FluorCam多光譜熒光應用案例——藥用植物種植與有效成分快速檢測

藥用植物的有效成分主要來源于植物次生代謝所產生的一系列復雜化合物，主要包括多酚、黃酮等。而這些次生代謝物質在藥用植物生長良好的情況下往往含量不高。用特定培養方法提高次生代謝含量后，藥用植物的生物量又會下降，植株的總有效成分也會降低。因此藥用植物種植與作物種植有很大不同，不能一味追求良好的生長條件和高生物量，而需要在生物量和有效成分如多酚含量間達到一個非常優平衡點。

韓國國立忠北大學使用紅綠藍（RGB）三色LED光源模擬了三種單色光和不同配比紅藍/紅綠藍混色光的光照培養條件，研究不同培養光質對黃瓜假還陽參培育的影響。通過FluorCam葉綠素熒光成像分析和總多酚含量檢測，綜合結果分析，R8G1B1的光照比例被認為是非常優的培養光照比例（Park, 2020）。這為相關的藥用植物大規模人工培養提供了理論依據和培養方案。

圖1. 左：不同光質培養的黃瓜假還陽參；中：葉綠素熒光成像分析；右：總多酚含量分析

但是要分析這些次生代謝化合物一般都是使用高效液相色譜或是其他化學分析方法。這些分析方法雖然高效準確，但很多時候只能分析一種或者幾種特定化合物，難以衡量植物總體的次生代謝水平。同時由于需要對植物樣品進行破壞性處理，因此無法進行次生代謝的長期動態測量，也不能提供次生代謝在植物不同部位分布的相關信息。

而通過多光譜熒光成像技術對藥用植物次生代謝總體水平進行研究，快速檢測其有效成分的相對含量，無疑是這一技術未來的重要應用方向。目前上開展的工作如通過FluorCam多光譜熒光成像系統研究向列當對向日葵的早期寄生（Ortiz-Bustos, 2016）；高光與紫外光培養對積雪草黃酮類化合物含量影響等。在可以預期的未來，這一技術將成為藥用植物研究的重要工具之一。

圖2. 向日葵接種列當的多光譜熒光成像分析

參考文獻：

1. Park SY, et al. 2020. Manipulating light quality to promote shoot growth and bioactive compound biosynthesis of Crepidiastrum denticulatum (Houtt.) Pak & Kawano c*ted 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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