CN107535212A - 一种提高药用植物次生代谢物产量的光照方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及植物照明技术领域，具体提供了一种提高药用植物次生代谢物产量的光照方法，该方法包括：在药用植物采收前的预设时间中的第一光照射的照射周期内，对药用植物进行第二光照射，所述第二光照射为紫外线照射。本发明提供的提高药用植物次生代谢物产量的光照方法可以提高药物植物体内的次生代谢物的含量。

Description

一种提高药用植物次生代谢物产量的光照方法

技术领域

本发明涉及植物照明技术领域，具体涉及一种提高药用植物次生代谢物产量的光照方法。

背景技术

药用植物次生代谢物是人类生活、生产中不可缺少的重要物质，在医药生产中，作为天然活性物质，是解决目前世界面临的医药毒副作用大，一些疑难疾病无法医治等难题的一条重要途径，除化学合成之外，人类大量依赖植物次生代谢产物作为药物。药用植物次生代谢物种类繁多，结构迥异，至今已发现黄酮类、酚类、香豆素、木质素、生物碱、糖苷、萜类、甾类、皂苷、多炔类、有机酸等。药用植物生长环境中的温度、水分、光照、大气、养分、盐分等都会对其生长产生各种各样的影响甚至胁迫。研究药用植物次生代谢产物积累规律具有重要的社会和经济价值。

具体以金线莲(Anectochilus roxburhii(Wall.)Lindl.)为例。金线莲为兰科开唇兰属，是一种多年生中草药，别名金线兰、金丝草、金草、鸟人参等，分布于福建、广东、广西、海南、四川、贵州、云南等地，生长范围广。金线莲性甘、平，具清热凉血、袪风利湿、强心利尿、固肾、平肝，防止肝细胞病变性坏死等功效；其中，金线莲苷是金线莲的次生代谢产物，是其主要活性成分，金线莲苷具有降血糖、降血脂、保肝护肝和改善骨质疏松等的作用。

近年来金线莲市场需求量逐年上升，人工栽培金线莲技术非常可观的应用前景，常规种植方式主要是仿野生或大棚种植，由于金线莲对生长环境的苛刻要求使得人工栽培的难度极大，导致金线莲品质差异大，药用成分含量不稳定、经济效率低等一系列问题。因此如何提高金线莲品质、提高其药用有效成分是产业面临的巨大难题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种提高药用植物次生代谢物产量的光照方法，以提高药用植物体内次生代谢物的含量，进而提高药用植物次生代谢物的产量。

本发明提供的提高药用植物次生代谢物产量的光照方法，包括：在药用植物采收前的预设时间段中的第一光照射的照射周期内，对药用植物同时进行第二光照射，所述第二光照射为紫外线照射。

相比于未在第一光照的照射周期内施加紫外线照射，在药用植物采收前的预设时间段给药用植物施加紫外线照射可以明显提高次生代谢物在该药物植物体内的含量。

于本发明的一个实施例中，所述药用植物为金线莲，所述药用植物次生代谢物为金线莲苷。

于本发明的一个实施例中，所述紫外线照射的光波长范围包括：400～200nm；所述紫外线照射的方式为间隔照射。

于本发明的一个实施例中，所述第一光照射的照射周期为10-14小时/天，所述间隔照射为：每隔3～8小时，进行3～8分钟紫外线照射。

于本发明的一个实施例中，所述第一光照射为使所述金线莲叶片冠层的光量子强度为40～80umol/m²·s的光照射。

于本发明的一个实施例中，所述第一光照射的光源为LED灯或三基色荧光灯；其中，当所述第一光照射的光源为LED灯时，所述第一光照射中的光谱分布为：380-399nm波长光量子的比例≤1.00％，21.00％≤400-499波长光量子的比例≤24.00％，39.00％≤500-599波长光量子的比例≤46.00％，28.00％≤600-699波长光量子的比例≤37.00％，700-780波长光量子的比例≤5.00％；当所述第一光照射的光源为三基色荧光灯时，所述第一光照射中的光谱分布为：380～399nm波长光量子的比例＝0.81.00％，400-499波长光量子的比例＝32.89％，500-599波长光量子的比例＝40.50％，600-699波长光量子的比例＝23.26％，700-780波长光量子的比例＝2.54％。

于本发明的一个实施例中，所述预设时间段为5～10天。

于本发明的一个实施例中，金线莲的栽培方式为基质栽培，所述基质栽培的基质为泥炭土∶蛭石＝1∶1配制的湿润混合基质。

于本发明的一个实施例中，金线莲的栽培方式为水培或组培快繁；其中，所述水培的营养液为KC营养液，所述组培快繁的营养基为MS培养基。于本发明的一个实施例中，所述紫外线照射为利用峰值波长为254～385nm的紫外灯进行的照射。

本发明还提供了一种如上文所述的提高药用植物次生代谢物产量的光照方法在药用植物种植中的用途。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：可以显著提高药物植物体内次生代谢物的含量，以金线莲为例，可以使金线莲体内金线莲苷含量提高11.05％～17.90％；从而提高了药物植物次生代谢物的产量，提高了经济效益。

附图说明

图1为本发明实施例1中光环境A中的光谱形态示意图；

图2为本发明实施例2中光环境B中的光谱形态示意图；

图3为本发明实施例3中光环境C中的光谱形态示意图。

具体实施方式

在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围；在本发明说明书和权利要求书中，除非文中另外明确指出，单数形式“一个”、“一”和“这个”包括复数形式。

当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。

很多药用植物的次生代谢物是该药用植物的有效成分。药用植物有特定的收获期，在此期间采收药用植物的次生代谢物。一般而言，药用植物需要经历特定的生长期进入了收获期。

本发明的实施例提供了一种提高药用植物次生代谢物产量的光照方法，包括：在药用植物采收前的预设时间中的第一光照射的照射周期内，对药用植物进行第二光照射，所述第二光照射为紫外线照射。

在本发明实施例中，采收前的预设时间段的起点为药用植物接近或达到收获期时，在原栽培光环境中加入紫外光，可以提高药用植物次生代谢物的产量。

在一个示例中，所述药用植物为金线莲，所述药用植物次生代谢物为金线莲苷。在采收金线莲前的预设时间段内，在其原栽培光环境中加入紫外光，金线莲苷的产量提高了11.05％～17.90％。

在一个示例中，所述预设时间为5～10天。

在一个示例中，所述紫外线照射的光波长范围包括：400～200nm；所述紫外线照射的方式为间隔照射。

在一个示例中，所述第一光照射的照射周期为10-14小时/天，所述间隔照射为：每隔3～8小时，进行3～8分钟紫外线照射。

在一个示例中，所述第一光照射为使所述金线莲叶片冠层的光量子强度为40～80umol/m²·s的光照射。

第一光照射为能够满足药物植物生长的光照射，可以为LED灯进行的光照射，也可以为荧光灯进行的光照射。

在一个示例中，当所述第一光照射的光源为LED灯时，所述第一光照射中的光谱分布

如表1所示。

表1

波长(nm)	光量子分布比例(％)
		380-399	≤1.00％
400-499	21.00-24.00％
		500-599	39.00-46.00％
600-699	28.00-37.00％
		700-780	≤5.00％

在一个示例中，当所述第一光照射的光源为三基色荧光灯时，所述第一光照射中的光谱分布为：380～399nm波长光量子的比例＝0.81.00％，400-499波长光量子的比例＝32.89％，500-599波长光量子的比例＝40.50％，600-699波长光量子的比例＝23.26％，700-780波长光量子的比例＝2.54％。

在一个示例中，金线莲的方式为基质栽培，所述基质栽培的栽培基质为泥炭土：蛭石＝1:1配制的湿润混合基质。

在一个示例中，金线莲的栽培方式为水培或组培快繁；其中，所述水培的营养液为KC营养液，所述组培快繁的营养基为MS培养基。

在一个示例中，所述紫外线照射为利用峰值波长为254～385nm的紫外灯进行的照射。

本发明实施例还提供了一种如上文所述的提高药用植物次生代谢物产量的光照方法在药用植物种植中的用途。具体可以用于提高药用植物次生代谢物在该药用植物体内的含量。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：可以显著提高药物植物体内次生代谢物的含量，以金线莲为例，可以使金线莲体内金线莲苷含量提高11.05％～17.90％；从而提高了药物植物次生代谢物的产量，提高了经济效益。

下文以具体实施例和对比例对本发明实施例提供的提高药用植物体内次生代谢产物方法及其效果进行举例介绍。

实施例1

把金线莲苗从组织培养瓶中取出，用清水将基质冲洗干净，冲洗过程中要保证茎秆和根完整，冲洗干净后放入浓度为0.1％的高锰酸钾溶液中浸泡5min，进行金线莲苗消毒灭菌，灭菌后的苗放置在无菌盆内备用。

待金线莲叶表面高锰酸钾蒸发后，分栽到泥炭土：蛭石＝1:1配制的湿润混合基质中，上述混合基质为将蛭石和泥炭土分别高压灭菌后，用无菌水进行拌和，土壤湿度达到80-85％,成湿润状态，将基质分装在300mm*500mm*50mm的种植盆内。金线莲苗以2CM为一定株间间隙分栽完成后，进行整个栽培盆的密封保湿，移入人工光环境A下进行栽培。光环境A中的光谱组成如表2所示，光谱形态如图1所示。

表2

波长(nm)	光量子分布比例(％)
		380-399	0.09％
400-499	23.38％
		500-599	45.59％
600-699	28.29％
		700-780	2.65％

栽培环境为温度为23℃，湿度为80％，金线莲叶片冠层的光量子强度为65-75μmol/m²/s，光照周期为12小时/天，生长期为120天。

经过120天生长期后，在光环境A中加入峰值波长为313nm、发射波长范围在400～200nm的紫外光的紫外灯，所用紫外灯为长1.2m，功率30W，设置照射方式为：间隔周期6小时/12小时，即每天2次、5min/次、连续照射5天，然后采收。

实施例1的采收结果表明，金线莲苷在金线莲中的含量为28.45％。

对比例1

把金线莲苗从组织培养瓶中取出，用清水将基质冲洗干净，冲洗过程中要保证茎秆和根完整，冲洗干净后放入浓度为0.1％的高锰酸钾溶液中浸泡5min，进行金线莲苗消毒灭菌，灭菌后的苗放置在无菌盆内备用。

待金线莲叶表面高锰酸钾蒸发后，分栽到泥炭土：蛭石＝1:1配制的湿润混合基质中，上述混合基质为将蛭石和泥炭土分别高压灭菌后，用无菌水进行拌和，土壤湿度达到80-85％,成湿润状态，将基质分装在300mm*500mm*50mm的种植盆内。金线莲苗以2CM为一定株间间隙分栽完成后，进行整个栽培盆的密封保湿，移入人工光环境A下进行栽培。光环境A中的光谱组成如实施例1中的表2所示，光谱形态如图1所示。

栽培环境为温度为23℃，湿度为80％，金线莲叶片冠层的光量子强度为65-75μmol/m²/s，光照周期为12小时/天，生长期为120天。

经过120天生长期后，在光环境A继续培养金线莲5天，然后采收。

对比例1的采收结果表明，金线莲苷在金线莲中的含量为24.13％。

实施例1和对比例1的结果表明，采收前，在原光环境中补充紫外光，将金线莲苷的含量提高了17.90％。

实施例2

把金线莲苗从组织培养瓶中取出，用清水将基质冲洗干净，冲洗过程中要保证茎秆和根完整，冲洗干净后放入浓度为0.1％的高锰酸钾溶液中浸泡5min，进行金线莲苗消毒灭菌，灭菌后的苗置于装有水培营养液的栽培设备内培育，栽培板设置的栽培孔密度为200个/m²。所述水营养液具体为KC营养液。

在金线莲生长过程中，水培营养液是连续流动的，营养液的液温为18-22℃、溶氧为5-5.5mg/L。

在人工光环境B中种植，栽培环境温度为23℃，湿度为85％，金线莲叶片冠层的光量子强度为60-70μmol/m²/s，光照周期为12小时/天，种植周期为80天。光环境B中的光谱组成如表3所示，光谱形态如图2所示。

表3

波长(nm)	光量子分布比例(％)
		380-399	0.07％
400-499	21.10％
		500-599	39.52％
600-699	36.79％
		700-780	2.51％

经过80天生长期后，在光环境B中加入峰值波长为254nm、发射波长范围在400～200nm的紫外光的紫外灯，所用紫外灯为长1.2m，功率30W，设置照射方式为：间隔周期6小时/12小时，即每天2次、5min/次、连续照射10天；然后采收。

实施例2的采收结果表明，金线莲苷在金线莲中的含量为18.89％。

对比例2

把金线莲苗从组织培养瓶中取出，用清水将基质冲洗干净，冲洗过程中要保证茎秆和根完整，冲洗干净后放入浓度为0.1％的高锰酸钾溶液中浸泡5min，进行金线莲苗消毒灭菌，灭菌后的苗置于装有水培营养液的栽培设备内培育，栽培板设置的栽培孔密度为200个/m²。所述水培营养液配方具体为KC营养液。在金线莲生长过程中，水培营养液是连续流动的，营养液的液温为18-22℃、溶氧为5-5.5mg/L。

在人工光环境B中种植，栽培环境温度为23℃，湿度为85％，金线莲叶片冠层的光量子强度为60-70μmol/m²/s，光照周期为12小时/天，种植周期为80天。光环境B中的光谱组成如实施例2中表4所示，光谱形态如图2所示。

经过80天生长期后，继续在光环境B培养金线莲10天，然后采收。

对比例2的采收结果表明，金线莲苷在金线莲中的含量为17.01％。

实施例1和对比例1的结果表明，采收前，在原光环境中补充紫外光，将金线莲苷的含量提高了11.05％。

实施例3

在实施例3中，采用组培快繁种植金线莲。具体方法如下。

配置MS培养基，并将MS培养基分装于干净的培养瓶中，进行高压灭菌。在无菌条件下，将金线莲组培无菌苗去叶，并将茎切成含有一个茎节、长约1cm的若干茎段。将茎段接种于准备好的的培养瓶中，每个培养瓶接种8-10个茎段。将接种好的培养瓶移入人工光环境C中进行诱导与培养，培养条件为：光照强度45～60umol、光周期12h/d、温度为23℃。光环境C由普通三基色荧光灯提供。光环境C中的光谱组成如表4所示，光谱形态如图3所示。

表4

波长(nm)	光量子分布比例(％)
		380-399	0.81％
400-499	32.89％
		500-599	40.50％
600-699	23.26％
		700-780	2.54％

在光环境C中，经过160天生长期后，在光环境C中加入峰值波长为385nm、发射波长范围在400～350nm的紫外光的紫外灯，所用紫外灯为长1.2m，功率15W，设置照射方式为：间隔周期6小时/12小时，即每天2次、3min/次、连续照射7天；然后采收。

实施例3的采收结果表明，金线莲苷在金线莲中的含量为21.23％。

对比例3

在对比例3中，采用组培快繁种植金线莲。具体方法如下。

配置MS培养基，并将MS培养基分装于干净的培养瓶中，进行高压灭菌。在无菌条件下，将金线莲组培无菌苗去叶，并将茎切成含有一个茎节、长约1cm的若干茎段。将茎段接种于准备好的的培养瓶中，每个培养瓶接种8-10个茎段。将接种好的培养瓶移入人工光环境C中进行诱导与培养，培养条件为：光照强度45～60umol、光周期12h/d、温度为23℃。光环境C由普通三基色荧光灯提供。光环境C中的光谱组成如实施例3中的表4所示，光谱形态如图3所示。

在光环境C中，经过160天生长期后，继续在光环境C中培养7天；然后采收。

对比例3的采收结果表明，金线莲苷在金线莲中的含量为18.94％。

实施例3和对比例3的结果表明，采收前，在原光环境中补充紫外光，将金线莲苷的含量提高了12.09％。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种提高药用植物次生代谢物产量的光照方法，其特征在于，包括：

在药用植物采收前的预设时间段中的第一光照射的照射周期内，对药用植物进行第二光照射，所述第二光照射为紫外线照射。

2.根据权利要求1所述的提高药用植物次生代谢物产量的光照方法，其特征在于，所述药用植物为金线莲，所述药用植物次生代谢物为金线莲苷。

3.根据权利要求2所述的提高药用植物次生代谢物产量的光照方法，其特征在于，

所述紫外线照射的光波长范围包括：400～200nm；

所述紫外线照射的方式为间隔照射。

4.根据权利要求3所述的提高药用植物次生代谢物产量的光照方法，其特征在于，所述第一光照射的照射周期为10-14小时/天，所述间隔照射为：每隔3～8小时，进行3～8分钟紫外线照射。

5.根据权利要求4所述的提高药用植物次生代谢物产量的光照方法，其特征在于，所述第一光照射为使所述金线莲叶片冠层的光量子强度为40～80umol/m²·s的光照射。

6.根据权利要求5所述的提高药用植物次生代谢物产量的光照方法，其特征在于，所述第一光照射的光源为LED灯或三基色荧光灯；其中，

当所述第一光照射的光源为LED灯时，所述第一光照射中的光谱分布为：380-399nm波长光量子的比例≤1.00％，21.00％≤400-499波长光量子的比例≤24.00％，39.00％≤500-599波长光量子的比例≤46.00％，28.00％≤600-699波长光量子的比例≤37.00％，700-780波长光量子的比例≤5.00％；

当所述第一光照射的光源为三基色荧光灯时，所述第一光照射中的光谱分布为：380～399nm波长光量子的比例＝0.81.00％，400-499波长光量子的比例＝32.89％，500-599波长光量子的比例＝40.50％，600-699波长光量子的比例＝23.26％，700-780波长光量子的比例＝2.54％。

7.根据权利要求2所述的提高药用植物次生代谢物产量的光照方法，其特征在于，所述预设时间段为5～10天。

8.根据权利要求2所述的提高药用植物次生代谢物产量的光照方法，其特征在于，金线莲的栽培方式为基质栽培，所述基质栽培的基质为泥炭土：蛭石＝1:1配制的湿润混合基质。

9.根据权利要求2所述的提高药用植物次生代谢物产量的光照方法，其特征在于，金线莲的栽培方式为水培或组培快繁；其中，所述水培的营养液为KC营养液，所述组培快繁的营养基为MS培养基。

10.如权利要求1～9任一项所述的提高药用植物次生代谢物产量的光照方法在药用植物种植中的用途。