CN107787774A - 一种提高夏枯草果穗生物量及其药材品质的uv-b辐射技术 - Google Patents
一种提高夏枯草果穗生物量及其药材品质的uv-b辐射技术 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供UV‑B辐射提高夏枯草果穗生物量及其药材品质的技术。该技术在照射剂量为35μW cm‑2,照射时间为30min,持续15天后,显著增加夏枯草的穗宽、茎重、穗重和植株重,增加单株果穗数、分枝数、根重和叶片重;降低叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素和总叶绿素含量;显著增强POD活力,显著增加H2O2、MDA、GSH和脯氨酸含量;显著增加果穗总酚酸、总黄酮、咖啡酸、迷迭香酸和金丝桃苷含量,但轻微降低总多糖含量;增强夏枯草多糖和总酚酸对DPPH、ABTS自由基阳离子的清除活性。
Description
一、技术领域:
本研究涉及UV-B辐射提高夏枯草果穗生物量及其药材品质的技术,属中药材栽培技术领域。
二、背景技术:
夏枯草Prunella vulgaris L.为唇形科夏枯草属多年生草本植物,以干燥果穗入药,是我国常用中药材。夏枯草味辛、苦,寒。归肝、胆经。具有清肝泻火,明目,消肿散结等功效;夏枯草在临床上应用广泛,常用于治疗乳腺炎、甲状腺肿大,抑制发热,消肿,加速伤口愈合;现代药理研究表明,夏枯草具有抗菌、抗炎、抗氧化等药理活性。
近年来,由于大气层中臭氧的消耗,导致到达地球表面的UV-B辐射增强。前人研究显示,增强UV-B辐射会对植物形态产生严重影响;植物体内会产生一系列生理生化响应以降低或修复UV-B辐射造成的损伤,以确保其正常的生理代谢功能;同时促进药用植物中主要活性成分的合成和积累,增强其抗氧化能力。有研究证明高海拔地区夏枯草种质具备优异药材品质特性,在UV-B辐射增强环境下唇形科植物迷迭香(Rosmarinus officinalisL.)中迷迭香酸含量分别提高12.02%、134.13%(见参考文献:Luis J C,Pérez R M,González F V.UV-B radiation effects on foliar concentrations of rosmarinic andcarnosic acids in rosemary plants[J]. Food Chemistry,2007,101(3):1211-1215.)。因此,用UV-B对夏枯草进行照射,以期提高夏枯草果穗生物量及其药材品质。
三、发明内容:
1、技术问题
本发明目的是UV-B辐射提高夏枯草果穗生物量及其药材品质的技术,以便夏枯草果穗生物量及其药材品质在短期内得以提高。
2、技术方案
本发明提供一种UV-B辐射提高夏枯草果穗生物量及其药材品质的技术,它包括以下步骤:
(1)采种:收集的夏枯草Prunella vulgaris Linn种子进行筛选,选择饱满、无病虫害、均匀的种子并密封保存于阴凉干燥处;
(2)种子处理:种子用温水浸泡2小时,以提高发芽率达到95%;
(3)播种:于当年10月中下旬进行播种,将20粒大小均一的种子播种于装有400克营养土的花盆中,并将盆栽移进相对湿度60~70%、光照800μmol m-2 s-1、昼夜温度22/14℃的大棚里进行生长,播种10~15天后开始出苗;植株生长1个月之后间苗,每盆保留3株幼苗;定期浇水,6个月后,开始UV-B辐射处理;
(4)UV-B处理:UV-B(280-320nm)荧光灯管悬于盆栽上方一定高度处,辐射强度35μW cm-2照射30min,照射时间20:00~20:30,辐射共持续15天,荧光灯管上贴醋酸纤维素滤膜除去UV-C波段光干扰;以接受自然光照的植株为对照组,将辐射后的盆栽转移至常规环境下继续培养。每组设置12个重复,辐射15天之后,4个重复用来测定光合色素和生理指标;辐射结束10天后,剩下的8个重复用来测定形态指标、化学成分含量和抗氧化能力。
有益效果:与对照组相比,UV-B辐射强度35μW cm-2下照射能提高夏枯草果穗生物量及其药材品质。UV-B辐射显著增加夏枯草的穗宽、茎重、穗重和植株重,增加单株果穗数、分枝数、根重和叶片重;降低叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素和总叶绿素含量;显著增强POD 活力,H2O2、MDA、GSH和脯氨酸含量;显著增加果穗中总酚酸、总黄酮、咖啡酸、迷迭香酸和金丝桃苷的含量,轻微降低总多糖含量;增强夏枯草总多糖和总酚酸对DPPH·、ABTS 自由基阳离子的清除活性。
四、附图说明
图1为接受自然光对照组和35μW cm-2照射处理组的分枝数、单株果穗数、穗长、穗宽 (a)和根重、茎重、叶重、穗重、全株重(b)的测定值。测定值表示为平均值±标准差(n=10)。小写字母a、b为方差分析P<0.05差异显著性。
图2分别为不同时期接受自然光对照组和35μW cm-2照射处理组的叶绿素a(a)、叶绿素b(b)、胡萝卜素(c)和总叶绿素(d)含量。测定值表示为平均值±标准差(n=3)。*表示UV-B辐射与对照处理间的差异显著。(*P<0.05,**P<0.01)。
图3分别为不同时期接受自然光对照组和35μW cm-2照射处理组的脯氨酸(a)、MDA(b)、H2O2(c)和GSH(d)含量,POD(e)的活力。测定值表示为平均值±标准差(n=3)。 *表示UV-B辐射与对照处理间的差异显著。(*P<0.05,**P<0.01)。
图4为接受自然光对照组和35μW cm-2照射处理组的总酚酸、总多糖、总黄酮(a)和咖啡酸、迷迭香酸和金丝桃苷(b)的含量。测定值表示为平均值±标准差(n=3)。小写字母a、 b为方差分析P<0.05差异显著性。
图5分别为VC、接受自然光对照组和35μW cm-2照射处理组的总酚酸清除ABTS(a)、总多糖清除ABTS(b)、总酚酸清除DPPH(c)、总多糖清除DPPH(d)的清除率。测定值表示为平均值±标准差(n=3)。
五、具体实施方式
1.试验方法
(1)采种:收集的夏枯草Prunella vulgaris Linn种子进行筛选,选择饱满、无病虫害、均匀的种子并密封保存于阴凉干燥处;
(2)种子处理:种子用温水浸泡2小时,以提高发芽率达到95%;
(3)播种:于当年10月中下旬进行播种,将20粒大小均一的种子播种于装有400克营养土的花盆中,并将盆栽移进相对湿度60~70%、光照800μmol m-2 s-1、昼夜温度22/14℃的大棚里进行生长,播种10~15天后开始出苗;植株生长1个月之后间苗,每盆保留3株幼苗;定期浇水,6个月后,开始UV-B辐射处理;
(4)UV-B处理:UV-B(280-320nm)荧光灯管悬于盆栽上方一定高度处,辐射强度35μW cm-2照射30min,照射时间20:00~20:30,辐射共持续15天,荧光灯管上贴醋酸纤维素滤膜除去UV-C波段光干扰;以接受自然光照的植株为对照组,将辐射后的盆栽转移至常规环境下继续培养。每组设置12个重复,辐射15天之后,4个重复用来测定光合色素和生理指标;辐射结束10天后,剩下的8个重复用来测定形态指标、化学成分含量和抗氧化能力;
(5)形态指标:测定穗长、穗宽、分枝数和单株果穗数等指标,用游标卡尺测量穗长和穗宽,用电子天平称重法测定植株、根和穗重(在70℃干燥12小时后测定);
(6)光合色素:用752紫外-可见分光光度计法测定叶绿素a、b和胡萝卜素含量,0.2g新鲜叶片加15mL95%乙醇,在室温下避光处理24小时后得到的上清液用于进行光合色素含量测定;
(7)生理指标:用试剂盒方法测定POD活性,H2O2、MDA、GSH和脯氨酸含量,0.5g 新鲜叶片加液氮研磨,再加入4mL含0.1mol L-1磷酸盐的缓冲液(pH7.33)提取,提取液离心所得上清液用于生理指标的测定;
(8)活性成分含量:用752紫外-可见分光光度计法测定总酚酸、总黄酮和总多糖的含量,高效液相色谱法测定咖啡酸、迷迭香酸和金丝桃苷的含量;
(9)体外抗氧化能力:用752紫外-可见分光光度计法测定总酚酸、总多糖对DPPH·、 ABTS自由基阳离子的清除活性;
(10)数据处理:试验数据用Microsoft Excel 2016进行初步处理,再用SPSS13.0软件进行分析。
2.结果与分析
如图1所示,与对照组相比,UV-B辐射显著增加了夏枯草穗宽、茎重、穗重和全株重,轻微增加单株果穗数、分枝数、根重和叶片重,减少果穗穗长,但差异不显著。经过35μWcm-2下照射30min的处理组与接受自然光照对照组相比,夏枯草果穗生物量有一定的提高。
如图2所示,与对照组相比,UV-B辐射显著降低了叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量,降低了胡萝卜素含量。在不同时期,经过35μW cm-2下照射30min的处理组与接受自然光照对照组叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素和总叶绿素的含量都随着时间的增加而呈现下降趋势。
如图3所示,UV-B照射第5天、第10天和第15天,脯氨酸、MDA、H2O2和GSH含量(除UV-B辐射第5天,对照组的H2O2含量要高于处理组;在照射第15天,处理组脯氨酸、MDA、H2O2和GSH含量均极显著高于对照组),POD活性高于对照组;结束照射后的第5天和第10天,情况相反。在不同时期,经过35μW cm-2下照射30min的处理组脯氨酸、 MDA、H2O2和GSH含量,POD活性都呈现先升后降的趋势,接受自然光照对照组脯氨酸、 MDA、H2O2和GSH含量,POD活性在植株生长不同时期呈现不同数值,但总体来说都随着植株的成熟有增加趋势。
如图4所示,与对照组相比,UV-B辐射显著增加了总黄酮、咖啡酸、迷迭香酸和金丝桃苷的含量,也增加了总酚酸含量,但两个处理间差异不显著。总多糖含量轻微减少,但差异不显著。分析结果显示出经过35μW cm-2下照射30min的处理组与接受自然光照对照组相比,夏枯草化学成分含量有一定的提高。
如图5所示,与对照组相比,UV-B辐射增强了夏枯草总酚酸、总多糖对DPPH·、ABTS自由基阳离子的清除活性。如表1、2、3、4所示,VC清除DPPH·、ABTS自由基阳离子半抑制浓度分别为0.0257mg/ml、0.0700mg/ml,经过35μW cm-2照射30min处理组总酚酸的分别为0.0062mg/ml、0.0338mg/ml,接受自然光照对照组的分别为0.0067mg/ml、0.0376mg/ml,表明夏枯草总酚酸抗氧化能力要强于VC,UV-B辐射处理组要强于对照组;经过35μW cm-2照射30min处理组总多糖清除DPPH·、ABTS自由基阳离子半抑制浓度分别为0.0253mg/ml、0.1307mg/ml,接受自然光照对照组的分别为0.0284mg/ml、0.1536mg/ml,表明UV-B辐射后夏枯草总多糖抗氧化能力要略强于VC,UV-B辐射处理组要强于对照组。
表1 VC和夏枯草总酚酸清除ABTS的回归方程和IC50值
表2 VC和夏枯草总多糖清除ABTS的回归方程和IC50值
表3 VC和夏枯草总酚酸清除DPPH的回归方程和IC50值
表4 VC和夏枯草总多糖清除DPPH的回归方程和IC50值
Claims (2)
1.UV-B辐射提高夏枯草果穗生物量及其药材品质的技术,它包括以下步骤:
(1)采种:收集的夏枯草Prunella vulgaris Linn种子进行筛选,选择饱满、无病虫害、均匀的种子并密封保存于阴凉干燥处;
(2)种子处理:种子用温水浸泡2小时,以提高发芽率达到95%;
(3)播种:于当年10月中下旬进行播种,将20粒大小均一的种子播种于装有400克营养土的花盆中,并将盆栽移进相对湿度60~70%、光照800μmol m-2s-1、昼夜温度22/14℃的大棚里进行生长,播种10~15天后开始出苗;植株生长1个月之后间苗,每盆保留3株幼苗;定期浇水,6个月后,开始UV-B辐射处理;
(4)UV-B处理:UV-B(280-320nm)荧光灯管悬于盆栽上方一定高度处,辐射强度35μW cm-2照射30min,照射时间20:00~20:30,辐射共持续15天,荧光灯管上贴醋酸纤维素滤膜除去UV-C波段光干扰;以接受自然光照的植株为对照组,将辐射后的盆栽转移至常规环境下继续培养。每组设置12个重复,辐射15天之后,4个重复用来测定光合色素和生理指标;辐射结束10天后,剩下的8个重复用来测定形态指标、化学成分含量和抗氧化能力。
2.根据权利1所述UV-B辐射提高夏枯草果穗产量及其药材品质的技术,其特征在于:与对照组相比,UV-B辐射强度35μW cm-2下照射能提高夏枯草果穗生物量及其药材品质;UV-B辐射显著增加夏枯草的穗宽、茎重、穗重和植株重,增加单株果穗数、分枝数、根重和叶片重;降低叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素和总叶绿素含量;显著增强POD活力,H2O2、MDA、GSH和脯氨酸含量;显著增加果穗中总酚酸、总黄酮、咖啡酸、迷迭香酸和金丝桃苷的含量,轻微降低总多糖含量;增强夏枯草总多糖和总酚酸对DPPH·(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼)、ABTS自由基阳离子[2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐]的清除活性。
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