专利名称：一种提高夏枯草果穗生物量及药材品质的水培方法
技术领域：
本研究涉及一种提高夏枯草果穗生物量及药材品质的水培方法，属中药材栽培技术领域。背景技术：
夏枯草ft~unella vulgaris L.为唇形科夏枯草属多年生草本植物，以干燥果穗入药，是我国常用中药材。夏枯草味辛、苦，寒。归肝、胆经。具有清肝明目，消肿散结之功效； 夏枯草在临床上常用于治疗甲状腺肿大，淋巴结核，乳腺增生，肺结核，急性黄疸型传染性肝炎，高血压等症；现代化学研究表明，夏枯草含有含多种三萜类、黄酮类、酚酸类、多糖类、 甾醇类、香豆素类、有机酸类、苯丙素类及挥发油类成分。另据药理研究证实，夏枯草水浸出物与黄酮类组分(木樨草素及槲皮素)均具有抗肿瘤活性；熊果酸及齐墩果酸具有抗菌、抗氧化、抗肿瘤及降血糖的生物活性；迷迭香酸可抗氧化、抗炎；此外，迷迭香酸还被《中国药典》(2010版)作为夏枯草药材质量控制指标。
夏枯草作为我国大宗药材，市场需求量较大；国内外市场需求在2000 2500吨左右，其中15%供出口。近年来，随着市场需求量不断攀升，夏枯草野生资源遭受过度采挖，再加上环境破坏，其资源量急剧枯竭，已不能满足医药及相关产业需求；因此，在上世纪90年代初，各地开始人工驯化引种夏枯草，以此保证夏枯草药材的正常供应；但是，人工种植夏枯草也存在一些突出缺点，如传统种植周期长，植株生长不整齐、用种量大、病虫害严重、人工耗费大，农药残留较多、药材产量与品质形成易受气候、季节和土壤环境等因素影响，不能满足夏枯草规模化种植生产需要。而无土栽培却比有土栽培具有更多优势，与土培相比， 水培具有植株清洗方便、植株品相好、换茬简便，可在同一场地周年栽培、栽培周期短、节省肥料、可有效避免连作障碍，复种指数高等特点，因此，近年来药用植物无土栽培面积发展呈现快速上升趋势。
当前，我国夏枯草主产区人工土培种植需要整地、播种、间苗、除草、采收等诸多环节，生长周期需要9个月左右，即当年10月中旬播种至次年6月中旬采收，由于长期连作及土传病害等因素影响，夏枯草常出现严重病虫害；此外，外界环境不稳定，也使得夏枯草在采收时，其果穗成熟度不一致，直接影响夏枯草药材品质。土培生产的夏枯草果穗，商品性状较差，品质较劣，产量不高。
目前，国内外对夏枯草研究工作主要集中在种质资源遗传多样性、本草学考证、栽培技术、化学成分、药理活性、临床应用等方面，而对如何应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鲜有报道。采用水培法生产的夏枯草药材商品外观好、品质优良、产量稳定；不受季节、气候及土壤等因素影响，可实现夏枯草稳产、优质、高效生产。
发明内容
1、技术问题
本发明目的是提供一种提高夏枯草果穗生物量及其活性成分产量的栽培方法，以便夏枯草在水培条件下生长良好，单株果穗生物量增加、活性成分产量也提高。
2、技术方案
本发明提供一种提高夏枯草果穗生物量及其活性成分产量的水培方法，它包括以下步骤
(1)采种收集夏枯草I^runella vulgaris Lirm种子，选择均勻、饱满、无病虫害的种子，脱水使含水量低于12%，密封保存；
(2)浸种催芽在恒温箱中进行，将种子放入磁化水中浸泡2 池，反复4 5次， 总浸种时间12h ；浸种条件温度为20士2°C，光照为2000 22001ux，通过催芽处理使夏枯草种子发芽率高于95% ；
(3)人工育苗当年10月当70%植株长出2片真叶时，放置于温室沙床中采用穴盘播种育苗，基质是河沙蛭石泥炭=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，选取生长出6片真叶的小苗，用双蒸水将根部洗净，放于盛有营养液的水培箱中；培养基每天用气泵连续均勻通过气体Ih ；在培养基塑料容器的塑料板上穿有直径3cm的15个小孔，每株植株固定于一个小孔中，每2株苗水培间距为10cm，每个处理塑料容器随机放置于遮阴棚下；
(5)营养液浓度设定配置氮素含量为15mmol -L"1的Hogland培养液，其中铵硝配比 -Ν NO3--N) =25 75 (摩尔浓度比)，铵态氮为(NH4)2S04，硝态氮为NaNO3，每7d 更换培养液，并定期补加双蒸水以维持培养液浓度和体积；用HCl和NaOH调节溶液pH6 6. 5 ；
(6)大棚水培箱培养水培植株上方5m处覆盖一层透光率为40% 45%黑色遮阳网，植株次年3月中旬至6月中旬在大棚水培箱中培养，6月中旬果穗棕红色时，摘下果穗，自然晒干，置通风干燥处贮藏。
具体地，步骤也可以是
(1)采种将收集夏枯草P. vulgaris L.种子，选择均勻、饱满、无病虫害的种子， 脱水使含水量低于12%，并密封保存；
(2)浸种催芽夏枯草种子催芽在恒温箱中进行，将种子放入磁化水中浸泡2 3h，反复4 5次，总浸种时间12h ；浸种条件温度20士2°C，光照为2000 22001ux。通过催芽处理使夏枯草种子发芽率达到95%以上。
(3)人工育苗待70%植株长出2片真叶，开始放置于温室沙床中播种育苗，育苗选用穴盘，基质是河沙蛭石泥炭=1 1 1，正常水肥管理。
(4)移栽定植2010年3月20日选取生长基本一致小苗(6片真叶)，用双蒸水将根部洗净，放于盛有营养液的水培箱中；培养基每天用气泵连续均勻通过气体lh，培养基塑料容器的塑料板上穿有直径3cm的15个小孔。每株植株用中间劈开带有小孔的橡胶塞固定于一个小孔中，每两棵苗水培间距为10cm。
(5)营养液浓度配制在Hogland培养液(Hogland and Arnon, 1950)基础上，供氮水平设为15mmol · L—1，铵硝配比(NH4+_N Ν03_-Ν) =25 75 (摩尔浓度比)，铵态氮为 (NH4)2SO4(分析纯> 99% )，硝态氮为NaNO3(分析纯> 99% )。为避免盐分沉淀及营养匮缺，每7d更换培养液，并且定期补加双蒸水以维持培养液浓度和体积。所有培养液PH值采用Sartorius pH测量仪测量，采用HCl和NaOH调节溶液pH值到6 6. 5。
(6)大棚水培箱培养水培植株上方5m处覆盖一层透光率为40% 45%黑色遮阳网，使之生长于适度遮阴环境中。植株从2010年3月观日 6月20日在环境温度下水培，并于2010年6月20日收获全株，摘下果穗，常规晒干。
本发明采用水培法生产夏枯草，在适宜夏枯草生长的水培条件下，适当调节氮素形态配比，即NH4+-N NO3-N = 25 75时，发现夏枯草单株果穗生物量显著增加，且主要活性成分产量(如迷迭香酸、熊果酸、齐墩果酸、总黄酮、水浸出物)均显著提高。在大面积培育过程中，可通过适当调节氮素形态配比，在短期内提高生产效率，使得夏枯草生长旺盛、 果穗商品性状好、产量稳定，活性成分产量高；可为医药卫生及加工提取行业的生产提供优质的原料药材。
具体实施例方式
1.试验方法
(1)采种将收集夏枯草P. vulgaris L.种子，选择均勻、饱满、无病虫害的种子， 脱水使含水量低于12%，并密封保存；
(2)浸种催芽夏枯草种子催芽在恒温箱中进行，将种子放入磁化水中浸泡2 3h，反复4 5次，总浸种时间12h ；浸种条件温度20士2°C，光照为2000 22001ux。通过催芽处理使夏枯草种子发芽率达到95%以上。
(3)人工育苗待70%植株长出2片真叶，开始放置于温室沙床中播种育苗，育苗选用穴盘，基质是河沙蛭石泥炭=1 1 1，正常水肥管理。
(4)移栽定植待夏枯草苗长至第2年，于2010年2月下旬至3月上旬，选取生长基本一致小苗(6片真叶)，用双蒸水将根部洗净，放于盛有营养液的水培箱中；培养基每天用气泵连续均勻通过气体lh，培养基塑料容器的塑料板上穿有直径3cm的15个空洞。每株植株用中间劈开带有小孔的橡胶塞固定于一个小孔中，每两棵苗水培间距为10cm。每个处理的塑料容器随机放置于遮阴棚下，每个处理5个重复，每个重复15棵小苗。
(5)营养液梯度设置在Hogland培养液(Hogland and Arnon, 1950)基础上， 供氮水平设为 15. (toimol · Γ1，NH4+-N/N03-N 比例设 5 个处理(1)100 0 ； (2) 75 25; (3)50 50 ； (4) 25 75 ； (5)0 100。铵态氮为(NH4)2S04(分析纯> 99 % )，硝态氮为 NaNO3(分析纯> 99% )。为避免盐分沉淀及营养匮缺，每7d更换培养液，并且定期补加双蒸水以维持培养液浓度和体积。所有培养液PH值采用Sartorius pH测量仪测量，运用HCl 和NaOH调节溶液pH值到6 6. 5。
(6)大棚水培箱培养水培植株上方5m处覆盖一层透光率为40% 45%黑色遮阳网，使之生长于适度遮阴环境中。植株从2010年3月观日 6月20日在环境温度下水培84d，并于2010年6月20日收获植株。将所有新鲜植株经常规晒干后，摘下果穗，称重， 细磨成粉末后进行化学成分检测。
(7)化学成分检测迷迭香酸、水浸出物含量参照《中国药典》(2010版一部)规定项下测定；总黄酮含量检测采用分光光度法，略有改动，(见参考文献廖丽等，夏枯草总黄酮提取方法及其在居群间分布特征研究[J].中国中药杂志，2008,33(6) :651-653.)；熊果酸、齐墩果酸含量采用HPLC法，略有改动，(见参考文献方罗等.高效液相色谱同时测定夏枯草药材中4种活性成分的含量.中国中药杂志，2010，35 (5) :616-619.)。
(8)数据分析试验数据先用Microsoft Excel 2003初步处理，然后采用SPSS 13. 0软件包(Oneway ANOVA, LSD)进行分析；活性成分产量(g ·株-1)=活性成分含量 (%)X单株果穗生物量(g)。
2.结果与分析
由表1所示，不同铵硝配比条件下，当NH4+-N/N03_-N比例为25/75时，夏枯草果穗干重、叶干重、茎干重、根干重及全株干重均最大，分别达2. 757g -plant"1^. 089g -plant"1, 1. 655g · plant-1，。· 473g · plant-1，6. 973g · plant—1，且显著高于其他 4 组处理；可见，在同一总氮浓度(15. Ommol · L—1)下，当NH4+_N NO3-N = 25 75时，夏枯草果穗干重及各器官生物量显著提高。
表1不同铵硝配比营养液对夏枯草各器官及全株生物量的影响(η = 10) g · plant-权利要求
1.一种提高夏枯草果穗生物量及药材品质的水培方法，它包括以下步骤(1)采种收集夏枯草I^unellavulgaris Lirm种子，选择均勻、饱满、无病虫害的种子，脱水使含水量低于12%，密封保存；(2)浸种催芽在恒温箱中进行，将种子放入磁化水中浸泡2 池，反复4 5次，总浸种时间12h ；浸种条件温度为20士2°C，光照为2000 22001ux，通过催芽处理使夏枯草种子发芽率高于95% ；(3)人工育苗当年10月当70%植株长出2片真叶时，放置于温室沙床中采用穴盘播种育苗，基质是河沙蛭石泥炭=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，选取生长出6片真叶的小苗，用双蒸水将根部洗净，放于盛有营养液的水培箱中；培养基每天用气泵连续均勻通过气体Ih ；在培养基塑料容器的塑料板上穿有直径3cm的15个小孔，每株植株固定于一个小孔中，每2株苗水培间距为10cm，每个处理塑料容器随机放置于遮阴棚下；(5)营养液浓度设定配置氮素含量为15mmol· Γ1的Hogland培养液，其中铵硝配比 -Ν NO3--N) =25 75 (摩尔浓度比)，铵态氮为(NH4)2S04，硝态氮为NaNO3，每7d更换培养液，并定期补加双蒸水以维持培养液浓度和体积；用HCl和NaOH调节溶液pH6 6. 5 ；(6)大棚水培箱培养水培植株上方5m处覆盖一层透光率为40% 45%黑色遮阳网， 植株次年3月中旬至6月中旬在大棚水培箱中培养，6月中旬果穗棕红色时，摘下果穗，自然晒干，置通风干燥处贮藏。
2.根据权利1所述一种提高夏枯草果穗生物量及活性成分产量的水培方法，其特征在于采用该水培方法，夏枯草单株果穗生物量为2. 757g · plant"1 ；果穗中迷迭香酸、熊果酸、齐墩果酸、总黄酮、水浸出物产量分别为2. 371g · plant—1，。. 380g · plant"1, 0. 108g · plant-1，23. 164g · plant-1，43. 891g · plant人
全文摘要
本发明提供一种提高夏枯草果穗生物量及其主要活性成分产量的水培方法。本发明在适宜夏枯草生长的水培条件下，适当调节氮素形态配比，即NH4+-N∶NO3-N＝25∶75时，发现夏枯草单株果穗生物量显著增加，且主要活性成分产量(如迷迭香酸、熊果酸、齐墩果酸、总黄酮、水浸出物)均显著提高；此种水培方法操作简便科学、占地少、成本低廉、适用范围广，且培育的夏枯草果穗商品性状好、产量稳定，活性成分产量高，可为医药卫生及加工提取行业的生产提供优质的原料药材。
文档编号A01G31/00GK102511364SQ201110389188
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月30日 优先权日2011年11月30日
发明者于曼曼, 刘丽, 史红专, 郭巧生, 陈宇航 申请人:南京农业大学