垂直农业研究为生产药用化合物提供了线索

关于使用控制环境农业（CEA）种植具有药用特性的植物的新研究可能会导致生产方法，从而增加某些植物物种天然产生的一种抗癌化合物

这项由博士生Rebekah Maynard领导的研究旨在确定用于医疗的作物，并制定策略来提高植物产生的抗癌化合物的浓度

Maynard与CEA作物生理学副教授Rhuanito Ferrarezi合作，在垂直农业环境中种植了生命周期短的紧凑作物——洋甘菊（Matricaria chamomilla）和欧芹（Petroselinum crispum）。研究人员测量了这些植物产生的芹菜素，这是一种具有良好抗癌效果的天然抗炎化合物

Maynard解释说：“除了柑橘，它是一种天然高产的芹菜素生产商，但对于垂直农场来说不是一个好的选择，欧芹被列为芹菜素的第一生产商。”。“虽然有报道称洋甘菊的芹菜素产量低于欧芹，但我们想对其进行实验，因为它是一种紧凑的植物，可以在垂直农场种植。”

在《园艺科学》杂志上发表的研究中，两种洋甘菊品种——“Bodegold”和“Zloty Lan”——以及三种欧芹品种——“Darki”、“Giant of Italy”和“Wega”——在室内垂直农场种植，以了解室内环境如何影响芹菜素产量和植物大小

洋蓟和欧芹作为抗癌化合物的天然来源

15周后，收获成熟的欧芹叶和未开封的洋蓟花进行分析。虽然欧芹品种“意大利巨人”生产了所有品种中最大的植物，但与任何欧芹品种相比，“Bodegold”洋甘菊中芹菜素的总积累量更高，也产生了更多的可用生物量

Maynard说：“芹菜素也可以化学合成，但目前的方法是一个多天、四步的过程，产量不大。”。“我们发现，我们可以在垂直农场全年种植这些作物，因此这是一种可行的生长环境替代方案。”

随着全国垂直农业投资的增加，确定用于消费和其他应用的作物是该行业的重要研究方向

Ferrarezi说：“每个人都在寻找一种替代作物，以确保所有昂贵的基础设施都能盈利。我们不仅研究了作物本身，还研究了这些作物中的一种复合物。这些是为此目的选择的物种。”

“如果我们能证明我们可以种植它们，然后提取感兴趣的化合物，这可以提高垂直农场的盈利能力，使其在财务上可行。”

一项专门针对生物制药的初步研究发现，可以大规模生产快速、高效的作物，这是控制环境农业盈利能力的重要考虑因素

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紫外线如何影响芹菜素的产生

虽然大多数植物的生长都很成功，但梅纳德惊讶地发现，这些植物产生的芹菜素比预期的要少。她说：“由于次生代谢物通常是作为应激反应产生的，我们认为较低的水平可能是因为垂直农场没有紫外线。”。次生代谢物是生物体产生的有机化合物，对其生长、发育或繁殖不是必需的

在一项后续研究中，Maynard在重复实验时向生长室添加了紫外线照明。虽然这些发现尚未发表，但梅纳德表示，欧芹品种的芹菜素产量显著增加

“这是一个令人兴奋的结果，但还有更多的工作需要做，以优化这一点，我们可以为种植者提供优化程序的建议，”Ferrarezi补充道，他的实验室也在进行类似的研究，从马达加斯加长春花（长春花）中提取生物碱抗癌化合物

“我们正在确定可能增加这些生物碱浓度的压力因素。因为紫外线对植物来说是一种压力因素，所以我们的想法是用它来筛选其他作物和分子，”他补充道

Maynard的本科学位是化学，她的博士论文侧重于在受控环境中生长的特定草药中次生代谢物，特别是芹菜素的积累

这是Ferrarezi实验室发表的第一篇关于生物制药的论文。Maynard正在撰写第二篇关于这项研究的论文，然后在3月份为她的论文辩护

“我们对这些化合物以及它们是如何被不同的生理过程触发的了解很多。我们在CEA中没有做很多生物化学研究，但这项研究的核心是找到可用于增加这些化合物产量的植物生产方法。我们专注于它的植物科学方面，”Ferrarezi说 More information: Rebekah C.I. Maynard et al, Apigenin Accumulation in Matricaria chamomilla and Petroselinum crispum Produced in a Vertical Hydroponic System, HortScience (2024). DOI: 10.21273/HORTSCI18240-24

Journal information: HortScience