蓝光与二氧化钛纳米颗粒在体外培养条件下协同增强了洋甘菊（Matricaria chamomilla L.）中的抗氧化类酚物质

《Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC)》：Blue light and titanium dioxide nanoparticles synergistically enhance antioxidant phenolics in Matricaria chamomilla L. in vitro cultures

本研究探讨蓝光与50 mg/L二氧化钛纳米颗粒协同作用对金盏花体外培养的生长及代谢影响，显著提升生物量、光合效率及酚类化合物含量，并有效缓解氧化应激，实现生长与防御的平衡。

　　

摘要

药用植物的体外培养为有针对性地增强其有价值的次级代谢产物提供了一个可控的平台。本研究旨在利用体外培养系统，探究光谱光质量（蓝光、红光、白光）和二氧化钛纳米颗粒（TiO? NPs；浓度分别为0、25、50、75和100 mg L?1）对在受控体外环境中培养的Matricaria chamomilla L.的生长和代谢的相互作用。研究发现，蓝光与最佳的TiO? NPs浓度（50 mg L?1）之间存在显著的协同效应。这种联合处理方式表现出强烈的协同作用，使茎和根的生物量分别比仅用蓝光处理时增加了86%和55%，同时增加了叶绿素和类胡萝卜素的积累，表明光合作用效率得到了提高。在生化层面上，这种处理方式还触发了高效且准备充分的抗氧化反应。关键的是，关键酶类抗氧化剂的协调上调有效缓解了氧化应激，这从丙二醛含量的降低（减少了63%）中得到了证明。有效管理氧化压力促进了代谢重定向，使碳流重新分配到次级代谢途径中。因此，有价值的酚类化合物的生物合成显著增加：总酚类和黄酮类化合物的含量分别增加了1.6倍和1.9倍，其清除自由基的能力提高了85.5%。重要的是，这种生物活性化合物产量的显著提升并未对植物生长造成负面影响，有效克服了生长与防御之间的典型权衡。研究结果表明，蓝光能够调节植物生理机制，并有效地利用TiO? NPs作为诱导剂。因此，这种基于光的纳米诱导策略为提高高价值药用植物的营养保健品质提供了一个可持续且高效的平台，对功能性食品和草药产业具有直接的应用价值。