增加功能性物质的含量的植物栽培方法与流程

1.本发明涉及一种增加功能性物质的含量的植物栽培方法。


背景技术：

2.植物进行利用光能而从二氧化碳和水合成有机物的光合作用。植物将通过光合作用获得的有机物的化学能用作用于生长等的营养成分。
3.植物包含对目标对象具有效力的功能性物质。根据生长及环境，植物所含有的功能性物质的含量变得不同。例如，为了防御由氧化应激引起的损伤，植物生成抗氧化物质来保护自身。
4.唇形科植物通常由于香味强烈而被用作香辛料，例如有苏子叶、甜罗勒、柠檬香脂、胡椒薄荷、罗勒、薄荷、迷迭香等。
5.众所周知，在作为功能性物质之一的酚类化合物中，唇形科植物富含具有抗炎、抗过敏、抗癌等效果的迷迭香酸。


技术实现要素：

6.技术问题
7.本发明期望解决的技术问题在于提供一种增加功能性物质的含量的植物栽培方法，该方法在增加植物的功能性物质的同时能够提高产量。
8.技术方案
9.根据本发明的一实施例，提供一种包括如下步骤的增加功能性物质的含量的植物栽培方法：在暗周期和发出可见光的光周期反复的可见光环境下栽培唇形科植物，在收获前至少1天用uvb执行紫外线处理。其中，所述紫外线处理可以在所述光周期执行。并且，所述uvb的累积能量的量在可以0.54j/m2至4.32kj/m2范围内。
10.技术效果
11.通过根据本发明的实施例的增加功能性物质的含量的植物栽培方法，能够不降低品质地栽培功能性物质含量增加的唇形科植物。因此，能够提高包含较高含量的功能性物质的唇形科植物的产量。
附图说明
12.图1是示出根据第一实验的紫外线处理的苏子叶的干重变化的曲线图。
13.图2是示出根据第一实验的紫外线处理的苏子叶的黄酮醇含量变化的曲线图。
14.图3是示出根据第一实验的紫外线处理的苏子叶的迷迭香酸含量变化的曲线图。
15.图4是示出根据第二实验的紫外线处理的苏子叶的干重变化的曲线图。
16.图5是示出根据第二实验的紫外线处理的苏子叶的黄酮醇含量变化的曲线图。
17.图6是示出根据第二实验的紫外线处理的苏子叶的迷迭香酸含量变化的曲线图。
18.图7是示出根据第三实验的紫外线处理的甜罗勒的干重变化的曲线图。
19.图8是示出根据第三实验的紫外线处理的甜罗勒的黄酮醇含量变化的曲线图。
20.图9是示出根据第三实验的紫外线处理的甜罗勒的迷迭香酸含量变化的曲线图。
21.图10是示出根据第四实验的紫外线处理的甜罗勒的干重变化的曲线图。
22.图11是示出根据第四实验的紫外线处理的甜罗勒的黄酮醇含量变化的曲线图。
23.图12是示出根据第四实验的紫外线处理的甜罗勒的迷迭香酸含量变化的曲线图。
24.图13是示出根据第五实验的紫外线处理的甜罗勒的干重变化的曲线图。
25.图14是示出根据第五实验的紫外线处理的甜罗勒的生长状态的照片。
26.图15是示出根据第五实验的紫外线处理的甜罗勒的黄酮醇含量变化的曲线图。
27.图16是示出根据第五实验的紫外线处理的甜罗勒的迷迭香酸含量变化的曲线图。
具体实施方式
28.以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。为了能够将本发明的思想充分传递给本领域技术人员，作为示例提供以下介绍的实施例。因此，本发明并不局限于以下所述的实施例，其可以具体化为其他形态。并且，在附图中，为了便利，可以夸张示出构成要素的宽度、长度、厚度等。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的构成要素，相似的附图标记表示对应的相似的构成要素。
29.应用于本发明的实施例的唇形科植物为苏子叶和甜罗勒。
30.从播种后到收获之前，苏子叶和甜罗勒在22℃的温度、70％的湿度的环境下进行了栽培。
31.并且，在栽培苏子叶和甜罗勒时使用的光源为led光源(红：白：蓝＝11：4：3)，光周期为16小时，暗周期为8小时。led光源在播种苏子叶和甜罗勒后在暗周期栽培之后使用。
32.并且，苏子叶和甜罗勒在定植之前仅利用纯净水栽培，并且在定植到深液流技术(dft：deep
‑
flow technique)水耕栽培系统之后利用培养液栽培。培养液使用了稀释的霍格兰储备溶液(hoagland stocksolution)，ph保持在5.5～6.5，ec保持在1.2ms/cm～1.3ms/cm。
33.在本发明的实施例中，通过实验测量了根据紫外线处理的对照组和实验组的生长及功能性物质的含量变化。
34.其中，实验组是执行了紫外线处理的个体。其中，个体是苏子叶和甜罗勒。对照组是作为用于确认根据紫外线处理的个体的生长及功能性物质含量变化程度的基准的个体。
35.例如，对照组和实验组的生长可以通过各自的干重而得知。并且，对照组和实验组的功能性物质的含量可以通过各自的黄酮醇含量和迷迭香酸含量而得知。
36.在收获之前，利用作为分析装置的dualex来测量对应于对照组和实验组的个体的黄酮醇(flavonol)含量。对于进行了紫外线处理的实验组，在进行紫外线处理之后测量了黄酮醇含量。在测量黄酮醇含量之后收获了个体。
37.在用液氮中断生物活动的状态下，收获的个体通过冷冻干燥器在
‑
80℃以下的温度下干燥3天，并测量了干燥的个体的重量。
38.在测量个体的干重之后，粉碎了干燥的苏子叶。将粉碎的个体放入0.1g的称重烧瓶中，并添加了甲醇10ml。此后，利用超声波分散器对添加了甲醇的个体执行了1小时的超声波提取，从而提取了分析物质。对所提取的分析物质进行离心分离，并利用0.45μm针头式
过滤器过滤上清液而制备了分析溶液。
39.将10mg的标准品迷迭香酸称重并溶解于10ml的甲醇中，从而制备了储备溶液(stock solution)。稀释该储备溶液(stock solution)而制备了标准品迷迭香酸的分析溶液。
40.利用作为分析装备的hplc1100系列(series)分析了分别对应于对照组和实验组的个体的迷迭香酸。分析条件如下表1所示。
41.【表1】
42.分析条件
[0043][0044]
第一实验及第二实验是用于确认根据紫外线处理的苏子叶的生长变化及功能性物质的含量变化的实验。实验中所使用的苏子叶共同地以如下方式栽培。
[0045]
在播种苏子叶的种子之后，在暗周期栽培了2天。此后，在70ppfd(μmol/m2/s)的光量下栽培了7天，使种子发芽。
[0046]
此后，将发芽的苏子叶的种子定植到水耕栽培系统，并在150ppfd的光量下栽培了24天，并收获了生长的苏子叶。苏子叶的栽培期间共为33天。
[0047]
第一实验
[0048]
第一实验是用于确认根据紫外线波长范围的苏子叶的生长变化及功能性物质的含量变化的实验。
[0049]
图1是比较苏子叶的生长的图，图2及图3是比较苏子叶的功能性物质含量的曲线图。
[0050]
更详细而言，图1是示出根据第一实验的紫外线处理的苏子叶的干重变化的曲线图。图2是示出根据第一实验的紫外线处理的苏子叶的黄酮醇含量变化的曲线图。并且，图3是示出根据第一实验的紫外线处理的苏子叶的迷迭香酸含量变化的曲线图。
[0051]
对照组是未进行紫外线处理的苏子叶。
[0052]
实验组1至实验组5是在收获前1天的光周期期间用uvb1或uvb2进行了紫外线处理的苏子叶。例如，uvb1是280nm～290nm波长带的紫外线。并且，uvb2是310nm～320nm波长带的紫外线。
[0053]
实验组1是用能量强度为413kj/mol～427kj/mol的uvb1进行了紫外线处理的苏子叶。此时，照射到实验组1的uvb1的累积能量的量为0.54kj/m2。
[0054]
实验组2是用能量强度为374kj/mol～386kj/mol的uvb2进行了紫外线处理的苏子叶。此时，照射到实验组2的uvb2的累积能量的量为0.54kj/m2。
[0055]
实验组3是用能量强度为374kj/mol～386kj/mol的uvb2进行了紫外线处理的苏子叶。此时，照射到实验组3的uvb2的累积能量的量为1.08kj/m2。
[0056]
实验组4是用能量强度为374kj/mol～386kj/mol的uvb2进行了紫外线处理的苏子叶。此时，照射到实验组4的uvb2的累积能量的量为2.16kj/m2。
[0057]
实验组5是用能量强度为374kj/mol～386kj/mol的uvb2进行了紫外线处理的苏子叶。此时，照射到实验组5的uvb2的累积能量的量为4.32kj/m2。
[0058]
参照图1，对照组和实验组1至实验组5的干重呈现相似的程度，并没有呈现出出显著的差异。
[0059]
即，可知收获前的紫外线处理不会阻碍苏子叶的生长。
[0060]
参照图2，对照组的黄酮醇含量平均为0.41
±
0.02，实验组1的黄酮醇含量平均为0.48
±
0.01，实验组2的黄酮醇含量平均为0.38
±
0.03，实验组3的黄酮醇含量平均为0.40
±
0.02，实验组4的黄酮醇含量平均为0.43
±
0.02，实验组5的黄酮醇含量平均为0.38
±
0.01。
[0061]
实验组1至实验组5的黄酮醇含量与对照组的黄酮醇含量略有差异，但并没有显著的差异。即，可知即使对苏子叶进行uvb波长带的紫外线的处理，也不会对苏子叶的黄酮醇含量产生较大的影响。
[0062]
参照图3，对照组的迷迭香酸含量平均为20.42
±
0.86mg/g，实验组1的迷迭香酸含量平均为35.39
±
1.92mg/g，实验组2的迷迭香酸含量平均为19.42
±
0.53mg/g，实验组3的迷迭香酸含量平均为20.32
±
0.48mg/g，实验组4的迷迭香酸含量平均为20.62
±
0.81mg/g，实验组5的迷迭香酸含量平均为21.80
±
1.04mg/g。
[0063]
实验组1与对照组相比迷迭香酸含量增加了约73％。但是，实验组2至实验组5与对照组相比迷迭香酸含量几乎没有变化。
[0064]
可知，uvb1波长带的紫外线处理会增加苏子叶的迷迭香酸含量。
[0065]
并且，可知uvb2波长带的紫外线处理不会使苏子叶的迷迭香酸含量产生显著的变化。比较实验组2至实验组5可知，即使能量强度增加，uvb2波长带的紫外线也不会对苏子叶的迷迭香酸含量产生较大的影响。
[0066]
因此，通过第一实验可知，能量强度为413kj/mol～427kj/mol的uvb1的波长带的紫外线不阻碍苏子叶的生长，并且对增加包括迷迭香酸的功能性物质的含量有效。
[0067]
第二实验
[0068]
第二实验是用于确认在光周期和暗周期中根据紫外线处理的苏子叶的生长变化及功能性物质的含量变化的实验。
[0069]
在第二实验中，使用了通过第一实验确认了功能性物质含量的增加效果的uvb1波长带的紫外线。
[0070]
图4是示出根据第二实验的紫外线处理的苏子叶的干重变化的曲线图。
[0071]
图5是示出根据第二实验的紫外线处理的苏子叶的黄酮醇含量变化的曲线图。并
且，图6是示出根据第二实验的紫外线处理的苏子叶的迷迭香酸含量变化的曲线图。
[0072]
对照组是未进行紫外线处理的苏子叶。
[0073]
实验组1至实验组4是在收获前1天在光周期或暗周期期间用uvb1执行了紫外线处理的苏子叶。
[0074]
实验组1及实验组2是在光周期期间用uvb1进行了紫外线处理的苏子叶。此时，照射到实验组1的累积能量的量为0.54kj/m2，照射到实验组2的累积能量的量为1.08kj/m2。
[0075]
实验组3及实验组4是在暗周期期间用uvb1进行了紫外线处理的苏子叶。此时，照射到实验组3的累积能量的量为0.54kj/m2，照射到实验组4的累积能量的量为1.08kj/m2。
[0076]
参照图4，实验组1至实验组4与对照组相比，干重并没有显著的程度的差异。
[0077]
参照图5，对照组的黄酮醇含量平均为0.44
±
0.01，实验组1的黄酮醇含量平均为0.52
±
0.01，实验组2的黄酮醇含量平均为0.61
±
0.08，实验组3的黄酮醇含量平均为0.56
±
0.03，实验组4的黄酮醇含量平均为0.52
±
0.04。
[0078]
实验组1至实验组4与对照组相比黄酮醇含量有增加，但并不是显著的程度的增加。
[0079]
参照图6，对照组的迷迭香酸含量平均为15.50
±
0.68mg/g，实验组1的迷迭香酸含量平均为31.68
±
2.53mg/g，实验组2的迷迭香酸含量平均为30.83
±
1.83mg/g，实验组3的迷迭香酸含量平均为21.62
±
1.21mg/g，实验组5的迷迭香酸含量平均为21.73
±
1.45mg/g。
[0080]
实验组1与对照组相比迷迭香酸含量增加了104％，实验组2与对照组相比迷迭香酸含量增加了99％。实验组3和实验组4与对照组相比迷迭香酸含量有增加，但并不是显著的增加。
[0081]
因此，通过第二实验可知，与暗周期相比，在光周期用uvb1波长带的紫外线对苏子叶进行紫外线处理对增加功能性物质的含量更有效。
[0082]
第三实验至第五实验是用于确认根据紫外线处理的甜罗勒的生长变化和功能性物质的含量变化的实验。
[0083]
实验中所使用的甜罗勒共同地以如下方式栽培。
[0084]
在播种甜罗勒的种子之后，在暗周期栽培了2天。此后，在70ppfd(μmol/m2/s)的光量下栽培了7天，使种子发芽。
[0085]
此后，将发芽的甜罗勒的种子定植到水耕栽培系统，并在150ppfd的光量下栽培了7天，此后在268ppfd的光量下栽培了26天或29天之后收获。
[0086]
第三实验
[0087]
第三实验是用于确认根据紫外线处理的甜罗勒的生长变化和功能性物质的含量变化的实验。
[0088]
图7是示出根据第三实验的紫外线处理的甜罗勒的干重变化的曲线图。
[0089]
图8是示出根据第三实验的紫外线处理的甜罗勒的黄酮醇含量变化的曲线图。并且，图9是示出根据第三实验的紫外线处理的甜罗勒的迷迭香酸含量变化的曲线图。
[0090]
对照组是未进行紫外线处理的甜罗勒。
[0091]
实验组是在收获前1天的光周期期间用uvb1执行了共一次的紫外线处理的甜罗勒。此时，照射到实验组的uvb1的累积能量的量为0.54kj/m2。
[0092]
第三实验的甜罗勒在268ppfd的光量下栽培了26天，总栽培期间为45天。
[0093]
参照图7，干重的差异在实验组与对照组之间并没有显著的差异。
[0094]
参照图8，对照组的黄酮醇含量平均为0.14
±
0.02，实验组的黄酮醇含量平均为0.12
±
0.02。实验组与对照组相比黄酮醇含量略有减小，但该差异并不是显著的程度的差异。
[0095]
参照图9，对照组的迷迭香酸的含量平均为16.78
±
0.68mg/g，实验组的迷迭香酸的含量平均为18.38
±
0.31mg/g。实验组与对照组相比迷迭香酸含量略有增加，但并不是显著的差异。
[0096]
第四实验
[0097]
第四实验是用于确认根据紫外线处理的甜罗勒的生长变化和功能性物质的含量变化的实验。
[0098]
图10是示出根据第四实验的紫外线处理的甜罗勒干重变化的曲线图。图11是示出根据第四实验的紫外线处理的甜罗勒的黄酮醇含量变化的曲线图。并且，图12是示出根据第四实验的紫外线处理的甜罗勒的迷迭香酸含量变化的曲线图。
[0099]
对照组是未进行紫外线处理的甜罗勒。
[0100]
实验组是在收获前的4天内在光周期期间用uvb1执行紫外线处理的甜罗勒。此时，每天进行了一次紫外线处理。并且，每次照射到实验组的uvb1的累积能量的量为0.54kj/m2，总累积能量的量为2.16kj/m2。
[0101]
第四实验的甜罗勒在268ppfd的光量下栽培了29天，总栽培期间为48天。
[0102]
参照图10，干重的差异在实验组与对照组之间并没有显著的差异。
[0103]
参照图11，对照组的黄酮醇含量平均为0.13
±
0.02，实验组的黄酮醇含量平均为0.27
±
0.04。即，实验组与对照组相比黄酮醇含量增加了约107％。
[0104]
参照图12，对照组的迷迭香酸含量平均为19.83
±
0.55mg/g，实验组的迷迭香酸含量平均为25.66
±
2.08mg/g。即，实验组与对照组相比迷迭香酸含量增加了约16％。
[0105]
通过第三实验和第四实验可知，在收获之前用uvb1进行4天的紫外线处理，既不阻碍甜罗勒的生长，也可以增加功能性物质的含量。
[0106]
第五实验
[0107]
第五实验是用于确认根据照射到甜罗勒的紫外线的累积能量的量的生长变化和功能性物质的含量变化的实验。
[0108]
图13是示出根据第五实验的紫外线处理的甜罗勒的干重变化的曲线图。图14是示出根据第五实验的紫外线处理的甜罗勒的生长状态的照片。图15是示出根据第五实验的紫外线处理的甜罗勒的黄酮醇含量变化的曲线图。并且，图16是示出根据第五实验的紫外线处理的甜罗勒的迷迭香酸含量变化的曲线图。
[0109]
对照组是未进行紫外线处理的甜罗勒。
[0110]
实验组1至实验组4是在收获前的4天内在光周期期间用uvb1每天执行了一次紫外线处理的甜罗勒。
[0111]
照射到实验组1的uvb1的能量的量为每次0.54kj/m2，总累积能量的量为2.16kj/m2。
[0112]
照射到实验组2的uvb1的能量的量为每次1.08kj/m2，总累积能量的量为4.32kj/m2。
[0113]
照射到实验组3的uvb1的能量的量为每次2.16kj/m2，总累积能量的量为8.64kj/m2。
[0114]
照射到实验组4的uvb1的能量的量为每次4.32kj/m2，总累积能量的量为17.28kj/m2。
[0115]
参照图13，实验组1与对照组相比干重有增加，实验组2至实验组4与对照组相比干重有减小。但是，该干重的差异并不是显著的程度。即，在第五实验中，实验组与对照组之间的干重并没有显著的变化。
[0116]
但是，参照图14可以确认，在实验组2、实验组3和实验组4中，叶子中发生了诸如褐变之类的损伤。尤其，在实验组3及实验组4中，可以确认在叶子的前面部整体上发生了褐变。
[0117]
因此，可以看出，在实验组3和实验组4中处理的uvb1的能量的量损害了甜罗勒，从而降低了商品价值。
[0118]
参照图15，对照组的黄酮醇含量平均为0.34
±
0.03，实验组1的黄酮醇含量平均为0.59
±
0.03，实验组2的黄酮醇含量平均为0.61
±
0.03，实验组3的黄酮醇含量平均为1.04
±
0.1，实验组4的黄酮醇含量平均为1.24
±
0.05。即，实验组1与对照组相比黄酮醇含量增加了约74％，实验组2的黄酮醇含量增加了约81％，实验组3的黄酮醇含量增加了205％，实验组4的黄酮醇含量增加了265％。
[0119]
参照图16，对照组的迷迭香酸的含量平均为20.97
±
1.05mg/g，实验组1的迷迭香酸的含量平均为31.74
±
3.07mg/g，实验组2的迷迭香酸的含量平均为39.25
±
2.62mg/g。即，实验组1与对照组相比迷迭香酸含量增加了约51％，实验组2的迷迭香酸含量增加了约87％。
[0120]
通过第五实验可知，在利用uvb1进行紫外线处理的情况下，随着累积能量的量的增加，功能性物质的含量会增加。
[0121]
通过第五实验可知，当在收获前的4天内在光周期用uvb1对甜罗勒进行每天一次的紫外线处理时，当累积能量的量为2.16kj/m2或4.32kj/m2时，可以最小化紫外线对甜罗勒的损害的同时增加功能性物质的含量。
[0122]
通过第一实验至第五实验可知，当栽培唇形科植物时，若在收获前的1天至4天内用uvb1执行紫外线处理，则可以收获功能性物质含量增加而生长没有降低的个体。
[0123]
并且，可以看出，当照射到唇形科植物的uvb1的累积能量的量在0.54j/m2至4.32kj/m2的范围内时，可以收获功能性物质含量增加而生长没有降低的个体。
[0124]
如上所述，通过参照附图的实施例对本发明进行了详细的说明，但上述实施例仅对本发明的优选例进行了说明，因此不应理解为本发明仅局限于所述实施例，本发明的权利范围应理解为权利要求范围及其等价概念。