CN111557232B - 一种提高苎麻酚类物质含量的水培方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无土栽培技术领域，特别涉及一种苎麻水培方法。该方法包括如下步骤：将苎麻采用干湿交替、微量硝态氮供给的方式进行水培，干湿交替为：苎麻在低氧环境下水培，然后根系暴露处理，水培和根系暴露处理交替进行；水培营养液中硝态氮的浓度为0.5～10mg/L。本申请在水培过程中采用干湿交替、微量硝态氮供给(水分胁迫、低氧胁迫、低氮胁迫相结合)的方法，可以促进根系中酚类，尤其是黄酮类物质的大量累积。而且水培可以不断的收获酚类含量最高的根系，不用重复种植，可以大幅度缩短生产实践、降低生产成本。

Description

一种提高苎麻酚类物质含量的水培方法

技术领域

本发明涉及无土栽培技术领域，特别涉及一种苎麻水培方法。

背景技术

苎麻是我国传统经济作物，长期以来就有用作药材的习惯，尤其在民族医药中占有重要地位。一般用以中药材的苎麻部位是根系。臧巩固等(2002)在《苎麻药用保价价值及其开发前景浅析》中提到，苎麻在内科上主要用于妇科、泌尿科、呼吸系统、消化系统和糖尿病等其他疾病中，其药理在于苎麻根中含有黄酮甙、熊果酸、超氧化物歧化酶(SOD)等物质，其中每100g苎麻根干粉中含有黄酮类物质0.36g、酚类物质0.37g。陈保锋等(2016)在《苎麻药用研究进展》中统计了现已发现苎麻根系中的黄酮种类有11种。张志勇等(2015)在《苎麻根在贵州6个民族中的临床应用研究》中记载，苎麻根在土家、彝、布依、仫佬、傣、侗等民族中有广泛的应用，具有清热解毒、止血、利水、消肿、安胎、接骨等功效。

动物试验证实，黄酮类化合物(维生素P)的抗坏血作用胜过维生素C的10倍。天然黄酮类化合物多以苷类形式存在，并且由于糖的种类、数量、联接位置及联接方式不同可以组成各种各样黄酮苷类。研究表明，黄酮的功效是多方面的，它是一种很强的抗氧剂，可有效清除体内的氧自由基，如花青素可以抑制油脂性过氧化物的全阶段溢出，这种阻止氧化的能力是维生素E的十倍以上，这种抗氧化作用可以阻止细胞的退化、衰老，也可阻止癌症的发生。黄酮可以改善血液循环，可以降低胆固醇，向天果中的黄酮还含有一种PAF抗凝因子，这些作用大大降低了心脑血管疾病的发病率，也可改善心脑血管疾病的症状等。同时，维生素P实际上是一种由黄酮组成的混合物而非单一物质。不同原料中的黄酮类不同进而导致不同原料具有不同的药用效果，例如蜂胶中含有两种独有的成分：5,7-二羟基-3`,4`-二甲基黄酮和5-羟基-4`,7-二甲氧基双氢黄酮，具有抗菌、抗病毒、抗病原虫等功效。银杏叶黄酮则具有抗炎症、抗环腺苷酸乙酯酶活性、抗组胺活性等多种效用。

由此可见，提高苎麻根系中的酚类物质含量对提高苎麻根系的独特药用价值具有重要意义。当前苎麻根系的获取来源于野生苎麻的挖掘和常规苎麻种植两条途径。这两种方式均存在突出的问题，导致难以应集约化加工的需求。一方面是活性成分含量变异大，而且生长缓慢、采集周期过长。野生苎麻生长分散，采集成本非常高。栽培苎麻往往要等10余年的生长后才挖掘根系。另一方面，从土壤中挖掘出来的苎麻根系携带大量泥土，根系也严重木质化，不仅清洗、干燥、粉碎、提取等程序均需要大量人工和物资，而且酚类含量较高的幼嫩根系难以采集到，进一步提高了生产成本。因此，生产中亟需提供一种轻简高效的高黄酮含量苎麻根系的生产方法。

目前已有报道表明淹水处理，能够提高银杏叶片黄酮含量，但干旱也能引起类似的变化，甚至有研究表明土壤水分含量和银杏叶黄酮类物质含量没有显著相关性。水涝胁迫下烟草总黄酮含量无显著变化，但总酚、总生物碱含量上升。水淹处理下豆瓣菜的可溶性蛋白含量较高但干旱处理下的黄酮类物质含量较高。大量研究表明干旱处理可以提高植物地上部黄酮类物质含量。大量研究表明，干湿交替、淹水处理和干旱处理对植物的此生代谢具有显著影响，但不同作物、不同研究、不同区域均有很大差异，研究结论不一致。专利苎麻工厂化育苗方法(CN105052528B)公开了一种苎麻水培育苗的方法，专利一种镉污染水田苎麻修复方法(CN109433819A)公开了一种在水田中收获苎麻根系的方法。在现有技术基础上，还需要开发通过其它途径提高苎麻根系黄酮含量的生产方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种苎麻水培方法。该方法可以促进根系中酚类，尤其是黄酮类物质的大量累积。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种苎麻水培方法，包括如下步骤：

将苎麻采用干湿交替、微量硝态氮供给的方式进行水培，干湿交替为：苎麻在低氧环境下水培，然后根系暴露处理，水培和根系暴露处理交替进行；水培营养液中硝态氮的浓度为0.5～10mg/L。

作为优选，水培营养液中溶解氧含量2.5～3.5mg/L。

优选地，水培营养液中溶解氧含量3.0mg/L。

作为优选，苎麻在低氧环境下水培21～22h，然后根系暴露处理2～3h。

优选地，苎麻在低氧环境下水培21.5h，然后根系暴露处理2.5h。

作为优选，水培营养液配方为：

离子	浓度
		Ca<sup>2+</sup>	100～140mg/L
K<sup>+</sup>	60～80mg/L
		Mg<sup>2+</sup>	45～55mg/L
Fe<sup>2+</sup>	0.8～1.2mg/L
		N-NO<sub>3</sub><sup>-</sup>	0.5～10mg/L
SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>	450～550mg/L
		P-PO<sub>4</sub><sup>3-</sup>	38～43mg/L。

优选地，水培营养液配方为：

离子	浓度
		Ca<sup>2+</sup>	105～115mg/L
K<sup>+</sup>	65～75mg/L
		Mg<sup>2+</sup>	48～52mg/L
Fe<sup>2+</sup>	0.9～1.1mg/L
		N-NO<sub>3</sub><sup>-</sup>	0.5～1.0mg/L
SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>	480～520mg/L
		P-PO<sub>4</sub><sup>3-</sup>	39～41mg/L。

更优选地，水培营养液配方为：

作为优选，水培营养液配方中还包括抗氧化剂。

作为优选，抗氧化剂为柠檬酸，柠檬酸在水培营养液中的质量浓度为0.05％～0.1％。

本发明提供了一种苎麻水培方法，该方法包括如下步骤：将苎麻采用干湿交替、微量硝态氮供给的方式进行水培，干湿交替为：高根量苎麻在低氧环境下水培，然后根系暴露处理，水培和根系暴露处理交替进行；水培营养液中硝态氮的浓度为0.5～10mg/L。本发明具有的技术效果为：

1.传统苎麻土壤栽培根系获取，尤其是幼嫩根系非常困难，且活性物质含量低且不稳定，后续加工更是难上加难。本申请发现在水培过程中采用干湿交替、微量硝态氮供给(水分胁迫、低氧胁迫、低氮胁迫相结合)的方法，可以促进根系中酚类，尤其是黄酮类物质的大量累积。而且水培可以不断的收获酚类含量最高的幼嫩根系，不用重复种植，可以大幅度缩短生产实践、降低生产成本。

2.生产过程中活性物质的防损。干湿交替过程中导致根系暴露在空气中，氧气增加加快酚类物质氧化，不仅破坏养分而且诱发根系褐变，降低根系外观品质。本申请在营养中添加0.05％～0.1％柠檬酸等小分子抗氧化剂，解决了褐变的问题。

附图说明

图1示两种常用的苎麻水培培养；图左为工厂化水培，图右为小型水培仪培养；

图2示本发明培养的苎麻毯状根系外观对比；图左为常规方法，图右为本发明。

具体实施方式

本发明公开了一种苎麻水培方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

本发明提供的苎麻水培方法中所用试剂或仪器均可由市场购得。

下面结合实施例，进一步阐述本发明：

实施例1

本实施例提供的苎麻水培方法包括如下步骤：

苎麻品种：中苎2号，该品种由中国农业科学院麻类研究所育成。

育苗：首先采用专利苎麻工厂化育苗方法(CN105052528B)提供的方法培育苎麻幼苗，育苗床及环境条件如图1(左)所示。待苎麻幼苗平均最大根长达到≥10cm时，排空原有营养液，开始采用本发明提供的方法培养。

水培营养液配方为：

具体过程为：采用上述专用营养液培养，培养方法仍然采用专利苎麻工厂化育苗方法(CN105052528B)的深液流技术，但水流速度降低50％，水培营养液中溶解氧含量3.0mg/L。水流培养21.5h时排空苗床中的营养液，用时大约0.5h，之后根系在空气中暴露2h。依次往复。继续培养35d后，苗床下形成毯状根系。与常规的水培方法相比，根系颜色淡黄透亮(图2右)，而常规方法获得根系发黑(图2左)。检测根系功能活性物质含量，结果如下：

表1根系功能活性物质含量

注：*代表不同培养条件下相应指标间存在显著差异(a＝0.05)。

结果显示，本发明培养的苎麻根系熊果酸含量较常规水培提高3.6倍，总黄酮提高46％，总多分提高44％，三萜类化合物提高2.5倍，效果明显。

实施例2

本实施例提供的苎麻水培方法包括如下步骤：

苎麻品种：中苎5号，该品种由中国农业科学院麻类研究所育成。

育苗：首先采用专利苎麻工厂化育苗方法(CN105052528B)提供的方法培育苎麻幼苗，育苗床及环境条件如图1(右)所示，采用小型水培仪培养。

待苎麻幼苗平均最大根长达到≥10cm时，取下育苗板，移入装有如下水培营养液的同款小型水培仪。水培营养液配方为：

离子	浓度
		Ca<sup>2+</sup>	107mg/L
K<sup>+</sup>	75mg/L
		Mg<sup>2+</sup>	50mg/L
Fe<sup>2+</sup>	1mg/L
		N-NO<sub>3</sub><sup>-</sup>	0.5mg/L
SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>	500mg/L
		P-PO<sub>4</sub><sup>3-</sup>	39mg/L
柠檬酸	0.07％

具体过程为：采用上述专用营养液培养，培养方法仍然采用专利苎麻工厂化育苗方法(CN105052528B)的深液流技术，但水流循环时间减少一半，水培营养液中溶解氧含量2.8mg/L。水流培养22h时，关闭水泵并排空水培仪上层水槽中的营养液，保持根系在空气中暴露2h，之后启动水泵，水培仪上层水槽中充满营养液。依次往复。继续培养30d后，收获毯状根系。

结果显示，小型水培仪较大型水培设施自动化水平较低，但功能活性物质含量基本一致，整体投入较少，而且可以通过立体种植，提高单位土地面积产量，是本发明实施的有效途径。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种提高苎麻酚类物质含量的水培方法，其特征在于，包括如下步骤：

将苎麻采用干湿交替、微量硝态氮供给的方式进行水培，所述干湿交替为：苎麻在低氧环境下水培，然后根系暴露处理，水培和根系暴露处理交替进行；水培营养液中硝态氮的浓度为0.5～10mg/L；

所述水培营养液中溶解氧含量2.5～3.5mg/L；

所述水培营养液配方为：

离子 浓度 Ca²⁺ 100～140mg/L K⁺ 60～80mg/L Mg²⁺ 45～55mg/L Fe²⁺ 0.8～1.2mg/L N-NO₃^- 0.5～10mg/L SO₄^2- 450～550mg/L P-PO₄^3- 38～43mg/L。

2.根据权利要求1所述的水培方法，其特征在于，所述苎麻在低氧环境下水培21～22h，然后根系暴露处理2～3h。

3.根据权利要求1所述的水培方法，其特征在于，所述水培营养液配方为：

离子 浓度 Ca²⁺ 105～115mg/L K⁺ 65～75mg/L Mg²⁺ 48～52mg/L Fe²⁺ 0.9～1.1mg/L N-NO₃^- 0.5～1.0mg/L SO₄^2- 480～520mg/L P-PO₄^3- 39～41mg/L。

4.根据权利要求1所述的水培方法，其特征在于，所述水培营养液配方中还包括抗氧化剂。

5.根据权利要求4所述的水培方法，其特征在于，所述抗氧化剂为柠檬酸。

6.根据权利要求5所述的水培方法，其特征在于，所述柠檬酸在水培营养液中的质量浓度为0.05％～0.1％。

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