藥(yao)用(yong)植(zhi)物(wu)生(sheng)長(chang)也(ye)需要配方？光培養與(yu)表(biao)型分(fen)析優(you)化(hua)解(jie)決方案

藥(yao)用(yong)植(zhi)物(wu)作為化(hua)妝(zhuang)品、制(zhi)藥(yao)和功(gong)能性(xing)食品等高(gao)附加(jia)值(zhi)加(jia)工產業(ye)的關(guan)鍵(jian)原(yuan)料，因其富含大(da)量(liang)植(zhi)物(wu)化(hua)學(xue)物(wu)質，能夠通(tong)過促進(jin)健(jian)康、延(yan)緩衰(shuai)老(lao)和預(yu)防疾(ji)病來提升(sheng)人(ren)類(lei)生(sheng)活(huo)質(zhi)量(liang)。這些(xie)化(hua)學(xue)物(wu)質主(zhu)要為植(zhi)物(wu)的次生(sheng)代(dai)謝(xie)產物(wu)。

光照(zhao)不(bu)僅(jin)是驅動光合(he)作用(yong)的關(guan)鍵(jian)因(yin)子，更(geng)是(shi)調控次生(sheng)代(dai)謝(xie)產物(wu)合成的核(he)心(xin)環(huan)境(jing)信號(hao)。不(bu)同植(zhi)物(wu)對光(guang)照(zhao)條件(jian)的響(xiang)應存(cun)在(zai)差(cha)異，因此需要根據(ju)具(ju)體(ti)植(zhi)物(wu)品種(zhong)的需求，靈(ling)活(huo)調(tiao)整(zheng)光譜和光(guang)照(zhao)強度。因此，在(zai)受控環(huan)境(jing)下開(kai)展光(guang)質、光強與(yu)光(guang)周(zhou)期(qi)的精(jing)準調(tiao)控研究，已(yi)成為提升(sheng)藥(yao)用(yong)植(zhi)物(wu)品質(zhi)與(yu)生(sheng)產效率(lv)的重(zhong)要(yao)路徑。

近年(nian)來，LED光(guang)源(yuan)技術(shu)的發(fa)展(zhan)為“光(guang)配方"研究提供(gong)了(le)有(you)力(li)工具(ju)。大(da)量(liang)研究表明，不(bu)同(tong)光譜組(zu)合(he)（如(ru)紅、藍(lan)、綠(lv)光比(bi)例）可(ke)顯(xian)著(zhu)影響(xiang)植(zhi)物(wu)的光(guang)合(he)效(xiao)率、形(xing)態建成及特(te)定活(huo)性(xing)成分(fen)的積(ji)累(lei)。在(zai)此背景下，易(yi)科(ke)泰(tai)公司推出(chu)的PhenoTron®智能LED光源(yuan)培養與(yu)表(biao)型分(fen)析平(ping)臺(tai)，集成多(duo)波(bo)段可(ke)編程LED光(guang)源(yuan)與(yu)多(duo)模(mo)態表型成像系統，支持從(cong)光(guang)環(huan)境(jing)模擬到(dao)植(zhi)物(wu)生(sheng)理(li)響應的全(quan)程數(shu)字化(hua)分(fen)析，為藥(yao)用(yong)植(zhi)物(wu)的光(guang)培養策(ce)略(lve)優(you)化(hua)與(yu)高(gao)效(xiao)表型篩(shai)選(xuan)提供(gong)了(le)全(quan)面(mian)、精(jing)準的解(jie)決方案。

接下來，基(ji)於兩則(ze)易(yi)科(ke)泰(tai)技術(shu)的應用(yong)案例，探(tan)討(tao)光譜對植(zhi)藥(yao)用(yong)物(wu)生(sheng)理(li)與(yu)代(dai)謝(xie)的影響(xiang)機(ji)制(zhi)，揭示(shi)了(le)光配方優(you)化(hua)在(zai)提升(sheng)藥(yao)用(yong)植(zhi)物(wu)產量(liang)與(yu)功(gong)能性(xing)成分(fen)方面(mian)的潛(qian)力(li)。

1. LED光(guang)譜對檸(ning)檬香(xiang)蜂(feng)草生(sheng)長(chang)、生(sheng)理(li)特征及(ji)精(jing)油(you)含(han)量(liang)的影響(xiang)

檸檬香(xiang)蜂(feng)草是壹(yi)種含(han)有(you)黃酮、精(jing)油(you)等(deng)眾(zhong)多(duo)有(you)益(yi)成分(fen)，兼(jian)具(ju)藥(yao)用(yong)與(yu)食(shi)用(yong)價(jia)值(zhi)的植(zhi)物(wu)。英國(guo)普(pu)利(li)茅(mao)斯大(da)學的研究人(ren)員(yuan)們(men)針(zhen)對不(bu)同(tong)光譜對其生(sheng)長(chang)、生(sheng)理(li)特征等(deng)影響(xiang)開(kai)展了(le)研究，研究中采用(yong)葉(ye)綠(lv)素(su)熒(ying)光成像技(ji)術(shu)評(ping)估(gu)了(le)不(bu)同(tong)光譜對檸(ning)檬香(xiang)蜂(feng)草光合(he)作用(yong)活(huo)性(xing)的影響(xiang)。

該(gai)技(ji)術(shu)作(zuo)為非侵入性(xing)研究手段，可(ke)精(jing)準監(jian)測完(wan)整(zheng)植(zhi)物(wu)、藻類(lei)及藍藻的光(guang)合(he)作(zuo)用(yong)動態，通過測(ce)量(liang)葉(ye)綠素(su)熒(ying)光動力學(xue)參(can)數(shu)實現高效分(fen)析。研究團隊運用(yong)該(gai)設備得出(chu)最(zui)大(da)量(liang)子(zi)產率（QY max = Fv/Fm）和歸(gui)壹(yi)化(hua)植(zhi)被(bei)指(zhi)數(shu)（NDVI），發現435納米藍光相(xiang)較於(yu)其他(ta)光(guang)照(zhao)條件(jian)，能顯(xian)著(zhu)提升(sheng)Fv/Fm和 NDVI 指(zhi)標(biao)的數(shu)值(zhi)。這(zhe)壹(yi)發(fa)現(xian)為光合(he)作(zuo)用(yong)調(tiao)控機(ji)制(zhi)研究提供(gong)了(le)新視角(jiao)。

在藍藻、細(xi)菌(jun)和擬南(nan)芥(jie)的光(guang)合(he)作(zuo)用(yong)過程中(zhong)，435納米處理(li)對光(guang)系(xi)統I的激活(huo)效(xiao)果(guo)更為明顯(xian)。這(zhe)或(huo)許(xu)能解(jie)釋本研究中Fv/Fm和NDVI指(zhi)標(biao)的顯(xian)著(zhu)提升(sheng)。然(ran)而(er)研究中生(sheng)物(wu)量(liang)等(deng)分(fen)析結(jie)果(guo)表明，顯(xian)著(zhu)的光(guang)合(he)作(zuo)用(yong)活(huo)性(xing)並未(wei)轉(zhuan)化(hua)為檸檬香(xiang)蜂(feng)草生(sheng)長(chang)速率(lv)的提升(sheng)。這(zhe)可(ke)能涉(she)及(ji)多(duo)種(zhong)因(yin)素(su)，包(bao)括(kuo)光照(zhao)強度、溫度等實驗(yan)條(tiao)件(jian)的差(cha)異。針對該(gai)植(zhi)物(wu)物(wu)種光(guang)合作(zuo)用(yong)參(can)數(shu)與(yu)生(sheng)長(chang)特(te)性(xing)之間(jian)矛(mao)盾(dun)的發(fa)現(xian)，仍(reng)需開(kai)展更(geng)多(duo)研究以深入(ru)理(li)解(jie)。

2. 通(tong)過調(tiao)控光(guang)照(zhao)促進(jin)黃瓜菜(cai)的莖幹生(sheng)長(chang)及(ji)生(sheng)物(wu)活(huo)性(xing)化(hua)合(he)物(wu)的生(sheng)物(wu)合成

黃瓜菜(cai)是(shi)壹種菊(ju)科(ke)假還陽(yang)參(can)屬(shu)的壹(yi)年(nian)生(sheng)或(huo)二(er)年(nian)生(sheng)草(cao)本藥(yao)用(yong)植(zhi)物(wu)，廣泛應用(yong)於(yu)制(zhi)藥(yao)行業(ye)及(ji)功(gong)能性(xing)食品原(yuan)料領域。本研究通過對比(bi)人(ren)工光源(yuan)環境(jing)下的不(bu)同(tong)光照(zhao)條件(jian)，探究光質對黃瓜菜(cai)生(sheng)長(chang)的影響(xiang)，旨(zhi)在提升(sheng)其生(sheng)物(wu)量(liang)和活(huo)性(xing)成分(fen)含(han)量(liang)。實驗(yan)采(cai)用(yong)三(san)周(zhou)齡幼(you)苗(miao)，在植(zhi)物(wu)工廠中分(fen)別設置(zhi)對照(zhao)組(zu)（熒(ying)光燈照(zhao)明）及(ji)多(duo)組(zu)LED光(guang)源(yuan)，持續(xu)培養6周(zhou)。

為比較不(bu)同(tong)光照(zhao)處理(li)下黃瓜菜(cai)葉(ye)片的葉(ye)綠(lv)素(su)熒(ying)光參(can)數(shu)，在(zai)不(bu)同(tong)光處理(li)5周(zhou)後(hou)，使用(yong)葉(ye)綠(lv)素(su)熒(ying)光成像技(ji)術(shu)測定(ding)了(le)其光系(xi)統(tong)Ⅱ的最(zui)大(da)量(liang)子(zi)產率（QY，即(ji)Fv/Fm）、穩(wen)態非光(guang)化(hua)學(xue)淬滅（NPQ）以(yi)及通(tong)過光(guang)系(xi)統Ⅱ的電(dian)子(zi)傳(chuan)遞速率(lv)（ETR）。結(jie)果(guo)顯(xian)示(shi)，不(bu)同(tong)光照(zhao)處理(li)下的QY、ETR無顯(xian)著(zhu)差(cha)異。但NPQ呈(cheng)現(xian)出(chu)壹定(ding)差(cha)異。

植(zhi)物(wu)具(ju)有(you)應對光(guang)引(yin)發氧(yang)化(hua)應激的防禦機制。在(zai)基(ji)態時(shi)，葉(ye)綠素(su)分(fen)子(zi)吸收(shou)的光(guang)能主(zhu)要用(yong)於(yu)光(guang)合作(zuo)用(yong)，但當(dang)光照(zhao)強度過高(gao)時(shi)，植(zhi)物(wu)會(hui)通(tong)過非光(guang)化(hua)學(xue)淬滅（NPQ）機(ji)制耗(hao)散多(duo)余(yu)光能，促使葉綠素(su)恢復(fu)基(ji)態。在相(xiang)同光(guang)合(he)有(you)效(xiao)輻射(she)（PPFD）條件(jian)下，所有(you)處(chu)理(li)組(zu)中(zhong)B組(zu)和R組(zu)的非光(guang)化(hua)學(xue)淬滅值(zhi)（NPQs）分(fen)別達(da)到(dao)不(bu)同(tong)水平(ping)。值(zhi)得註(zhu)意的是(shi)，RGB組(zu)的 NPQ 值(zhi)隨(sui)藍(lan)光(guang)強(qiang)度增(zeng)加(jia)而(er)升(sheng)高，表(biao)明光(guang)合效率有(you)所(suo)下降。此外(wai)，電子傳(chuan)遞鏈（ETR）值(zhi)隨(sui)藍(lan)光(guang)強(qiang)度降低(di)而(er)增(zeng)強(qiang)，這(zhe)壹(yi)現象與(yu)光(guang)合(he)作用(yong)效(xiao)率(lv)的變化(hua)趨(qu)勢(shi)壹(yi)致(zhi)。