易科泰植物表型成像技術(shù)應用案例 - 優(yōu)化藥用植物人工培養方案

藥用植物栽培經(jīng)常會(huì )遇到一個(gè)左右為難的問(wèn)題，即如果一味追求產(chǎn)量（生物量），藥用植物的有效成分含量（很多是多酚、黃酮類(lèi)的次生代謝物）往往會(huì )較低，最終獲得的總有效成分可能反而更少。那么怎樣確定并評估的藥用植物培養方案呢？

由于自然環(huán)境多變而且難以控制，很多研究者把專(zhuān)注點(diǎn)放到了人工培養與植物工廠(chǎng)上，并通過(guò)植物表型成像技術(shù)來(lái)綜合衡量藥用植物的培養效果。

在藥用植物培養方案的相關(guān)研究中，國內外研究者利用易科泰及合作廠(chǎng)家提供的植物表型成像技術(shù)方案已經(jīng)取得了大量研究成果，下面我們介紹其中的部分重要成果：

案例一、植物工廠(chǎng)LED光源光譜對香蜂花光合與生長(cháng)特性的影響

香蜂花（Melissa officinalis L.），又名檸檬香草、檸檬香蜂草，在歐洲食用和藥用的歷史長(cháng)達2000年以上。英國普利茅斯大學(xué)在植物工廠(chǎng)中模擬了不同光譜組成的培養光，包括T1白光（B:G:R, 1:2.3:2）；T2藍光占優(yōu)；峰值450nm（B:G:R, 1:0.02:0.8）；T3藍光占優(yōu)（B:G:R, 1:0.07:0.65）；T4藍光占優(yōu)，峰值435nm（B:G:R, 1:0.02:0.8）；T5紅光占優(yōu)（B:G:R, 1:0.025:1.6），同時(shí)將每種培養光的總光強控制在125μmol m^-2 s^-1。

    將萌發(fā)后的香蜂花在各種培養光下，通過(guò)植物工廠(chǎng)自動(dòng)培養64天進(jìn)入收獲期。之后研究人員使用加裝NDVI成像模塊的FluorCam葉綠素熒光成像系統，分別測量了不同培養光下香蜂草的最大光化學(xué)效率Fv/Fm（衡量植物光系統效能與受損程度），反射光譜植被歸一化指數NDVI（衡量植物健康狀況與綠度）。結果發(fā)現，T3較低的紅光占比對香蜂花光合系統造成了一定的損傷。結合揮發(fā)油含量、干重等數據，研究證明了在植物工廠(chǎng)中，培養光源的光譜組成是影響最終產(chǎn)量的重要因素。

案例二、黃瓜假還陽(yáng)參人工培養的最佳光源配比

黃瓜假還陽(yáng)參（Crepidiastrum denticulatum），又名黃瓜菜、盤(pán)兒草、大苦荬菜。中醫認為味苦、酸、澀，性涼，具有清熱解毒、利尿消腫、止痛等功效。

韓國國立忠北大學(xué)使用紅綠藍（RGB）三色LED光源模擬了三種單色光和不同配比紅藍/紅綠藍混色光的光照培養條件，研究不同培養光質(zhì)對黃瓜假還陽(yáng)參培育的影響。通過(guò)FluorCam葉綠素熒光成像分析和總多酚含量檢測，綜合結果分析，R8G1B1的光照比例被認為是培養光照比例。即這一培養條件能使黃瓜假還陽(yáng)參培育生長(cháng)狀態(tài)、光合活力、生物量和有效成分等綜合達到優(yōu)化的組合。這為相關(guān)的藥用植物大規模人工培養提供了理論依據和培養方案。

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參考文獻：

1. Rihan H Z, Aljafer N, Jbara M, et al. The impact of LED lighting spectra in a plant factory on the growth, physiological traits and essential oil content of lemon balm (Melissa officinalis). Plants, 2022, 11(3): 342.

2. Park SY, et al. 2020. Manipulating light quality to promote shoot growth and bioactive compound biosynthesis of Crepidiastrum denticulatum (Houtt.) Pak & Kawano cultivated in plant factories. Journal of Applied Research on Medicinal and Aromatic Plants 16: 100237

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