專利名稱：一種提高夏枯草果穗生物量及活性成分產(chǎn)量的水培方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本研究涉及一種提高夏枯草果穗生物量及活性成分產(chǎn)量的水培方法，屬中藥材栽培技術(shù)領(lǐng)域。背景技術(shù)：
夏枯草ft~unella vulgaris L.為唇形科夏枯草屬多年生草本植物，以干燥果穗入藥，是我國(guó)常用中藥材。夏枯草味辛、苦，寒。歸肝、膽經(jīng)。具有清肝明目，消腫散結(jié)之功效； 夏枯草在臨床上常用于治療甲狀腺腫大，淋巴結(jié)核，乳腺增生，肺結(jié)核，急性黃疸型傳染性肝炎，高血壓等癥；現(xiàn)代化學(xué)研究表明，夏枯草含有含多種三萜類、黃酮類、酚酸類、多糖類、 甾醇類、香豆素類、有機(jī)酸類、苯丙素類及揮發(fā)油類成分。另據(jù)藥理研究證實(shí)，夏枯草水浸出物具有抗腫瘤活性；熊果酸及齊墩果酸具有抗菌、抗氧化、抗腫瘤及降血糖的生物活性；迷迭香酸可抗氧化、抗炎；此外，迷迭香酸還被《中國(guó)藥典》(2010版)作為夏枯草藥材質(zhì)量控制指標(biāo)。
夏枯草作為我國(guó)大宗藥材，市場(chǎng)需求量較大；國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求在2000 2500噸左右，其中15%供出口。近年來，隨著市場(chǎng)需求量不斷攀升，夏枯草野生資源遭受過度采挖，再加上環(huán)境破壞，其資源量急劇枯竭，已不能滿足醫(yī)藥及相關(guān)產(chǎn)業(yè)需求；因此，在上世紀(jì)90年代初，各地開始人工馴化引種夏枯草，以此保證夏枯草藥材的正常供應(yīng)；但是，人工種植夏枯草也存在一些突出缺點(diǎn)，如傳統(tǒng)種植周期長(zhǎng)，植株生長(zhǎng)不整齊、用種量大、病蟲害嚴(yán)重、人工耗費(fèi)大，農(nóng)藥殘留較多、藥材產(chǎn)量與品質(zhì)形成易受氣候、季節(jié)和土壤環(huán)境等因素影響，不能滿足夏枯草規(guī)模化種植生產(chǎn)需要。而無土栽培卻比有土栽培具有更多優(yōu)勢(shì)，與土培相比， 水培具有植株清洗方便、植株品相好、換茬簡(jiǎn)便，可在同一場(chǎng)地周年栽培、栽培周期短、節(jié)省肥料、可有效避免連作障礙，復(fù)種指數(shù)高等特點(diǎn)，因此，近年來藥用植物無土栽培面積發(fā)展呈現(xiàn)快速上升趨勢(shì)。
當(dāng)前，我國(guó)夏枯草主產(chǎn)區(qū)人工土培種植需要整地、播種、間苗、除草、采收等諸多環(huán)節(jié)，生長(zhǎng)周期需要9個(gè)月左右，即當(dāng)年10月中旬播種至次年6月中旬采收，由于長(zhǎng)期連作及土傳病害等因素影響，夏枯草常出現(xiàn)嚴(yán)重病蟲害；此外，外界環(huán)境不穩(wěn)定，也使得夏枯草在采收時(shí)，其果穗成熟度不一致，直接影響夏枯草藥材品質(zhì)。土培生產(chǎn)的夏枯草果穗，商品性狀較差，品質(zhì)較劣，產(chǎn)量不高。
目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)夏枯草研究工作主要集中在種質(zhì)資源遺傳多樣性、本草學(xué)考證、栽培技術(shù)、化學(xué)成分、藥理活性、臨床應(yīng)用等方面，而對(duì)如何應(yīng)用水培法提高夏枯草果穗生物量及其活性成分含量的研究鮮有報(bào)道。采用水培法生產(chǎn)的夏枯草藥材商品外觀好、品質(zhì)優(yōu)良、產(chǎn)量穩(wěn)定；不受季節(jié)、氣候及土壤等因素影響，可實(shí)現(xiàn)夏枯草穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
1、技術(shù)問題
本發(fā)明目的是提供一種提高夏枯草果穗生物量及其活性成分產(chǎn)量的水培方法，以便夏枯草在水培法下生長(zhǎng)良好，單株果穗產(chǎn)量增加、活性成分產(chǎn)量也提高。
2、技術(shù)方案
本發(fā)明提供一種提高夏枯草果穗生物量及其活性成分產(chǎn)量的水培方法，它包括以下步驟
(1)采種收集夏枯草I^runella vulgaris Lirm種子，選擇均勻、飽滿、無病蟲害的種子，脫水使含水量低于12%，密封保存；
(2)浸種催芽夏枯草種子催芽在恒溫箱中進(jìn)行，將種子放入磁化水中浸泡2 3h，反復(fù)4 5次，總浸種時(shí)間12h ；浸種條件溫度為20士2°C，光照為2000 22001UX，通過催芽處理使夏枯草種子發(fā)芽率高于95% ；
(3)人工育苗當(dāng)年10月當(dāng)70%植株長(zhǎng)出2片真葉時(shí)，放置于溫室沙床中采用穴盤播種育苗，基質(zhì)是河沙蛭石泥炭=1 1 1，正常水肥管理；
(4)移栽定植待次年2月下旬至3月上旬，選取生長(zhǎng)出6片真葉的小苗，用雙蒸水將根部洗凈，放于盛有營(yíng)養(yǎng)液的水培箱中；培養(yǎng)基每天用氣泵連續(xù)均勻通過氣體Ih ；在培養(yǎng)基塑料容器的塑料板上穿有直徑3cm的15個(gè)小孔，每株植株固定于一個(gè)小孔中，每2株苗水培間距為10cm，每個(gè)處理塑料容器隨機(jī)放置于遮陰棚下；
(5)營(yíng)養(yǎng)液濃度設(shè)定在Hogland培養(yǎng)液基礎(chǔ)上，加入磷素0. 2mmol化―1，磷素用磷酸二氫鈉NaH2PO4配置，每7d更換培養(yǎng)液，并定期補(bǔ)加雙蒸水以維持培養(yǎng)液濃度和體積，運(yùn)用HCl和NaOH調(diào)節(jié)溶液pH 6 6. 5 ；
(6)大棚水培箱培養(yǎng)水培植株上方5m處覆蓋一層透光率為40% 45%黑色遮陽網(wǎng)，植株于次年3月中旬至6月中旬在大棚水培箱中培養(yǎng)，6月中旬待果穗棕紅色時(shí)，摘下果穗，自然曬干，置通風(fēng)干燥處貯藏。
具體地，步驟也可以是
(1)采種將收集夏枯草P. vulgaris L.種子，選擇均勻、飽滿、無病蟲害的種子， 脫水使含水量低于12%，并密封保存。
(2)浸種催芽夏枯草種子催芽在恒溫箱中進(jìn)行，將種子放入磁化水中浸泡2 3h，反復(fù)4 5次，總浸種時(shí)間12h ；浸種條件溫度20士2°C，光照為2000 22001ux。通過催芽處理使夏枯草種子發(fā)芽率達(dá)到95%以上。
(3)人工育苗待70%植株長(zhǎng)出2片真葉，開始放置于溫室沙床中播種育苗，育苗選用穴盤，基質(zhì)是河沙蛭石泥炭=1 1 1，正常水肥管理。
(4)移栽定植2010年3月20日選取生長(zhǎng)基本一致小苗(6片真葉)，用雙蒸水將根部洗凈，放于盛有營(yíng)養(yǎng)液的水培箱中；培養(yǎng)基每天用氣泵連續(xù)均勻通過氣體lh，培養(yǎng)基塑料容器的塑料板上穿有直徑3cm的15個(gè)小孔。每株植株用中間劈開帶有小孔的橡膠塞固定于一個(gè)小孔中，每?jī)煽妹缢嚅g距為10cm。
(5)營(yíng)養(yǎng)液濃度配制在Hogland培養(yǎng)液(Hogland and Arnon, 1950)基礎(chǔ)上，設(shè)磷素0. 2mmol · L—1，所用磷素為磷酸二氫鈉(NaH2PO4)(分析純> 99% )。為避免鹽分沉淀及營(yíng)養(yǎng)匱缺，每7d更換培養(yǎng)液，并且定期補(bǔ)加雙蒸水以維持培養(yǎng)液濃度和體積。所有培養(yǎng)液PH值采用Sartorius pH測(cè)量?jī)x測(cè)量，運(yùn)用HCl和NaOH調(diào)節(jié)溶液pH值到6 6. 5。
(6)大棚水培箱培養(yǎng)水培植株上方5m處覆蓋一層透光率為40% 45%黑色遮陽網(wǎng)，使之生長(zhǎng)于適度遮陰環(huán)境中。植株從2010年3月觀日 6月20日在環(huán)境溫度下水4培，并于2010年6月20日收獲全株，摘下果穗，常規(guī)曬干。
本發(fā)明采用水培法生產(chǎn)夏枯草，在適宜夏枯草生長(zhǎng)的水培條件下，適當(dāng)減少水培營(yíng)養(yǎng)液中的磷，發(fā)現(xiàn)可顯著提高夏枯草果穗生物量及其活性成分產(chǎn)量(如迷迭香酸、熊果酸、齊墩果酸、水浸出物)。在大面積培育過程中，可通過適量磷素調(diào)控措施，在短期內(nèi)提高生產(chǎn)效率，使得夏枯草生長(zhǎng)旺盛、果穗商品性狀好、產(chǎn)量穩(wěn)定，活性成分產(chǎn)量高；可為醫(yī)藥衛(wèi)生及加工提取行業(yè)的生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)的原料藥材。
具體實(shí)施方式
1.試驗(yàn)方法
(1)采種將收集夏枯草P. vulgaris L.種子，選擇均勻、飽滿、無病蟲害的種子， 脫水使含水量低于12%，并密封保存；
(2)浸種催芽夏枯草種子催芽在恒溫箱中進(jìn)行，將種子放入磁化水中浸泡2 3h，反復(fù)4 5次，總浸種時(shí)間12h ；浸種條件溫度20士2°C，光照為2000 22001ux。通過催芽處理使夏枯草種子發(fā)芽率達(dá)到95%以上。
(3)人工育苗待70%植株長(zhǎng)出2片真葉，開始放置于溫室沙床中播種育苗，育苗選用穴盤，基質(zhì)是河沙蛭石泥炭=1 1 1，正常水肥管理。
(4)移栽定植待夏枯草苗長(zhǎng)至第2年，于2010年2月下旬至3月上旬，選取生長(zhǎng)基本一致小苗(6片真葉)，用雙蒸水將根部洗凈，放于盛有營(yíng)養(yǎng)液的水培箱中；培養(yǎng)基每天用氣泵連續(xù)均勻通過氣體lh，培養(yǎng)基塑料容器的塑料板上穿有直徑3cm的15個(gè)空洞。每株植株用中間劈開帶有小孔的橡膠塞固定于一個(gè)小孔中，每?jī)煽妹缢嚅g距為10cm。每個(gè)處理的塑料容器隨機(jī)放置于遮陰棚下，每個(gè)處理5個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)15棵小苗。
(5)營(yíng)養(yǎng)液梯度設(shè)置在Hogland培養(yǎng)液(Hogland and Arnon, 1950)基礎(chǔ)上，分別設(shè)4個(gè)磷素梯度(單位mmol · L—1)，依次為0 (缺磷P0) ,0.2(低磷PI) ,1.0(中磷P2)、 10(高磷P3)。所用磷素為磷酸二氫鈉(NaH2PO4M分析純>99%)。為避免鹽分沉淀及營(yíng)養(yǎng)匱缺，每7d更換培養(yǎng)液，并且定期補(bǔ)加雙蒸水以維持培養(yǎng)液濃度和體積。所有培養(yǎng)液PH 值采用Sartorius pH測(cè)量?jī)x測(cè)量，運(yùn)用HCl和NaOH調(diào)節(jié)溶液pH值到6 6. 5。
(6)大棚水培箱培養(yǎng)水培植株上方5m處覆蓋一層透光率為40% 45%黑色遮陽網(wǎng)，使之生長(zhǎng)于適度遮陰環(huán)境中。植株從2010年3月觀日 6月20日在環(huán)境溫度下水培84d，并于2010年6月20日收獲植株。將所有新鮮植株經(jīng)常規(guī)曬干后，摘下果穗，稱重， 細(xì)磨成粉末后進(jìn)行化學(xué)成分檢測(cè)。
(7)化學(xué)成分檢測(cè)迷迭香酸、水浸出物含量參照《中國(guó)藥典》(2010版一部)規(guī)定項(xiàng)下測(cè)定；熊果酸、齊墩果酸含量采用HPLC法，略有改動(dòng)，(見參考文獻(xiàn)方羅等.高效液相色譜同時(shí)測(cè)定夏枯草藥材中4種活性成分的含量.中國(guó)中藥雜志，2010,35(5) :616-619. )0
(8)數(shù)據(jù)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)先用Microsoft Excel 2003初步處理，然后采用SPSS 13. 0軟件包(Oneway ANOVA, LSD)進(jìn)行分析；活性成分產(chǎn)量(g ·株-1)=活性成分含量 (%)X單株果穗生物量(g)。
2.結(jié)果與分析
表1所示，在不同磷素水培條件下，夏枯草單株果穗干重以低磷處理最高，達(dá) 2. 467g · plant—1，且顯著高于其他3組處理；夏枯草葉干重與莖干重則以中磷處理最高，分別為1. 927g · plant—1，1. 336g · plant—1，且顯著高于其他3組處理；夏枯草根干重以低磷處理最高，為0. 458g Ilanf1,且顯著高于缺磷和中磷處理；夏枯草全株干重以低磷處理最高，達(dá)5. 909g · plant—1，且顯著高于缺磷和高磷處理。由此可見，低磷處理可顯著提高夏枯草單株果穗干重。
表1不同磷素水培條件對(duì)夏枯草各器官及全株生物量的影響(n = 10) g · plant"1
權(quán)利要求
1.一種提高夏枯草果穗生物量及活性成分產(chǎn)量的水培方法，它包括以下步驟(1)采種收集夏枯草I^unellavulgaris Lirm種子，選擇均勻、飽滿、無病蟲害的種子，脫水使含水量低于12%，密封保存；(2)浸種催芽在恒溫箱中進(jìn)行，將種子放入磁化水中浸泡2 池，反復(fù)4 5次，總浸種時(shí)間12h ；浸種條件溫度為20士2°C，光照為2000 22001ux，通過催芽處理使夏枯草種子發(fā)芽率高于95% ；(3)人工育苗當(dāng)年10月當(dāng)70%植株長(zhǎng)出2片真葉時(shí)，放置于溫室沙床中采用穴盤播種育苗，基質(zhì)是河沙蛭石泥炭=1 1 1，正常水肥管理；(4)移栽定植次年2月下旬至3月上旬，選取生長(zhǎng)出6片真葉的小苗，用雙蒸水將根部洗凈，放于盛有營(yíng)養(yǎng)液的水培箱中；培養(yǎng)基每天用氣泵連續(xù)均勻通過氣體Ih ；在培養(yǎng)基塑料容器的塑料板上穿有直徑3cm的15個(gè)小孔，每株植株固定于一個(gè)小孔中，每2株苗水培間距為10cm，每個(gè)處理塑料容器隨機(jī)放置于遮陰棚下；(5)營(yíng)養(yǎng)液濃度設(shè)定在Hogland培養(yǎng)液基礎(chǔ)上，加入磷素0.2mmol化―1，磷素用磷酸二氫鈉NaH2PO4配置，每7d更換培養(yǎng)液，并定期補(bǔ)加雙蒸水維持培養(yǎng)液濃度和體積，用HCl和 NaOH調(diào)節(jié)溶液pH 6 6. 5 ；(6)大棚水培箱培養(yǎng)水培植株上方5m處覆蓋一層透光率為40% 45%黑色遮陽網(wǎng)， 植株次年3月中旬至6月中旬在大棚水培箱中培養(yǎng)，6月中旬果穗棕紅色時(shí)，摘下果穗，自然曬干，置通風(fēng)干燥處貯藏。
2.根據(jù)權(quán)利1所述一種提高夏枯草果穗生物量及活性成分產(chǎn)量的水培方法，其特征在于采用該水培方法，夏枯草單株果穗生物量為2. 467g · plant"1 ；果穗中迷迭香酸、熊果酸、齊墩果酸、水浸出物產(chǎn)量分別為 0. 676g · plant—1，。. 316g · plant"1,0. 084g · plant—1， 55. 145g · plant-1。
全文摘要
本發(fā)明提供一種提高夏枯草果穗生物量及其主要活性成分產(chǎn)量的水培方法。本發(fā)明在適宜夏枯草生長(zhǎng)的水培條件下，適當(dāng)減少水培營(yíng)養(yǎng)液中的磷，發(fā)現(xiàn)夏枯草單株果穗生物量顯著增加，且主要活性成分產(chǎn)量(如迷迭香酸、熊果酸、齊墩果酸、水浸出物)均顯著提高；此種水培方法操作簡(jiǎn)便科學(xué)、占地少、成本低廉、適用范圍廣，且培育的夏枯草果穗商品性狀好、產(chǎn)量穩(wěn)定，活性成分產(chǎn)量高，可為醫(yī)藥衛(wèi)生及加工提取行業(yè)的生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)的原料藥材。
文檔編號(hào)A01C1/00GK102487792SQ201110389249
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者于曼曼, 劉麗, 史紅專, 郭巧生, 陳宇航 申請(qǐng)人:南京農(nóng)業(yè)大學(xué)