تولید انبوه متابولیت‌های ثانویه در گیاهان با بکارگیری راهکارهای زیست فناوری

گیاهان متابولیت‌های ثانویه با ارزش اقتصادی بالا و با کاربردهای متفاوتی مانند داروها، طعم دهنده‌‌ها، خوشبوکننده‌ها، رنگدانه‌ها، حشره‌کش‌ها و غیره تولید می‌کنند. تولید این ترکیبات همواره تحت‌تاثیر عوامل مختلف چون سطح پایین تولید، غیر یکنواختی کیفیت و تامین مواد اولیه مواجه می‌شود. تقاضای رو به رشد بازار امروز برای محصولات طبیعی و قابل تجدید سبب شده که کشت مواد گیاهی در شرایط درون‌شیشه به عنوان یک روش جایگزین برای تولید محصولات شیمیایی آنها مدنظر قرار گیرد. کشت سلولی و کشت بافت نمونه‌های گیاهی تحت شرایط استریل عموما به دو منظور تکثیر گیاه مورد نظر و استخراج متابولیت ثانویه انجام می‌شود اما معمولا اکثر روش‌های کشت سلولی گیاهی برای تولید یک ماده مورد نظر با شکست مواجه شده و ارائه راهبردهای نوین جهت بهبود تولید متابولیت‌های ثانویه باید مد نظر قرار گیرد. الیسیتورها ترکیباتی زیستی و یا غیر زیستی هستند که به شروع ساخت متابولیت‌های ثانویه کمک می‌کنند. هورمون‌های گیاهی مانند متیل جاسمونت و اسید جیبرلیک، پلی‌ساکاریدهایی چون کیتوزان از جمله الیسیتورهای زیستی می‌باشند. لیزرکم توان هلیم- نئون و فراصوت نیز مثال‌هایی در زمینه الیسیتورهای غیرزیستی می‌باشد. عدم وجود اطلاعات کافی در مورد مسیرهای ساخت بیوسنتزی متابولیت‌های ثانویه و مکانیسم‌های مربوط به تولید این ترکیبات بزرگترین مانع بر سر راه تولید این ترکیبات است. زمانی که تولید متابولیت مورد نظر به دلیل فقدان یک پیش‌ساز خاص با محدودیت مواجه می‌شود، روش‌هایی همچون دستکاری ژنتیکی، مهندسی متابولیک و نیز تبدیل زیستی یک پیش‌ساز (مانند اسیدهای آمینه) که به محیط کشت اضافه می‌شود، می‌تواند به افزاش تولید و تجمع ترکیب مورد نظر کمک کند. تلقیح ریشه‌های مویین با آگروباکتریوم و تولید ریشه‌های تراریخته از دیگر روش‌هایی است که با انتقال ژن‌های دلخواه به کمک آگروباکتریوم به ریشه مویین، تولید متابولیت‌های ثانویه را بهبود می‌بخشند. بی‌حرکت کردن سلول‌ها که عموما با استفاده از آلژینات کلسیم انجام می‌شود به موازات استفاده از بیورآکتورهای مناسب می‌تواند به افزایش تولید متابولیت‌های ثانویه کمک کند. در این مقاله راهکارهای مفید جهت بهینه سازی تولید متابولیت‌های ثانویه در سطح انبوه با کمک روش‌های نوین زیست فناوری بررسی شده است.