中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊 植物能合成微量次生代謝物，進而發(fā)揮機體生物防御和信號傳導作用。由于這些植物天然產(chǎn)物對人體有較強的生理活性，已被廣泛應用于醫(yī)藥健康等領域。據(jù)中國社會科學院醫(yī)藥藍皮書《中國藥品市場報告（2012）》稱，中國藥品市場?2012?年總規(guī)模為?9?261?億元人民幣；預計到?2020?年，中國藥品市場的規(guī)模將達到?2.3?萬億元人民幣。植物天然產(chǎn)物一直作為藥物、保健品及化妝品的重要來源，如嗎啡、青蒿素、麻黃素和紫杉醇等藥效顯著的藥物均屬于植物源藥物；年銷售額超過?400?億美元的激素類藥物，目前主要是以薯蕷皂素、番麻皂素和劍麻皂素等植物皂素為基礎原料生產(chǎn)。另外，植物天然產(chǎn)物在農(nóng)藥、獸藥及其他與人類生活密切相關的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域中也具有廣泛的需求和應用，如黃連中的黃連素等生物堿類抗生素在畜牧養(yǎng)殖中的應用有良好安全性，已經(jīng)成為理想的飼用抗生素替代品。與此同時，高品質(zhì)的植物天然產(chǎn)物，如人參皂苷、玫瑰精油、番茄紅素、花青素、新型甜味劑羅漢果苷和甜菊糖等，是人類化妝品、保健品和調(diào)味劑的主要原料，市場前景廣闊。

植物提取是目前植物天然產(chǎn)物的主要生產(chǎn)方式。這種傳統(tǒng)生產(chǎn)模式有較多缺點，如天然產(chǎn)物含量低且差異大，植物生長周期長，類似物復雜導致產(chǎn)品純化難，以及對生物資源尤其是野生植物資源造成嚴重破壞等。隨著市場需求的日益增大，野生名貴中藥靈芝、人參、三七的原植物均已瀕危或野外滅絕，目前的資源供給已經(jīng)難以為繼。在化學合成方面，由于大部分天然產(chǎn)物結構復雜，具有較多的手性中心，合成過程中容易形成無活性甚至有毒的、難以分離的旋光異構體；而且合成過程步驟繁瑣，轉(zhuǎn)化率低，能耗高，所用有機溶劑易造成污染，難以滿足工業(yè)化需求。而植物組織細胞培養(yǎng)法操作較復雜、周期長，且由于生產(chǎn)成本過高，所以也不易實現(xiàn)工業(yè)化。相比較而言，利用釀酒酵母釀造啤酒的類似原理，通過發(fā)酵生產(chǎn)植物天然產(chǎn)物具有生產(chǎn)周期短、不受時節(jié)和原料供應的限制、發(fā)酵產(chǎn)物比較單一、易于分離純化等優(yōu)點，容易實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

基于合成生物學的原理，設計和創(chuàng)建人工合成細胞發(fā)酵生產(chǎn)植物天然產(chǎn)物，既能有效控制原料供給，又能保護自然資源及環(huán)境，其作為一種綠色高效的新型生產(chǎn)模式已被科學界及工業(yè)界認可。近年來，隨著合成生物學的飛速發(fā)展，微生物合成植物源天然產(chǎn)物的種類不斷增多，產(chǎn)量也在逐年攀升。本文將從研究路線出發(fā)，在萜類、苯丙素類和生物堿等化合物的生產(chǎn)應用案例中介紹人工合成細胞生產(chǎn)植物源天然產(chǎn)物的研究現(xiàn)狀。