药用植物生长也需要配方？光培养与表型分析优化解决方案——PhenoTron®智能平台

       药用植物作为化妆品、制药和功能性食品等高附加值加工产业的关键原料，因其富含大量植物化学物质，能够通过促进健康、延缓衰老和预防疾病来提升人类生活质量。这些化学物质主要为植物的次生代谢产物。

       光照不仅是驱动光合作用的关键因子，更是调控次生代谢产物合成的核心环境信号。不同植物对光照条件的响应存在差异，因此需要根据具体植物品种的需求，灵活调整光谱和光照强度。因此，在受控环境下开展光质、光强与光周期的精准调控研究，已成为提升药用植物品质与生产效率的重要路径。

       近年来，LED光源技术的发展为“光配方”研究提供了有力工具。大量研究表明，不同光谱组合（如红、蓝、绿光比例）可显著影响植物的光合效率、形态建成及特定活性成分的积累。在此背景下，易科泰公司推出的PhenoTron®智能LED光源培养与表型分析平台，集成多波段可编程LED光源与多模态表型成像系统，支持从光环境模拟到植物生理响应的全程数字化分析，为药用植物的光培养策略优化与高效表型筛选提供了全面、精准的解决方案。

       接下来，基于两则易科泰技术的应用案例，探讨光谱对植药用物生理与代谢的影响机制，揭示了光配方优化在提升药用植物产量与功能性成分方面的潜力。

1. LED光谱对柠檬香蜂草生长、生理特征及精.油含量的影响

       柠檬香蜂草是一种含有黄酮、精.油等众多有益成分，兼具药用与食用价值的植物。英国普利茅斯大学的研究人员们针对不同光谱对其生长、生理特征等影响开展了研究，研究中采用叶绿素荧光成像技术评估了不同光谱对柠檬香蜂草光合作用活性的影响。

       该技术作为非侵入性研究手段，可精准监测完整植物、藻类及蓝藻的光合作用动态，通过测量叶绿素荧光动力学参数实现高效分析。研究团队运用该设备得出最大量子产率（QY max = Fv/Fm）和归一化植被指数（NDVI），发现435纳米蓝光相较于其他光照条件，能显著提升Fv/Fm和 NDVI 指标的数值。这一发现为光合作用调控机制研究提供了新视角。

       在蓝藻、细菌和拟南芥的光合作用过程中，435纳米处理对光系统I的激活效果更为明显。这或许能解释本研究中Fv/Fm和NDVI指标的显著提升。然而研究中生物量等分析结果表明，显著的光合作用活性并未转化为柠檬香蜂草生长速率的提升。这可能涉及多种因素，包括光照强度、温度等实验条件的差异。针对该植物物种光合作用参数与生长特性之间矛盾的发现，仍需开展更多研究以深入理解。

上图为香蜂草5种不同光配方的光谱组成；下图为香蜂草Fv/Fm、NDVI成像图

2. 通过调控光照促进黄瓜菜的茎干生长及生物活性化合物的生物合成

       黄瓜菜是一种菊科假还阳参属的一年生或二年生草本药用植物，广泛应用于制药行业及功能性食品原料领域。本研究通过对比人工光源环境下的不同光照条件，探究光质对黄瓜菜生长的影响，旨在提升其生物量和活性成分含量。实验采用三周龄幼苗，在植物工厂中分别设置对照组（荧光灯照明）及多组LED光源，持续培养6周。

       为比较不同光照处理下黄瓜菜叶片的叶绿素荧光参数，在不同光处理5周后，使用叶绿素荧光成像技术测定了其光系统Ⅱ的最大量子产率（QY，即Fv/Fm）、稳态非光化学淬灭（NPQ）以及通过光系统Ⅱ的电子传递速率（ETR）。结果显示，不同光照处理下的QY、ETR无显著差异。但NPQ呈现出一定差异。

左为12种光配方处理；右为不同光配方处理的黄瓜菜荧光参数结果

       植物具有应对光引发氧化应激的防御机制。在基态时，叶绿素分子吸收的光能主要用于光合作用，但当光照强度过高时，植物会通过非光化学淬灭（NPQ）机制耗散多余光能，促使叶绿素恢复基态。在相同光合有效辐射（PPFD）条件下，所有处理组中B组和R组的非光化学淬灭值（NPQs）分别达到最高和最低水平。值得注意的是，RGB组的 NPQ 值随蓝光强度增加而升高，表明光合效率有所下降。此外，电子传递链（ETR）值随蓝光强度降低而增强，这一现象与光合作用效率的变化趋势一致。