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  藥用植物，是指醫(yī)學(xué)上用于防病、治病的植物。其植株的全部或一部分供藥用或作為制藥工業(yè)的原料。藥用植物除了在中醫(yī)藥中有廣泛應(yīng)用，在歐美、南亞、東南亞的傳統(tǒng)醫(yī)藥以及現(xiàn)代醫(yī)藥中也有廣泛而重要的用途。

目前最新的藥用植物研究利用最新的表型成像技術(shù)取得了大量的成果。相關(guān)研究主要有兩個(gè)方向：

1. 著重于藥用植物的“植物”屬性，研究其光合能力、逆境響應(yīng)、生理生態(tài)等
2. 利用先進(jìn)的表型成像技術(shù)，對(duì)藥用植物的生長(zhǎng)狀況、有效成分等進(jìn)行連續(xù)無(wú)損檢測(cè)，用于開發(fā)選育更優(yōu)良的天然藥物或優(yōu)化其培養(yǎng)條件。

在藥用植物表型研究中，最常用到的植物表型相關(guān)研究技術(shù)請(qǐng)見下表：

在藥用植物表型研究中，國(guó)內(nèi)外研究者利用易科泰及合作廠家提供的植物表型成像技術(shù)已經(jīng)取得了大量研究成果，下面我們介紹其中的部分重要成果：

案例一、積雪草不同灌溉體系下的表型應(yīng)答變化

1. 積雪草（Centella asiatica (L.) Urban）具有清熱利濕、活血止血、解毒消腫的功效，主治發(fā)熱，咳喘，咽喉腫痛，腸炎，痢疾等，是亞洲地區(qū)廣泛使用的一種傳統(tǒng)藥用植物，在現(xiàn)代醫(yī)藥和化妝品行業(yè)中也有應(yīng)用。

泰國(guó)科技發(fā)展署研究了積雪草在不同灌溉體系下的表型應(yīng)答變化，目標(biāo)是獲得最適宜的灌溉方法以用于培育生產(chǎn)。研究人員利用PlantScreen高通量表型成像分析系統(tǒng)模擬了4種不同的灌溉方法（100%、75%、50%、25%田間持水量，分別標(biāo)為I100、I75、I50、I25），在培養(yǎng)過(guò)程中同步進(jìn)行了RGB形態(tài)成像、葉綠素?zé)晒獬上?、紅外熱成像等表型成像分析。

泰國(guó)裝備的PlantScreen高通量表型成像分析系統(tǒng)

  結(jié)果表明在I75灌溉植株中，葉片數(shù)量、植株周長(zhǎng)、植株體積和干重保持不變，而當(dāng)植株接受I25灌溉21天時(shí)，其形態(tài)生長(zhǎng)參數(shù)受到嚴(yán)重影響。與對(duì)照組相比，I75灌溉植物的葉溫保持不變，而采用I25灌溉處理的植物葉溫升高了2.0℃。葉溫升高歸因于蒸騰效率下降，導(dǎo)致作物水分脅迫指數(shù)CWSI上升。在I75灌溉下，植物葉片綠度保持不變，而在I50和I25灌溉下，葉片綠度顯著下降。這些下降歸因于非光化學(xué)猝滅系數(shù)NPQ增加和光合速率受到抑制。因此，研究結(jié)果認(rèn)為75%田間持水量是積雪草的最佳灌溉方法。

通過(guò)RGB形態(tài)成像獲得的形態(tài)數(shù)據(jù)（冠層寬度、高度、周長(zhǎng)、投影面積、體積等）與色彩分級(jí)（黃、綠、暗綠）

左圖：紅外熱成像圖、葉溫、作物水分脅迫指數(shù)CWSI等；右圖：葉綠素?zé)晒獬上駭?shù)據(jù)：最大光化學(xué)效率Fv/Fm、非光化學(xué)淬滅NPQ等

案例二、纈草在水淹和不同水分虧缺條件下的表型響應(yīng)

  纈草（Valeriana jatamansi Jones），又名蜘蛛香，中醫(yī)認(rèn)為其味辛、澀，性涼，具有消食健胃、理氣止痛、祛風(fēng)解毒的功能。纈草也用于阿育吠陀（Ayurveda，印度傳統(tǒng)醫(yī)術(shù)）和藏醫(yī)。

  印度科學(xué)和工業(yè)研究理事會(huì)研究了纈草在水淹和不同水分虧缺條件下（80%對(duì)照、60%、40%、20%田間持水量）的脅迫響應(yīng)，尤其是光合系統(tǒng)的響應(yīng)機(jī)制。研究人員通過(guò)FluorCam葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)等儀器進(jìn)行了動(dòng)態(tài)葉綠素?zé)晒獯銣绯上穹治龊蚈JIP快速熒光動(dòng)力學(xué)分析。結(jié)果表明，隨著水分虧缺程度加深，最大光化學(xué)效率Fv/Fm、非光化學(xué)猝滅系數(shù)NPQ和qN、性能指數(shù)PI都隨之下降，水淹的相關(guān)參數(shù)在中等水平。而實(shí)際光化學(xué)效率ΦPSII（即量子產(chǎn)額QY）、光化學(xué)猝滅系數(shù)qP等則對(duì)水分虧缺和水淹更為敏感。由此可知，灌溉調(diào)控在纈草栽培過(guò)程中極為重要。

左圖：不同處理的纈草照片；右圖：不同處理的纈草葉綠素?zé)晒獬上駡D及Fv/Fm、ΦPSII數(shù)據(jù)

不同處理的纈草OJIP快速熒光動(dòng)力學(xué)曲線及性能指數(shù)PI

案例三、人參熱脅迫早期診斷

  韓國(guó)忠南大學(xué)的學(xué)者在人參熱脅迫早期檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中，使用熒光高光譜成像系統(tǒng)對(duì)四個(gè)人參品種（Chunpoong、Jakyeong、Sunil、Sunmyoung）進(jìn)行紫外光激發(fā)生物熒光高光譜成像，應(yīng)用方差分析（ANOVA）選擇最佳波長(zhǎng)生成比值圖像，將圖像轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制圖像確定閾值，利用閾值強(qiáng)度來(lái)可視化對(duì)人參熱脅迫前后的差異。結(jié)果顯示，基于UV-MCF生物熒光數(shù)據(jù)應(yīng)用方差分析來(lái)檢測(cè)熱脅迫植物，其準(zhǔn)確度為96%。

左圖：熱敏感型和熱抗性（熱不敏感）人參品種RGB圖；中圖不同處理人參品種熒光光譜。右圖：熒光光譜分析結(jié)果，通過(guò)PLSR模型構(gòu)建，可以明確區(qū)分熱敏感型人參熱脅迫前后的變化（a、b為熱脅迫前，c、f為熱脅迫處理后）；c、d和g、h分別為熱抗性人參品種熱脅迫處理前后

易科泰植物表型成像技術(shù)方案：

PlantScreen高通量表型成像分析系統(tǒng)      PhenoTron® PTS植物表型成像分析系統(tǒng)

• 可根據(jù)用戶需要靈活定制各種高通量測(cè)量平臺(tái)，如PTS傳送帶式、XYZ三維掃描式等，樣品通量從幾十盆至上千盆。
• 可靈活選配RGB成像、FluorCam葉綠素?zé)晒獬上瘛V-MCF生物熒光成像、高光譜成像、紅外熱成像、激光雷達(dá)、根系成像等多種成像傳感器以及自動(dòng)澆灌與稱重模塊等。
• 根據(jù)研究對(duì)象進(jìn)行專門優(yōu)化定制，包括擬南芥、煙草等模式植物；玉米、水稻、小麥、大豆等作物；花卉、蔬菜等園藝作物等。

參考文獻(xiàn)：

1. Theerawitaya C, et al. Investigating high throughput phenotyping based morpho-physiological and biochemical adaptations of indian pennywort (Centella asiatica L. urban) in response to different irrigation regimes. Plant Physiology and Biochemistry 202: 107927
2. Thakur A, et al. 2024. Physiological and biochemical regulation of Valeriana jatamansi Jones under water stress. Plant Physiology and Biochemistry 208: 108476
3. Faqeerzada M A, et al. Fluorescence Hyperspectral Imaging for Early Diagnosis of Heat-Stressed Ginseng Plants. Applied Sciences 13(1): 31

北京易科泰生態(tài)技術(shù)公司提供藥用植物表型研究及無(wú)損鑒定全面技術(shù)方案：

• FluorTron®多功能高光譜成像分析系統(tǒng)
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• FluorTron®植物光合表型成像分析系統(tǒng)
• FluorCam多光譜熒光成像系統(tǒng)
• PhenoTron®植物表型成像分析系統(tǒng)
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• PhenoTron®復(fù)式智能LED光源培養(yǎng)與光譜成像分析平臺(tái)
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