综述：经济高效的植物微繁殖技术：面临的限制、权衡以及扩大生产规模的挑战

《Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC)》：Cost-effective plant micropropagation: constraints, trade-offs, and challenges in scaling

植物微繁殖实验室高效但规模化受限，核心障碍在于系统设计而非单纯生物学因素。需平衡成本结构、能量需求、污染风险及移栽成活率，通过多因素协同优化实现规模化生产。

　　

摘要

植物微繁殖技术因其能够生产出均匀且无病害的种植材料而受到广泛认可，但其大规模应用仍然受到限制。尽管数千种微繁殖方案在实验室条件下显示出较高的繁殖效率，但只有少数系统能够在小规模设施之外实现稳定、连续的生产。这种差异表明，阻碍技术规模化的因素不仅限于植物的生长能力，还根植于系统层面的制约。本文综合了来自不同作物、药用植物、林业物种和观赏植物的研究证据，探讨了为什么在实验层面取得的生物学成功往往无法转化为大规模生产的可行性。我们将微繁殖视为一个相互关联的系统，在该系统中，随着生产量的增加，各种输入、过程和输出之间会以非线性的方式相互作用。本文比较了主要的微繁殖方法，包括器官发生、愈伤组织介导的再生、体细胞胚胎发生、临时浸渍系统、悬浮培养和光自养微繁殖，并强调了这些方法在规模化压力下的不同生物学权衡。特别关注了成本结构、能源需求、劳动强度、污染风险、植物质量以及适应环境后的存活率。来自高投入商业运营和资源有限系统的证据表明，那些仅专注于最大化体外繁殖率或减少单一投入的策略往往会导致成本向下游转移，从而削弱了规模化带来的效益。我们认为，实现可扩展的微繁殖技术更多是一个系统设计问题，而不仅仅是生物学问题；其性能应基于成本、可靠性和每个生产周期的存活植物数量来评估。本文提出了综合性的设计原则，以指导高效且可推广的微繁殖系统的开发。