Исследование вертикального земледелия проливает свет на производство лекарственных соединений
Новое исследование по использованию контролируемого сельского хозяйства (CEA) для выращивания растений с лекарственными свойствами может привести к методам производства, которые увеличат содержание одного противоракового соединения, естественным образом вырабатываемого определенными видами растений.
Исследование под руководством докторанта Ребекки Мейнард было направлено на идентификацию культур для использования в медицинских целях и разработку стратегий повышения концентрации противоракового соединения, производимого растениями.
Использование контролируемого сельского хозяйства для выращивания лекарственных растений
Работая с Руанито Феррарези, доцентом по физиологии культур CEA, Мейнард выращивала компактные культуры с коротким жизненным циклом — ромашку (Matricaria chamomilla) и петрушку (Petroselinum crispum) — в условиях вертикальной фермы. Исследователи измеряли выработку растениями апигенина — природного противовоспалительного соединения с перспективными противораковыми эффектами.
"Петрушка была указана как растение №1 по производству апигенина. Ромашка, как сообщалось, производит меньше апигенина, чем петрушка, но мы хотели поэкспериментировать с ней, потому что это компактное растение", — объяснила Мейнард.
В исследовании, опубликованном в журнале HortScience, два сорта ромашки — "Bodegold" и "Zloty Lan" — и три сорта петрушки — "Darki", "Giant of Italy" и "Wega" — выращивались на внутренней вертикальной ферме, чтобы увидеть, как внутренняя среда влияет на производство апигенина и размер растений.
Ромашка и петрушка как природные источники противоракового соединения
Через 15 недель зрелые листья петрушки и нераскрывшиеся цветки ромашки были собраны для анализа. Хотя сорт петрушки "Giant of Italy" дал самые крупные растения, общее накопление апигенина было выше у ромашки "Bodegold" по сравнению с любым сортом петрушки, также она дала больше полезной биомассы.
"Мы обнаружили, что можем выращивать эти культуры круглый год на вертикальной ферме, так что это жизнеспособная альтернативная среда для выращивания", — сказала Мейнард.
"Если бы мы могли доказать, что можем их выращивать, а затем извлекать целевое соединение, это могло бы повысить рентабельность вертикальных ферм", — сказал Феррарези.
Как УФ-свет влияет на производство апигенина
Мейнард с удивлением обнаружила, что растения производят меньше апигенина, чем ожидалось. "Поскольку вторичные метаболиты часто производятся как реакция на стресс, мы подумали, что более низкие уровни могут быть из-за отсутствия УФ-света на вертикальной ферме", — сказала она.
В последующем исследовании Мейнард добавила УФ-освещение в камеры роста при повторении эксперимента. Хотя эти результаты еще не опубликованы, Мейнард сообщила, что производство апигенина значительно увеличилось у сортов петрушки.
"Это захватывающий результат, но предстоит еще много работы, чтобы оптимизировать его до такой степени, чтобы мы могли давать рекомендации производителю", — добавил Феррарези.
Вертикальное земледелие для будущих биофармацевтических препаратов
Мейнард, чья первая степень была по химии, сосредоточила свою докторскую диссертацию на накоплении вторичных метаболитов, в частности апигенина, в определенных травах, выращенных в контролируемых условиях.
"Мы узнали довольно много об этих соединениях и о том, как они запускаются различными физиологическими процессами. Мы сосредоточились на научном аспекте, связанном с растениями", — сказал Феррарези.