細胞培養(yǎng)植物中含有大量有用的次生代謝物質可以為人類提供藥品、色素、調味品、香料、殺蟲劑等。僅就藥物而言，約75％的人口依靠植物來防病治病。歐洲也約有1／4的處方藥來自植物。迅速興起的植物細胞大規(guī)模培養(yǎng)技術是保存和發(fā)展中藥材的一種可能途徑。使用細胞大規(guī)模培養(yǎng)技術可以在可控的和可重復的條件下生產天然藥物，而不會受到病蟲害、地理、氣候季節(jié)等因素的影響，并且產物分離、提取操作簡單。科學家們在植物細胞大規(guī)模培養(yǎng)生產有用天然產物方面已做出了大量的工作，但是由于植物細胞生長緩慢，有效成分含量低，遺傳穩(wěn)定性差和對剪切力敏感等許多問題的存在，使得目前植物細胞培養(yǎng)生產天然藥物的工業(yè)化仍受到一定的限制。

因此，如能解決以上問題實現(xiàn)工業(yè)放大，利用植物細胞大規(guī)模培養(yǎng)生產中藥藥用成分將大有可為。現(xiàn)在植物細胞懸浮培養(yǎng)已經(jīng)能夠進行小規(guī)模的生產，而且些藥用植物種類都已接近工業(yè)化，如從日本黃連細胞培養(yǎng)物中生產黃連堿、從人參根細胞中生產人參皂苦等；相當種類的藥用植物細胞大量培養(yǎng)已達到中試水平如長春花生產吲哚堿、丹參生產丹參酮、紅豆杉生產*、紫草生產萘醒、三七生產皂昔等。自從1991年Christen等人申請了有關紅豆杉組織培養(yǎng)的*個以來，*已有數(shù)十家實驗室正在進行 10個紅豆杉屬組織培養(yǎng)的研究。近年來*含量已提高了100多倍，達到153 mg／L，已開始進行工業(yè)化生產。

通過篩選高產細胞系、改進培養(yǎng)條件和技術，以及設計適合植物細胞培養(yǎng)的發(fā)酵罐，人們已對包括紫草、長春花、毛地黃、黃連等在內的多種藥用植物細胞進行大規(guī)模生產實驗，有的已成商品投入市場。為了加速植物細胞培養(yǎng)技術商業(yè)化生產進程，各國科學家們一方面不斷改進培養(yǎng)技術，如控制培養(yǎng)的氣相環(huán)境，加入刺激劑，加入大孔樹脂吸附劑等；一方面發(fā)展新的培養(yǎng)方法，如高密度培養(yǎng)、連續(xù)培養(yǎng)和固定化養(yǎng)等以期得到一種適會于植物細胞培養(yǎng)工業(yè)生產的培養(yǎng)方法。隨著研究的不斷發(fā)展，植物細胞大規(guī)模培養(yǎng)成為一種成熟的工業(yè)化生產方式已經(jīng)為期不遠了。同時，代謝產物生物合成的基礎研究越來越受到重視，特別是有關酶的確定和分離，不僅為控制代謝途徑提供了科學依據(jù)，而且為利用基因工程手段操縱代謝途徑打下了重要基礎。

2. 利用發(fā)根農桿菌遺傳轉化獲得毛狀糧生產次生代謝產物

由發(fā)根農桿菌（Agrobacterium rhizogenes）感染雙子葉植物形成的毛狀根，在近十年已發(fā)展成繼細胞培養(yǎng)后又一新的培養(yǎng)系統(tǒng)。毛狀根生長迅速，遺傳性穩(wěn)定和生化特性不易改變的特性，越來越受到人們的重視。這一培養(yǎng)系統(tǒng)對傳統(tǒng)藥材來講更為重要。因為約三分之一的傳統(tǒng)藥材是植物的根部。目前已在長春花、煙草、紫草、人參、曼陀羅、顛茄、丹參、黃花、甘草和青蒿等四十多種植物中建立了毛狀根培養(yǎng)系統(tǒng)。

毛狀根大規(guī)模培養(yǎng)技術的主要問題之一是物質轉移。由于培養(yǎng)對象是相互連結的非均勻物質，因此流體力學性質明顯不同于懸浮培養(yǎng)細胞。大規(guī)模培養(yǎng)使用的發(fā)酵罐有多種類型，其中以氣升式效果為佳。在提高毛狀根中次生物質數(shù)量的研究中，發(fā)展了培養(yǎng)基連續(xù)流動、雙液相發(fā)酵等新的培養(yǎng)技術；利用大孔樹脂做為吸附劑的培養(yǎng)方法也有報道。

3. 次生代謝途徑的基因工程

傳統(tǒng)藥材合有的有效成分絕大部分是次生代謝產物，它們的合成途徑非常復雜，往往有幾個或十幾個酶參與，因而找出形成特定產物的關鍵酶就成為利用基因工程技術生產傳統(tǒng)藥材有效成分的關鍵步驟之一，而尋找關鍵酶的基因工程技術生產傳統(tǒng)材有效成分的關鍵步驟之一，而尋找關鍵酶的基因，選用合適的載體和在受體適當部位表達的研究也是十分關鍵的內容。Hashimoto等將天仙子胺6-β-羥基化酶基因通過Ri質粒轉移到富含天仙子胺的莨菪毛狀根中，與對照級相比，莨菪胺含量增加了五倍。

此外，利用植物作為一個生物反應器而使外源基因表達的研究熱點正在興起，已有一些來自細菌、動物和人類的某些抗原、抗體和特異蛋白編碼的外源基因在轉基因的植物中得到表達，如a一栝樓素、血管緊張肽轉化酶抑制劑、抗體、細菌和病毒的抗原、腦菲肽、表皮生長因子、促紅細胞生長素、生長激素、人血清蛋白、干擾素和水蛭素等。目前這些實驗大都以煙草作為受體植物進行的，再加上表達效率較低，因而還很難表現(xiàn)出它們的應用價值。隨著細胞培養(yǎng)表達效率的提高和受體植物范圍的不斷擴大，必定會給傳統(tǒng)藥材加入新的遺傳特性的研究帶來新的動力。