NPK配方施肥对旋覆花生理生化指标的影响开题报告

课题的意义、国内外研究进展、应用前景等（列出主要参考文献）

1、该项目的研究意义：

旋覆花（学名：Inula japonicaThunb.）是菊科旋覆花属植物，多年生草本。根状茎短，横走或斜升，有多少粗壮的须根。茎单生，有时2-3个簇生，头状花序径3-4厘米，多数或少数排列成疏散的伞房花序；瘦果长1-1.2毫米，圆柱形，花期6-10月，果期9-11月。

旋覆花分布于中国北部、东北部、中部、东部各省。生长于海拔150-2400米的山坡路旁、湿润草地、河岸和田埂上。

旋覆花主要用于治疗风寒咳嗽，痰饮蓄结。胸膈痞满，喘咳痰多，呕吐噫气，心下痞硬等病症。常用剂量为3-9克。布包煎。

化学成分研究表明旋覆花中含有挥发油、旋覆花内酯、旋覆花氨基酸、槲皮素、咖啡酸等活性成分。其全草及头状花序入药，地上部分内含酯类化合物，根部含皂苷类化合物。

随其自然生境破坏日益严重和资源开发日益深入，其野生基原植物濒临枯竭，不能满足日益增长的医药开发需求，对其开展人工引种栽培工作迫在眉睫。由于旋覆花栽培生理研究薄弱，目前旋覆花的种植技术几近空白，且栽培品质量显著次于野生品。施肥对植物生长发育具有重要作用，对中药的产量和品质影响很大，尤其是中药材有效成分的形成积累与氮磷钾配比施肥更为密切，规范栽培过程中氮磷钾的配比具有很重要的作用。在植物生长过程中，施肥是一种很重要的为植物补充营养的方式，为植物提供必要的微量元素，可促进植物的生长代谢，维持植物良好健康的生长状态，保证其化学成分的活性最高，而同时不同配比的氮磷钾对旋覆花的影响也不同。本研究对通过氮磷钾的配比施肥，分析各处理间的生理生化特征及化学成分的差异，探究旋覆花最适配比，对旋覆花优质高产具有重要的理论指导意义.

2、国内外研究进展

2.1、现状分析：

2.1.1、形态特征

多年生草本。根状茎短，横走或斜升，有多少粗壮的须根。茎单生，有时2-3个簇生，直立，高30-70厘米，有时基部具不定根，基部径3-10毫米，有细沟，被长伏毛，或下部有时脱毛，上部有上升或开展的分枝，全部有叶；节间长2-4厘米。基部叶常较小，在花期枯萎；中部叶长圆形，长圆状披针形或披针形，长4-13厘米，宽1.5-3.5稀4厘米，基部多少狭窄，常有圆形半抱茎的小耳，无柄，顶端稍尖或渐尖，边缘有小尖头状疏齿或全缘，上面有疏毛或近无毛，下面有疏伏毛和腺点；中脉和侧脉有较密的长毛；上部叶渐狭小，线状披针形。

头状花序径3-4厘米，多数或少数排列成疏散的伞房花序；花序梗细长。总苞半球形，径13-17毫米，长7-8毫米；总苞片约6层，线状披针形，近等长，但最外层常叶质而较长；外层基部革质，上部叶质，背面有伏毛或近无毛，有缘毛；内层除绿色中脉外干膜质，渐尖，有腺点和缘毛。舌状花黄色，较总苞长2-2.5倍；舌片线形，长10-13毫米；管状花花冠长约5毫米，有三角披针形裂片；冠毛1层，白色有20余个微糙毛，与管状花近等长。

瘦果长1-1.2毫米，圆柱形，有10条沟，顶端截形，被疏短毛。花期6-10月，果期9-11月

2.1.2、性状鉴定

旋覆花，苞片非腺毛1～8细胞，多细胞者基部膨大，顶端细胞特长；内层苞片另有2～3细胞并生的非腺毛。定毛为多列性非腺毛，边缘细胞稍向外突出，子房表皮细胞含草酸钙柱晶，长约至48m，直径2～5m子房非腺毛2列性，1列为单细胞，另列通常2细胞，长900m片、花毛棒状头部多细胞，多排成2列，画有角质，柄部多细胞，2列。花粉粒类球形，直径22m，外壁有刺，长约m、具3个萌发孔

2.2、化学成分：

化学成分的研究主要集中于旋覆花化学成分的研究。旋覆花的化学成分复杂，目前已经报道的确定的化学成分已经达到100多种，作为常用的止咳类药物，旋覆花的化学成分研究报道主要集中在黄酮类化合物等。

2.2.1、倍半萜内酯类

倍半萜内酯类化合物是旋覆花的特征性成分。杨茜等（2012）采用HPLC方法测定旋覆花属植物中5中倍半萜内酯含量的，结果表明不同旋覆花属植物倍半萜内酯含量有显著的差异。白乃生等（1994）在研究中从大花旋覆花中分离出3个倍半萜内酯类化合物，同时采用波谱技术和相关化学方法确定了3种倍半萜内酯化合物的结构，其中二乙酰基大花旋覆花内酯有细胞毒活性。黄火强等（2011）从水朝阳旋覆花的花序中分离鉴定出7个倍半萜内酯化合物。Eun Jung Park （1998）等咋研究过程中用甲醇提取旋覆花，采用HPLC法分离出四种倍半萜内酯，包括土木香、锦菊素、麦角内酯和堆心菊灵。

2.2.2、黄酮类

黄酮类化合物是旋覆花的主要活性成分，具有抗氧化、抗炎和抗肿瘤等多种药理及生物活性。目前已经有将近40余种黄酮类化合物可以从旋覆花中分离出来的相关报道，主要包括黄酮、二氢黄酮、黄酮醇、二氢黄酮醇等。耿红梅（2009）采用反相高效液相色谱法测定了欧亚旋覆花中的槲皮素、波叶素、6-甲氧基-木犀草素和木犀草素4种黄酮化合物的含量。耿红梅（2008）等研究发现：在旋覆花的乙醇提取液的正丁醇萃取物中主要得到黄酮苷，大部分为槲皮素苷元，此外，还有万寿菊苷、芦丁、槲皮素、异槲皮苷及山奈酚等。Topcu G（1978） 等以80的乙醇为提取剂，在索氏提取器中提取土耳其旋覆花的地上部分，提取液乙酸乙酯部分上 polyclar 色谱柱，用甲醇-水洗脱，分离出山奈酚的衍生物6-羟基-3-硫酸基山奈酚及 3-硫酸基槲皮素。吴一兵（2008）等用醋酸乙酯的萃取物，采用硅胶色谱柱进行色谱分离，聚酰胺柱层析，氯仿一甲醇系统梯度洗脱得化合物6-甲氧基一木犀草素、菠叶素、槲皮素、木犀草素、山奈酚、异鼠李素。

2.2.3、三萜及甾醇类化合物

吴一兵（2005）等在研究旋覆花化学成分时萃取分离得到几种化合物，分别是蒲公英甾醇醋酸酯（taraxasterylacetate）、β-香树脂（β-amyrin）、β-扶桑甾醇（β-rosasterol）、豆甾醇（stigmasterol）、羽扇豆醇（lupeol）。

2.2.4、挥发油类

挥发油对黑曲霉、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、黄曲霉等都有抑菌效果（田玉红，2009）。查建蓬（2005）等在对欧亚旋覆花的挥发油成分的研究中利用挥发油提取器对欧亚旋覆花进行提取，用无水硫酸钠干燥得到挥发油，挥发油呈浅橙黄色的油状液体，同时从挥发油中分离出来 62 个组分，测定各组分的相对含量后，经过质谱计算机从多个方面进行直观地比较分析，从而确定了旋覆花的挥发油中所含化学成分以及相对含量，已经鉴定出来的化学成分占总成分的68.4。其主成分为 2，3，4，5-四氢-1-苯并噁庚英-3-醇，其次是环氧丁香烯，其它大部分的含量均在 3以下。

2.3、药理研究

2.3.1、抗肿瘤作用

旋覆花有抗肿瘤及细胞毒等作用（Bai NS， Zhang L，1994）。Topcu G（1993） 等人从旋覆花地上部分得到的化合物 Ivalin 对 P-388、KB-3、KB-V1 等肿瘤细胞具有显著的细胞毒活性。Park EJ 和Kim J（1998）从旋覆花中分离得到的化合物8-epi-helenalin，Ergolide对人的癌细胞具有非常强的细胞毒活性。Manez S（1999） 等在研究了旋覆花的地上部分时发现了几种化合物，对由于TPA所引起小鼠急性耳肿具有明显的抑制作用。谭仁祥（1998）等从旋覆花根部分离得到的化合物，对致病真菌具有一定的抑制作用。魏海清（2011）在研究中发现从旋覆花中提取的旋覆花素有抗肿瘤作用，同时也有细胞株选择作用。旋覆花的水提取液或者醇提取液能够显著的抑制癌细胞增殖（段腾飞，2011）。

2.3.2、抗炎、抗菌作用

万红娟等（2012）在研究旋覆花对辣椒疫病的控制效果中，通过对旋覆花不同部位进行萃取分离后提取，并测定了提取物对辣椒疫霉菌的离体活性，同时测定了盆栽效果，结果表明旋覆花不同部位的提取物对辣椒疫霉菌的发展具有很强的抑制能力。周琳等（2010）在研究旋覆花的杀菌活性中发现旋覆花提取物具有比较广泛的抑菌谱和较强的抑菌活性，旋覆花抗植物病原菌活性成分可能为中等极性的化合物。丁海新等（2005）以小麦赤霉病菌和白粉病菌为活性跟踪菌，从旋覆花中分离得到3种杀菌活性化合物。王红刚等（2007）测定了旋覆花不同部位及全草通过不同萃取剂萃取后的组分对6种真菌的抑制程度后发现，旋覆花不同部位对6种真菌都有抑制效果，不同部位中，花的提取物对真菌的抑制效果最强。

2.3.3、降血糖作用

旋覆花中的倍半萜内酯类对糖尿病有很较强的疗效（Liu CH，2006）。黄火强（2011）在研究旋覆花花序水提取物时发现：旋覆花花序水提取物能明显降低患有糖尿病的小鼠的血糖和血浆甘油三酯和低密度脂蛋白-胆固醇的水平，并且增强患有糖尿病的小鼠对葡萄糖的耐受能力，提高血浆胰岛素的含量，旋覆花的茎杆水提物也能显著降低正常小鼠血糖。Shan J等（2006）在研究中发现旋覆花花序的水提物给予小鼠口服，造成小鼠的自身的免疫性糖尿病，实验结果显示花序水提物能够降低小鼠血糖，降低 B 细胞的损伤及胰岛炎的程度，同时还能抑制脾脏中 T 淋巴细胞内的干扰素的形成。

2.3.4、抗疲劳作用

藏威等（2013）在对欧亚旋覆花的研究中发现：适量的欧亚旋覆花总黄酮对小鼠有显著的抗疲劳和抗缺氧的能力，能够延长小鼠在实验中的爬杆时间。李国金等（2013）在研究欧亚旋覆花多糖时发现：欧亚旋覆花多糖能够延长小鼠爬杆时间和负重能力，降低血乳酸和血尿素氮的含量，提高肝糖原含量，表明欧亚旋覆花多糖对生物体有抗疲劳的作用。

2.3.5、保肝、护肝作用

李赛（2004）研究论述了旋覆花汤中旋覆花的主要功效为调整肺胃气机，与行气活血药配伍可达到疏肝通络的目的。杨舒淳等（2008）从经方“旋覆花汤”及苦豆子基本作用及应用出发，研究发现：旋覆花苦豆子合剂、“旋覆花汤”、苦豆子煎剂对动物免疫肝损伤的治疗和预防有一定的疗效。李红（2009）利用旋覆花苦豆子合剂注射小鼠后研究发现：旋覆花苦豆子合剂能减轻CCL4引起的肝坏死病变，具有防治肝纤维化的作用。孙燕荣（2001）通过对中药旋覆花的有效成分咖啡奎宁酸类化合物的研究发现IBE5具有抗肝损伤及肝纤维化的功效。

糖原含量，表明欧亚旋覆花多糖对生物体有抗疲劳的作用。

2.3.6、栽培学研究

目前金沸草药用基原均为野生资源，人工栽培研究尚未开展。根据我们本次研究发现，旋覆花和旋覆花种子丰富，野生资源以种子繁殖为主。同时，由于旋覆花和旋覆花属于多年生植物，根系生命力强，故生产上也可采用分根繁殖的方式。我们初步研究表明，旋覆花和旋覆花幼嫩茎秆扦插可以成苗，但生根困难，有待进一步研究，而分根繁殖成苗率较高。

3、应用前景

本研究通过对盆栽条叶旋覆花设置不同比例的氮磷钾，整年生长期内全程控制比例，动态比较分析不同配比条件下，条叶旋覆花生理生化特性、物质积累与分布，以及旋覆花内酯、槲皮素、菊糖、咖啡酸和甾醇等主要化学成分，研究氮磷钾不同配比对条叶旋覆花生长及药材质量的影响，探索适宜条叶旋覆花生长的最佳配比方案，为条叶旋覆花引种栽培土壤营养调控提供理论依据。

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研究的目标、内容和拟解决的关键问题

1、研究目标

氮磷钾配比施肥对旋覆花生理生化指标的影响。

2、研究内容

2.1、分析氮磷钾配比施肥对旋覆花生理生化的影响；

SOD（超氧化物歧化酶）是一种源于生命体的活性物质，能够消除生物体在新陈代谢过程中产生的有害物质；

POD（过氧化物酶）是一种氧化还原酶，与植物的呼吸作用、光合作用及生长素的氧化等都有关系；

CAT（过氧化氢酶）是一种酶类清除剂，可促使H₂O₂分解为氧和水，清除体内的过氧化氢，从而能使植物细胞免于遭受过氧化氢的毒害；

脯氨酸是生物体内理想的渗透调节物质，还可作为膜和酶的保护物质及自由基清除物质，当植物正常生长时体内游离的脯氨酸含量很低，一旦遇到逆境条件体内脯氨酸含量会显著增高；

苯丙氨酸解氨酶（PAL）在植物正常生长发育和抵御病菌侵害过程中起重要作用，含量增加可提高植物抗逆性；

当植物器官衰老或遭遇逆境时，往往发生膜脂过氧化作用，MDA是过氧化的主要分解产物。它的产生还能加剧膜的损伤；

叶片叶绿素含量与叶片光合机能大小具有密切关系，植物的光合作用的能力可以直接或间接影响着它的生长发育和产量。

2.2、确定栽培旋覆花最适氮磷钾配比方案。

3、拟解决的关键问题

确定旋覆花生长的最适氮磷钾配比。

研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析

1、研究方法：

1.1、生理生化指标测定

SOD（NBT还原法），POD（愈创木酚法），CAT（紫外吸收法）等保护酶活性；脯氨酸（茚三酮比色法）等非酶保护物质含量；丙二醛（MDA）含量（硫代巴比妥酸法）；苯丙氨酸转氨酶（PAL）活性（紫外分光光度法）；叶绿素含量（96乙醇法）。

1.2、设计方案

本次研究采用“3414不完全正交回归设计”方法，分析了不同氮磷钾配比水平对旋覆花生长发育的影响。

1.3、数据统计与分析

测量所得数据由SPSS 17.0 软件和Excel2007软件分析结果。

2、实验方案

2.1、实验材料处理

紫金山采取旋覆花老根，四月中旬大棚中进行盆栽试验，常规管理。氮肥使用尿素（含N 46.7）,磷肥使用过磷酸钙(含P2O5 20),钾肥为硫酸钾（含K2O 50）,氮肥和钾肥分两次施用(基肥和五月中旬追肥)，磷肥做基肥施用。采用3414不完全正交回归设计方法，设置氮磷钾三个因素，每个因素四个水平，共14次处理，每个处理设3次重复。

2.2、生理生化指标测定

每月采样一次，测定SOD、POD、CAT等保护酶活性及脯氨酸等非酶保护物质含量；同时测定丙二醛（MDA）含量与苯丙氨酸转氨酶（PAL）活性。

3、技术路线

4、可行性分析：

该课题思路清晰明确，方案详细完备，实验仪器满足研究所需，实验相关技术和检测方法也已经成熟，指导老师长期从事旋覆花研究工作，经验相当丰富，能很好地指导我们进行实验，在实验开始之前，本人阅读过大量的相关文献，翻阅了众多的参考书籍，在指导教师王长林的正确引导下，制定了完备、可靠的实验方案，因此准备工作相当充足。

此外，本人为中药专业优秀学生，又学过无机化学、有机化学、生物化学、药用植物学等相关课程，有一定的理论基础支撑；并已学习掌握了相关实验操作，有一定的实验基础，为该课题的实施做了充足的准备。

综上所述，本项目研究切实可行。

特色或创新之处

1、本项目的创新之处

系统研究氮磷钾配比施肥对旋覆花生长与药材质量的影响，确定旋覆花生长的最适配比施肥方案。

研究计划及预期进展

1、项目研究计划及预期进展

2018年4月 野外挖取条叶旋覆花幼苗并移栽存活。

2018年5-7月 全程施肥处理，定期取样测定生理生化指标，烘干粉碎并保存。

2019年3-4月 化学成分分析

2019年4-5月 分析数据，总结报告。