、银杏等多种植物的离体细胞系［2-6］。这些离体植物细胞可以在合适的培养条件下进行大规模培养，用于生产紫草素、紫杉醇等天然产物和葡萄糖脑苷脂酶等重组蛋白，在生物制造领域展现出了巨大的潜力［7-10］。其中，德国Phyton生物科技公司利用PCC平台生产的抗癌药物成分紫杉醇，能够满足全球1/3的市场需求，被视为植物细胞大规模培养技术产业化应用的标志性事件［11］（表1）。在化妆品领域，来源于PCC的活性成分也备受关注。通过不同溶剂提取的多酚、酚酸、三萜、黄酮类化合物、芪类化合物等化学物质，已经被作为天然护肤成分用于商业化产品中［7］。在食品工业中，可可豆细胞在生物反应器中只需要7天即可收获，被用于大量制造巧克力的原料可可脂（
2.0 mg/L NAA； ... Isolation of the main biologically active substances and phytochemical analysis of Ginkgo biloba callus culture extracts 1 2023 ... 20世纪初，德国植物学家Gottlieb Haberlandt提出植物细胞具有全能性的理论，为植物细胞离体规模化培养奠定了理论基础（ Plant cell culture technology in the cosmetics and food industries: current state and future trends 3 2018 ... 20世纪初，德国植物学家Gottlieb Haberlandt提出植物细胞具有全能性的理论，为植物细胞离体规模化培养奠定了理论基础（
本文的其它图/表
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