植物次生代謝物（plant  secondary  metabolites）是指植物中一大類并非植物生長發(fā)育所必需的小分子有機化合物,，其產(chǎn)生和分布通常有種屬,、器官組織和生長發(fā)育期的特異性。植物次生代謝物種類繁多,，化學(xué)結(jié)構(gòu)迥異?，F(xiàn)在，已知大約有10,，000種次生代謝物,，包括酚類、黃酮類,、香豆素,、木脂素、生物堿,、糖苷,、萜類、甾類,、皂苷,、多炔類、有機酸等,，可分為酚性化合物,、萜烯類化合物、含氮有機物三大類,。植物次生代謝是植物在長期進化中對生態(tài)環(huán)境適應(yīng)的結(jié)果,，對植物在其生態(tài)系統(tǒng)中的生存起作用，如抗蟲,、抗病,、異株相克、吸引昆蟲授粉,、與共生微生物相互作用等,。

　　  植物次生代謝物的應(yīng)用，其歷史悠久,，各民族傳統(tǒng)草藥和香料的有效成分大多是植物次生代謝物?，F(xiàn)在，這些天然產(chǎn)物仍在人的生活中起著重要的作用，尤其是為醫(yī)藥,、輕工,、化工、食品及農(nóng)藥等工業(yè)的發(fā)展所必不可少的,。以醫(yī)藥為例,，至今人們依賴于從植物中提取的重要的藥物就有五十多種。隨著“重返大自然”的呼聲日益高漲,，人們已認(rèn)識到：現(xiàn)在是從高等植物的次生代謝產(chǎn)物中去尋找,、開發(fā)新藥的時代。然而,，長期不當(dāng)采集致使生態(tài)環(huán)境受到破壞，許多野生植物趨于瀕危,，有些需要特殊環(huán)境的植物人工引種困難,。能夠引種栽培的植物要占用大量的農(nóng)田，加之人工栽培受環(huán)境的制約,，次生物的含量和質(zhì)量不穩(wěn)定,。此外，在通常的情況下,，天然植株中目的次生產(chǎn)物含量過低（如紫杉醇）,，在對資源植物有效成分分析的基礎(chǔ)上，采用化學(xué)合成的方法,，又會遇到工藝流程復(fù)雜,、成本高、合成過程中形成同分異構(gòu)體及造成環(huán)境污染等許多問題,。近年來,，隨著對植物代謝生理生化及生態(tài)適應(yīng)方面認(rèn)識的深入，以及分子生物學(xué)的滲透,，將外源新基因轉(zhuǎn)入植物現(xiàn)在已屬常規(guī)的操作,，基因槍轟擊和根癌農(nóng)桿菌介導(dǎo)是最常用的方法，植物次生代謝分子生物學(xué)研究發(fā)展迅速,。以基因工程大規(guī)模生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物,，其具有誘人的前景。

　　  應(yīng)用次生代謝工程改良植物性狀的可能性有多種多樣：使內(nèi)源性抗性化合物（如植物抗毒素）在高水平上表達,，表現(xiàn)出更高的抗蟲抗病能力,，提高產(chǎn)量和質(zhì)量；在花卉栽培中培育出新的花色,、花香,；提高水果的口感；降低食品和飼料中有毒成分的含量,；提高有益成分的含量,。藥用植物的代謝工程是針對提高某種重要次生代謝物或者其前體的含量的,，以期解決藥源問題。紫杉醇是獲得美國FDA(1992)認(rèn)證的優(yōu)良抗腫瘤藥物,。由于紫杉醇結(jié)構(gòu)復(fù)雜,，化學(xué)全合成步驟多，產(chǎn)量低,，而且成本很高,。目前，臨床上使用的紫杉醇,，主要是從紅豆杉屬植物的樹皮,、枝葉等組織中分離提取獲得的，也有部分是以紅豆杉組織粗提液中的紫杉烷類物質(zhì)為前體,，通過化學(xué)半合成得到,。但是紅豆杉植物生長緩慢，紫杉醇的含量非常少,，大量砍伐,、毀壞，會導(dǎo)致紅豆杉資源趨于枯竭,。為尋找紫杉醇及其半合成前體的繼續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)的渠道,，人們紛紛把眼光轉(zhuǎn)向生物技術(shù)方法，如組織器官培養(yǎng),、細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng),、微生物發(fā)酵等。闡明紫杉醇生物合成途徑及其調(diào)控機制,，實施次生代謝工程,，是應(yīng)用生物技術(shù)方法大量生產(chǎn)紫杉醇的重要措施。為此,，各國科學(xué)家付出艱辛努力尋找新的藥源和替代物,，其中對紫杉醇生源途徑的研究處于核心地位。紅豆杉樹皮中紫杉醇的含量為萬分之二,，其在國際市場上售價為20萬美元/kg,，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠滿足市場需求。如果能夠用基因工程的方法提高其含量,，將具有巨大的經(jīng)濟效益和社會效益,。