展望

近年來，基于合成生物學(xué)原理設(shè)計(jì)人工合成細(xì)胞工廠發(fā)酵生產(chǎn)植物源天然產(chǎn)物的研究，已經(jīng)取得了一系列堅(jiān)定領(lǐng)域發(fā)展信心的成績，如青蒿素、β-?欖香烯、番茄紅素、人參皂苷及嗎啡等細(xì)胞工廠的成功創(chuàng)建。相比傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，這種新的資源獲取策略在資源可持續(xù)利用和經(jīng)濟(jì)效益等方面均具有很顯著的優(yōu)勢，因而作為一種革新模式嶄露頭角。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅我國就有上萬種含有生物活性成分的藥用植物（中藥），它們?yōu)楝F(xiàn)代藥物開發(fā)提供了靶點(diǎn)豐富的前體藥物寶庫，同時(shí)其豐富的生物合成途徑為我們提供了催化類型多樣的天然酶庫。然而“雙寶庫”的有效開發(fā)是高度交叉的前沿研究領(lǐng)域，需要集生物學(xué)、信息學(xué)、化學(xué)、中藥學(xué)、藥學(xué)等多種學(xué)科的共同努力和協(xié)作攻關(guān)。

具體到理論和技術(shù)方面的現(xiàn)狀，目前生物合成途徑的規(guī)模化解析和元件庫建設(shè)、生物途徑高通量組裝和優(yōu)化、人造系統(tǒng)的調(diào)試等方面還處于初級發(fā)展階段，人工智能等自動化技術(shù)參與程度較低。一些化合物類型的研究基礎(chǔ)薄弱，工程細(xì)胞異源合成效率還比較低，導(dǎo)致發(fā)酵法成本與傳統(tǒng)路線相比經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢不明顯，需要進(jìn)一步加強(qiáng)攻關(guān)。但總的來說，隨著人工智能技術(shù)的逐漸成熟，植物基因組的測序技術(shù)低成本化，高通量化學(xué)合成基因技術(shù)的完善，以及全局代謝網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的代謝途徑優(yōu)化理念和操作的進(jìn)一步突破等，最終人們將真正迎來植物源天然產(chǎn)物人工合成的新時(shí)代。（作者：戴住波，中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所；王勇，中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院 植物生理生態(tài)研究所；周志華，中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院 植物生理生態(tài)研究所；李盛英，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所；張學(xué)禮，中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所。《中國科學(xué)院院刊》供稿）