Neue Untersuchungen zur Verwendung der kontrollierten Umgebung Landwirtschaft (CEA) zum Anbau von Pflanzen mit medizinischen Eigenschaften könnten zu Produktionsmethoden führen, die eine gegen Krebsverbindung erhöhen, die natürlich von bestimmten Pflanzenarten produziert werden.
Die Studie unter der Leitung des Doktorandenstudenten Rebekah Maynard wurde entwickelt, um Pflanzen zu identifizieren, die in medizinischen Behandlungen verwendet werden sollen, und Strategien zur Erhöhung der von den Pflanzen erzeugten Anti-Krebs-Verbindung zu entwickeln.
Verwendung der Landwirtschaft mit kontrollierter Umgebung zum Anbau von Heilanlagen
In Zusammenarbeit mit Rhuanito Ferrarezi, Associate Professor für CEA -Erntephysiologie, baute Maynard kompakte Pflanzen mit einem kurzen Lebenszyklus – Chamomil (Matricaria Chamomilla) und Petersilie (Petroselinum Crispum) – in einer vertikalen Landwirtschaftsumgebung. Die Forscher messen die Produktion von Apigenin durch die Pflanzen, eine natürliche entzündungshemmende Verbindung mit vielversprechenden Anti-Krebseffekten.
„Beyond Citrus, ein natürlich hochrangiger Produzent von Apigenin, aber für eine vertikale Farm keine gute Option, wurde Petersilie als Produzent Nr. 1 von Apigenin aufgeführt“, erklärte Maynard. „Während Kamille weniger Apigenin als Petersilie produzieren sollte, wollten wir damit experimentieren, weil es eine kompakte Pflanze ist, die in einer vertikalen Farm angebaut werden könnte.“
In der Studie veröffentlicht in der Zeitschrift HortscienceZwei Kamille -Sorten – „Bodegold“ und „Zloty Lan“ – und drei Sorten von Petersilie – „Darki“, „Riesen Italiens“ und „Wega“ – wurden in einer vertikalen Innenfarm gewachsen, um zu sehen, wie sich die Innenumgebung auf die Produktion und die Pflanzengröße der Innenräume auswirkte.
Kamille und Petersilie als natürliche Quellen einer Krebsanlage
Nach 15 Wochen wurden reife Petersilienblätter und ungeöffnete Kamillenblüten zur Analyse geerntet. Während die Petersilie -Sorte „Riese Italiens“ die größten Pflanzen einer der Sorten produzierte, war die Ansammlung der Gesamt -Apigenin in der „Bodegold“ -Kamille im Vergleich zu jeder Petersilie -Sorte höher, was auch nutzbarere Biomasse erzeugte.
„Apigenin kann auch chemisch synthetisiert werden, aber der aktuelle Ansatz ist ein mehrtägiger, vierstufiger Prozess, der keine großartige Ausbeute liefert“, sagte Maynard. „Wir haben festgestellt, dass wir diese Pflanzen das ganze Jahr über in einer vertikalen Farm ausbauen können. Dies ist also eine praktikable Alternative für die Wachstumsumgebung.“
Mit einem Anstieg der Investitionen in die vertikale Landwirtschaft im ganzen Land ist die Identifizierung von Pflanzen – sowohl für den Konsum als auch für andere Anwendungen – eine wichtige Forschungslinie für die Branche.
„Jeder sucht nach einer alternativen Ernte, um zu garantieren, dass all diese teure Infrastruktur rentabel ist. Wir haben nicht nur die Ernten selbst untersucht, sondern auch um eine Interessenverkehr an diesen Pflanzen zu finden. Dies waren die für den Zweck ausgewählten Arten“, sagte Ferrarezi.
„Wenn wir beweisen könnten, dass wir sie wachsen lassen und dann die Interessenverbindung extrahieren könnten, könnte dies die Rentabilität von vertikalen Betrieben erhöhen und sie finanziell machbar machen.“
Eine erste Studie, die speziell auf Biopharmazeutika abzielte, diente dazu, schnell wachsende, effiziente Pflanzen zu finden, die in massivem Maßstab hergestellt werden konnten, eine wichtige Überlegung für die Rentabilität der Landwirtschaft mit kontrollierter Umwelt.
Wie UV -Licht die Apigeninproduktion beeinflusst
Während das Wachstum der meisten Pflanzen erfolgreich war, war Maynard überrascht, dass die Pflanzen weniger Apigenin als erwartet produzierten. „Da sekundäre Metaboliten häufig als Stressreaktion erzeugt werden, dachten wir, die niedrigeren Werte könnten darauf liegen, dass es kein UV -Licht auf der vertikalen Farm gab“, sagte sie. Sekundärmetaboliten sind organische Verbindungen, die von Organismen hergestellt werden, die für ihr Wachstum, ihre Entwicklung oder ihre Fortpflanzung nicht wesentlich sind.
In einer Follow-up-Studie fügte Maynard bei der Wiederholung des Experiments UV-Beleuchtung zu Wachstumskammern hinzu. Während diese Ergebnisse noch nicht veröffentlicht wurden, sagte Maynard, dass die Apigenin -Produktion in den Petersilie -Sorten signifikant zugenommen hat.
„Dies ist ein aufregendes Ergebnis, aber es gibt noch viel mehr Arbeit, um dies so weit zu erreichen, dass wir Empfehlungen für einen Züchter für optimierte Eingriffe erstellen können“, fügte Ferrarezi hinzu, dessen Labor auch ähnliche Untersuchungen zur Extraktion von Alkaloid-Anti-Krebs-Verbindungen von Madagascar Periwinkle (Catharanthus Roseusus) durchführt.
„Wir identifizieren die Stressoren, die die Konzentration dieser Alkaloide erhöhen könnten. Da UV für Pflanzen ein solcher Stressor ist, besteht die Idee darin, sie zu verwenden, um andere Kulturen und Moleküle zu überprüfen“, fügte er hinzu.
Vertikale Landwirtschaft für zukünftige Biopharmazeutika
Maynard, dessen Bachelor -Studiengang in Chemie war, konzentriert sich auf ihre Dissertation auf die Akkumulation von sekundären Metaboliten, insbesondere Apigenin, in bestimmten Kräutern, die in kontrollierten Umgebungen gezüchtet wurden.
Dies ist die erste Veröffentlichung über Biopharmazeutika aus Ferrarezis Labor. Maynard arbeitet an der Veröffentlichung eines zweiten Papiers über die Forschung, bevor sie im März ihre These verteidigt.
„Wir haben ziemlich viel über diese Verbindungen gelernt und wie sie durch verschiedene physiologische Prozesse ausgelöst werden. Wir machen nicht viel Biochemie in CEA, aber der Kern der Forschung besteht darin, Produktionsmethoden für Pflanzen zu finden, die zur Erhöhung der Produktion dieser Verbindungen verwendet werden können.
Weitere Informationen:
Rebekah CI Maynard et al., Apigeninakkumulation in Matricaria Chamomilla und Petroselinum Crispum, die in einem vertikalen Hydroponiksystem produziert werden, Hortscience (2024). Doi: 10.21273/hortsci18240-24