施氮次数对菘蓝生长及活性成分积累动态的影响开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

十字花科植物菘蓝（isatisindigoticafort.）的干燥根入药为板蓝根，叶入药为大青叶，板蓝根具有清热解毒、凉血利咽的功效；大青叶具有凉血消斑、清肝泻火、定惊的功效[1]。氮素是植物需求量最大的营养元素之一，氮肥施用是否合理直接影响作物的品质和生理代谢。但是氮素的过量施用也带来了严重的负面影响，如地下水硝酸盐的污染、土壤结构破坏等。因此提高植物对氮素的利用效率，减少氮肥对生态系统的污染有重要的意义[2]。故采用盆栽实验研究施氮次数对菘蓝生长及活性成分积累的影响，为菘蓝栽培生产中氮素的高效利用和经济施氮提供依据。

板蓝根具有抗病毒、抗活性氧、抗炎抗菌作用以及抗内毒素的作用[3-6]，是公认的有较好抗病毒效果的中药之一。板蓝根中的（r,s）-告依春与大青叶中的靛玉红为其活性成分指标[1]。氮素影响着药用植物的生长发育，影响其初生和次生代谢途径，使其次生代谢产物的组成和含量有所不同，导致药材的品质发生变化[7]。肖云华等[2]研究表明，不同的氮素形态和浓度对菘蓝生物量和活性成分含量的影响存在很大差异，最佳施氮组合为(nh4)2so4浓度为7.5mmol/l，kno3浓度为2.5mmol/l，co(nh2)2为5.0mmol/l，菘蓝前期以促生长为主，经济有效的平衡施氮组合能合理促进菘蓝植株生长，提高大青叶的活性成分的含量和单株生物量。通过田间小区实验，肖云华等[8]研究表明，在450kg/hm2下菘蓝根侧根数最少，低氮和高氮水平下菘蓝根侧根数增加过多，影响了菘蓝根药材外形品质，随着施氮量增加，地上部和地下部干物质积累先积累后下降。徐海军等[9]通过不同的氮素水平处理五味子，发现不同氮素水平对五味子总生物量有着显著影响，随着氮素水平不断提高，总生物量呈先上升后下降的趋势，在氮含量为200kg/ha时生物量最大。裴文梅等[10]研究表明，当氮素水平在56mg/l时，甘草根部的干物质积累和甘草酸含量达到最大，若超过此水平则既浪费了肥料又不利于甘草的生长。范巧佳等[11]研究表明，适时施适量适量氮肥可在一定程度上提高川芎产量以及总生物碱和总阿魏酸含量。晏枫霞[12]的研究显示，氮素水平和菘蓝中的靛蓝积累呈负相关效应，在低氮水平更有利于靛蓝的合成。而氮素对靛玉红则有不同的影响，只有在适量的氮素水平下才有利于靛玉红的积累。park[13]等对人参(panaxginseng)的研究中发现,随着氮肥量的增加，人参茎、叶皂甙量增加，而根中皂甙含量减少。张燕等[14]研究表明，施氮对甘草酸含量有不同程度的促进作用。随着施氮水平的增加，1年生甘草的甘草酸含量有先升高后降低的趋势，2年生甘草的甘草酸含量的变化规律性不强，但整体上有增高的趋势。李明等[15]也指出氮素对甘草黄酮和甘草酸的含量表现出正效应，适量的氮肥可显著提高甘草中总黄酮和甘草酸的含量，过高或过低的氮素水平对总黄酮和甘草酸的合成不利。乔玉山等[16]的研究发现，当营养液中氮素水平在0.14~0.28g/l时，施氮提高了银杏叶中总黄酮的含量，并以0.21g/l时银杏叶总黄酮含量最高。周丽莉等[17]研究表明，降低基肥含量，分次使用氮肥，在地黄生长期多施氮肥，能明显增加地黄的根叶比。

目前对氮肥的使用次数的研究主要集中在经济作物上，可以发现氮肥的施用次数对植物的生长有显著影响，对植物的不同营养成分含量也有不同影响。韦剑锋等[17]的研究发现，随着氮肥施用次数的增加，甘蔗干物质积累量、产量及产糖量显著增加，但蔗糖分含量略有下降；氮肥不同施用次数对甘蔗各器官、各生长阶段干物质积累的影响有明显差异。石伟琦等[18]研究表明，2次平均分施对增加无刺卡因菠萝的产量最适宜，在此基础上，增加或减少施氮次数都会造成单果重和产量的下降；就品质而言，增加n的施肥次数将导致可滴定酸、含糖量和vc含量下降，不利于保持卡因的品质。周荣等[19]研究显示，在施氮灌溉条件下多次、少量施氮对青椒养分吸收最为有利。j.mburunjoroge[20]研究表明，每公顷50~100公斤氮素用量，一年分4次施用是咖啡高产优质的适宜措施；如增加氮肥用量，应将其分成4次或更多次施用，以免土壤中含氮量高而产生毒害和不平衡等副作用。黄贵萍等[21]研究发现，烟叶质量方面的参数除填充值外，其余都受氮肥施用次数的显著影响。

[参考文献]

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：采用盆栽实验研究施氮次数对菘蓝生长及活性成分积累的影响，探究最佳施氮方案，为菘蓝栽培生产中氮素的高效利用和经济施氮提供依据。

研究内容：研究施氮次数对菘蓝叶与根的单株生物量的影响，施氮次数对菘蓝叶内靛蓝、靛玉红含量积累的影响，施氮次数对菘蓝根中（r,s)-告依春含量积累的影响。

拟解决的关键问题：菘蓝植株中存在出苗早晚不一、长势不一的问题，生长后期易受病虫害侵扰破坏。

3. 研究的方法与方案

研究方法：

（1）生物量测定每个处理随机采取5株，清洗干净，按地上部分（大青叶）、地下部分（板蓝根）两个部位分开，测主根直径、主根根长、侧根数。然后于105℃杀青15min，之后60℃烘干至恒重，称其干重，粉碎，大青叶过60目筛混合均匀后备用，板蓝根过100目筛混合均匀后备用。

（2）大青叶中靛蓝、靛玉红的测定参照《中国药典》（2010版）高效液相色谱法测定大青叶中靛蓝、靛玉红的含量，略作修改。超高效液相色谱（UPLC）条件：采用AcclaimRSLC120C18(3.0100mm,2.2μm)分析柱，以甲醇-水（71:29）为流动相；流速0.400mLmin-1；柱温30℃；紫外线检测波长为289nm；进样体积5L。

（3）板蓝根中（R,S）-告依春测定参照《中国药典》（2010版）高效液相色谱法测定根中（R,S）-告依春的含量，略作修改。超高效液相色谱（UPLC）条件：采用AcclaimRSLC120C18(3.0100mm,2.2μm)分析柱，以甲醇-0.02%磷酸溶液（7:93）为流动相；流速0.400mLmin-1；柱温30℃；紫外线检测波长为245nm；进样体积5L。

技术路线：（见附件）

实验方案：

1.实验材料

材料来自于山西栽培居群的菘蓝果实，采用盆栽，栽培基质为蛭石和珍珠岩按2:1的比例混合而成，2014年5月5日播种，及时间苗，选择长势一致的菘蓝幼苗，每盆8株。

基本营养液配方中大量元素和微量元素都采用霍格兰营养液配方，基本营养液pH6.0。前期处理液氮素组合为(NH4)2SO4浓度为7.5mmol/L，KNO3浓度为2.5mmol/L，CO(NH2)2为5.0mmol/L。后期处理液氮素组合为(NH4)2SO4浓度为2.5mmol/L，KNO3浓度为5.0mmol/L，CO(NH2)2为10.0mmol/L。

2.实验方案

试验设9个处理，为T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9，各处理重复5次，随机排列，以清水为对照CK，记为TCK。材料出苗10d后，每隔10d浇灌1次基本营养液，每次1000mL。播种30d后开始处理，处理方式如下表。√为浇1000mL处理液，空白为浇等量清水。

3.采样

从10月3日开始第一次采样，之后间隔15d采样一次，共采样4次。

可行性分析：

（1）客观条件：

中药实验中心的塑料大棚设施完备，可以保证菘蓝正常健康的成长；Agilent1290超高效液相色谱系统可由中国药科大学中药学院提供；各类基本药品、试剂均可直接从实验室获取。

（2）主观条件：

由长期从事菘蓝研究的专业导师指导，并且指导老师在菘蓝的质量控制方面已有深入研究。本人是中药专业学生，学过无机化学、有机化学、生物化学以及植物生理学等课程，有一定的理论基础；同时也做过相关的课程实验；在实验开始之前，阅读过大量的相关文献，制定了完备、可靠的实验方案，准备工作充足。

综上所述，本实验可行。

4. 研究创新点

以往的研究都着重于研究氮素形态及配比对于菘蓝生长及活性成分的影响。本实验在前期研究的基础上，以菘蓝生长前期、后期最佳的氮素组合处理不同次数，重点研究施氮次数对菘蓝生长及活性成分的影响，以探索施氮肥次数对菘蓝生长及活性成分的影响，研究出最佳施氮方案，既可以提高药材质量，又有利于氮素的高效利用，达到经济施氮的目的。

5. 研究计划与进展

2014年5月~9月，播种，适时浇水、浇基本营养液，按方案处理菘蓝苗。

10月~11月，采样，并进行生物量测定。

12月，测定大青叶中靛蓝、靛玉红的含量及根中（r,s）-告依春的含量。