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FluorCam多光谱荧光成像技术应用案例 ——药用植物种植与有效成分快速检测

FluorCam多光谱荧光成像技术应用案例 ——药用植物种植与有效成分快速检测

FluorCam多光谱荧光成像技术应用案例

——药用植物种植与有效成分快速检测

药用植物的有效成分主要来源于植物次生代谢所产生的一系列复杂化合物,主要包括多酚、黄酮等。而这些次生代谢物质在药用植物生长良好的情况下往往含量不高。用特定培养方法提高次生代谢含量后,药用植物的生物量又会下降,植株的总有效成分也会降低。因此药用植物种植与作物种植有很大不同,不能一味追求良好的生长条件和高生物量,而需要在生物量和有效成分如多酚含量间达到一个最优平衡点。

韩国国立忠北大学使用红绿蓝(RGB)三色LED光源模拟了三种单色光和不同配比红蓝/红绿蓝混色光的光照培养条件,研究不同培养光质对黄瓜假还阳参培育的影响。通过FluorCam叶绿素荧光成像分析和总多酚含量检测,综合结果分析,R8G1B1的光照比例被认为是最优的培养光照比例(Park, 2020)。这为相关的药用植物大规模人工培养提供了理论依据和培养方案。

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图1. 左:不同光质培养的黄瓜假还阳参;中:叶绿素荧光成像分析;右:总多酚含量分析

但是要分析这些次生代谢化合物一般都是使用高效液相色谱或是其他化学分析方法。这些分析方法虽然高效准确,但很多时候只能分析一种或者几种特定化合物,难以衡量植物总体的次生代谢水平。同时由于需要对植物样品进行破坏性处理,因此无法进行次生代谢的长期动态测量,也不能提供次生代谢在植物不同部位分布的相关信息。

而通过多光谱荧光成像技术对药用植物次生代谢总体水平进行研究,快速检测其有效成分的相对含量,无疑是这一技术未来的重要应用方向。目前国际上开展的工作如通过FluorCam多光谱荧光成像系统研究向列当对向日葵的早期寄生(Ortiz-Bustos, 2016);高光与紫外光培养对积雪草黄酮类化合物含量影响等。在可以预期的未来,这一技术将成为药用植物研究的重要工具之一。

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图2. 向日葵接种列当的多光谱荧光成像分析

参考文献:

1. 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

2. Ortiz-Bustos CM, et al. 2016. Fluorescence Imaging in the Red and Far-Red Region during Growth of Sunflower Plantlets. Diagnosis of the Early Infection by the Parasite Orobanche cumana. Front. Plant Sci. 7:884

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