利用植物細胞培養技術生產次生代謝物真正實現商品化生產的還為數甚少,其主要原因在于植物細胞生長緩慢,有些還需要激素維持,次生代謝物含量太低,以及生產能力不穩定等,因而工業化生產的成本太高。發根能合成植物特征的次生代謝產物,而且其含量往往比植物的含量還高,尤其是它的穩定性和生長迅速的特點是工業化生產所夢寐以求的,因此發根培養技術將成為次生代謝產物生產的一條可靠和有效途徑。國外在這方面的研究較為深入,大都從大規模生產及其生產工藝入手,國內這方面的研究起步較晚,但也取得了一些成就。
人參懸浮培養細胞及再生根中人參皂甙含量較高,但由于其生長需激素維持,因而不能作為藥品上市,Yoshikawa和Furuya通過人參愈傷組織誘導出發根,在無外源激素的條件下,人參皂甙(Rb和Rg)含量高達干重的0.95%,高于再生根(0.91%)和天然栽培根(0.4%)。Shimomura等誘導紫草再生植株產生的發根在2L氣升式反應器中生長迅速,每天可回收5mg紫草色素,且可連續生產220d。天花粉蛋白是由多年生栝樓的塊根制成,近年來的研究表明天花粉蛋白能夠選擇性地抑制愛滋病病毒HIV的復制,并能抑制絨毛膜上皮癌細胞的生長,從地下挖取塊根勢必會造成資源浪費,邱德有等用發根農桿菌R1601建立了栝樓發根的離體培養系統,每克鮮重栝樓發根中天花粉蛋白的含量達8.16mg;紫杉醇是從紅豆杉屬植物樹皮和針葉中分離的一種四環二萜酰胺類化合物,被稱為是過去幾十年中發現的最好的抗癌藥物,紫杉醇在植物體中的含量極低,國內外許多實驗室都在開展利用發根生產紫杉醇的研究,由于紫杉醇的市場潛力很大,許多研究結果沒有公開發表,黃遵錫等報道了發根農桿菌A4對短葉紅豆杉芽外植體的轉化,并檢測到發根中紫杉醇的含量為愈傷組織的1.3-8.0倍,且發根在懸浮培養過程中,還可向培養液中分泌0.01-0.03mg/L的紫杉醇;長春堿的長春新堿是存在于長春花中的具有抗癌作用的雙體吲哚生物堿,Parr等通過誘導長春花形成發根,從發根中檢測到了長春堿;Tada等用發根農桿菌誘導芳香植物羅勒獲得的發根培養物在無激素的培養基上生長良好并積累rosmarinicacid,而相關的酚類化合物很少;1997年,Laurain等用發根農桿菌A4感染銀杏雌性原葉體獲得轉化胚芽,用高壓液相色譜檢測轉化胚芽的細胞培養物中銀杏苦內酯和白果內酯的濃度高達0.087%(干重),高于未轉化的同源細胞培養物(0.065%);Kittipongpatana等發現SolanumaviculareForst的發根中澳洲茄胺的含量高達6.2mg/g(干重),高于愈傷組織(1.4mg/g)和細胞懸液(0.7mg/g);Inokova等發現不同菌株對紫云英無菌苗誘導發根的能力、發根生長速度、皂苷的產量均有影響,轉化根在沒有硝酸銨和植物激素的MS培養基上生長良好,培養基中加入谷固醇后,皂苷產量有明顯增加;Tana-ka等用發根農桿菌感染風鈴草獲得轉化根,發現轉化根中產生3-葡萄苷花青素、3-蕓香苷花青素及黃酮類化合物等,同時還發現光照和BA有助于花青素的積累;Yu和Kanokwaree等還研究了氧氣對顛茄發根生長的影響。劉春朝和劉本葉等對青蒿發根青蒿素的培養條件和生物合成動態進行了研究;鄭志和等對黃芪發根的大量培養和發根中化學成分及免疫功能活性進行了研究。這些實驗表明,親本植株能合成的次生代謝物可用發根培養物來生產,因而被認為是一條利用生物技術生產次生代謝物(如藥物、天然色素、香料、天然調味品等)的新的有效途徑,可以說這一技術的出現是次生代謝物研究領域中的一次重大事件。