大学生科技创新项目申报书.doc

应用型人才培养特色名校建设工程大学生科技创新项目申报书项 目 名 称： 紫萁药用价值营养价 申 请 人： 陈鹏飞 专 业 年 级： 生物技术1301 指 导 教 师： 辛华 学 院 名 称： 生命科学学院 起 止 时 间： 年 月- 年 月教务处二一四年制14填表说明及注意事项1.本表适用于工科、理科、农科类科技创新项目。2.项目名称应准确、简明反映研究内容；申报书所列内容实事求是填写，表达要明确、严谨。3.起止时间：2014年10月-2015年10月4.项目组成员：必须真正参加本项目的研究工作，最少含两个年级以上学生。5.经费预算明确用途。6.表格不够可加行或加页；本表用A4纸双面打印，左侧装订。7.申报书一式三份，项目负责人、承担学院和教务处各执一份。一、项目成员情况项 目 组 成 员姓名年级学院专业项目中承担的工作主持人陈鹏飞13生命科学学院生物技术成 员陈鹏飞13生命科学学院生物技术王风军13生命科学学院生物技术李玲玉12生命科学学院生物科学生命科学学院生命科学学院指 导 教 师 情 况姓名辛华研究方向植物学年龄47职称 教授联系电话备注导师是否同意自筹同意 不同意教师简介：（包括教育背景、学术经历、研究方向、与本项目相关的奖励情况、指导学生情况） 二、项目的立题依据（项目的立项背景、研究目的、意义，不少于1000字。附主要参考文献，近3年参考文献不少于5篇。）根据崂山野生林木资源调查的结果，崂山地区涵盖有1500多种可利用的野生植物资源，其中崂山地区特有的、亟待保护的植物资源就有500多种，已经是濒危物种的植物资源也有20种之多，崂山地区濒危野生植物资源的保护已经是万分急迫了。其中一种重要的可利用的野生植物资源就是紫萁（中医药上称紫萁贯众）。紫萁（OsmundajaponicaThunb），为紫萁科(Osmundaceae)、紫萁属(Osmunda)多年生蕨类植物。在近十年来,与近缘种分株紫萁(也称桂皮紫萁Osmua。ninano7m。)一样,商品名称为“薇菜”,是目前经济价值较高的藏类植物之一。我国把薇菜做为一种野生资源利用己有3000多年的历史,远在商末周初就有“伯夷!叔齐不食周栗,避居首阳山中,采薇而食”的记载；尔雅中也一记有“海萝、组和地鸡、紫其等”,其中紫其者即为薇菜。北宋时期李唐(1050一1130)的采薇图生动的展现了采薇情景1现已进入高档餐桌,其经济价值为一般蔬菜的45倍,鲜嫩味美,营养丰富,未展开的嫩叶尤为上品,是长白山出口的大宗山野菜。其根状茎和叶柄均可入药,具有清热解毒、镇痛、杀虫等功效,可用于治疗痢疾、麻疹、水痘、小腹疼痛等2-6据王谋强7和罗世家8等人的研究表明,紫其有两个生态变异类型,一是红茎类型,二是绿茎类型。普遍认为绿茎质嫩,纤维化速度较慢,质量好。而项目组成员在崂山发现的恰恰为绿茎紫萁。紫萁的营养价值：据王谋强对采自武陵山的薇菜(紫其)干的营养品质分析,该地区的紫萁幼叶干制品含有19种氨基酸以及维生素B1、B2等富含Vc、胡萝卜素，还含有K、Na、Ca、Mg、Zn、Cu、Fe、Co、Ne、Mo、P、Si、Se等元素9. 并且历博文等通过紫萁首次从植物界中提取出了1,7,9,11-四羟基-5,6-二氢-萘骈蒽醌10紫萁的药用价值：紫萁根茎是中药“贯众”的一种，据Koyama的药理分析表明，紫萁根状茎含紫萁甾酮 A（Pomasterone A）、蜕皮酮（acdysone）、蜕皮甾酮（ecdysterone）、紫萁内酯（osmundalactone）及棕榈甲酯（methylpalmitate）、棕榈乙酯（ethylpalmitate）、紫萁甙（osmundalin）、-谷甾醇（-sitosterol）还有紫萁多糖等多种物质11；据楼之岑的研究，紫萁根状茎中还含有约 5%的鞣质12。除此之外，Shimizu 等人还从紫萁中分离出紫萁苷、花秋酸苷和甲基5羟3 乙酸酯，并发现紫萁中含有 -D-吡喃糖苷和脱氢紫苷等物质13紫萁的观赏价值：紫萁株形整齐，叶片纹脉清晰，排列有序，嫩绿色的叶脉在阳光照射下半透明，使人赏心悦目，是极佳的室内盆栽精品，也可植于沟边池畔，颇具野趣，还可作插花配叶植物14。现在市售两年生紫萁价格为40-60元/株。紫萁分布于甘肃、山东、江苏、安徽、浙江、江西、福建、河南、湖北、湖南、广东、广西、四川、贵州、云南等地。也广泛分布于日本、朝鲜、印度北部（喜马拉雅山地）15。日本是最先研究和开发薇菜资源的国家,我国对紫萁、分株紫萁的研究和开发利用是20世纪80年代初,随着日本大量进口中国薇菜而开始的，但是到目前为止对紫萁的研究还是仅仅停留在试验阶段，并不能大面积推广紫萁的规模化养殖。目前中国产的薇菜以采自黑龙江，吉林，辽宁山区的野生紫萁为主，质优，无污染，作为 AA 级绿色食品大量出口创汇，近年来由于滥采，其野生资源日益枯竭，产品供不应求16。紫萁的营养价值和经济价值已被人们所认识,但对紫萁的研究才刚刚起步。尽管紫萁是一种营养药用价值很高的植物，但是由于它生长在崂山地区的深山里，零星分布，再加上采集的破坏，经过我们调查，仅仅在崂山地区发现两株植株，已经极度濒危了。当地有的农民从山上移植到山下，但都没有移植成功，可见紫萁的人工培育有相当大的难度。而对紫萁的组培研究至今为止仅仅停留在用孢子体离体培养阶段整个蕨类植中物叶片离体培养成功的报告也并不多见,仅铁线蕨（Adiantumcapillus-veneris）17满江红（Azollaimbricatai）18桫椤（Alsophilaspinulosa）19和蜈蚣草（Eremochloaciliaris）20等少数几例。Higuchi等21-22报道了肾蕨（Nephrolepisauriculata）甸甸茎尖及鸟巢蕨（Asplenium nidus）茎组织绿色球状物(GGB)的离体诱导研究,并以此建立了快速繁殖技术。项目组成员将尝试对紫萁叶片进行组织培养，希望获得紫萁的叶片组培技术。本研究的目的是利用现代分子生物学技术科学和细胞工程的方法拯救这一濒危的野生紫萁资源、培育可利用的人工栽培的植株群体和具有开发价值的新品种，加速培育和开发利用崂山地区的濒危野生资源。本研究对于实现野生资源利用和野生资源增值，推动紫萁资源的产业化，提高其商品率，满足市场需求，为山区人民提供新的致富途径，具有十分重要的意义。1张平真.中国蔬菜名称考释M,北京燕LlJ出版社,2006(l):3382 马玉心,赵宏.分株紫萁的生物学特性及组织培养技术J.中国林副特产,2004(1):16-17.3 纪萍,那晓婷,闫恩维.四种蕨类繁殖叶及采集期比较J.中国林副特产, 2005(1):13.4 韩见宇,董燕,孙超.桂皮紫箕的孢子繁殖J.贵州科学,1998,16(1):69-72.5 姚渝丽,于英.桂皮紫萁生长地小气候特征分析J.东北林业大学学报,2004,32(3):29-32.6 张守平.分株紫萁J.特种经济动物,2002(4):37. 7王谋强,崔德祥,罗登峰.贵州薇菜资源调查及其生态因素研究J.贵州农业科学,1996(1):41一44.8罗世家.薇菜生态环境的分析J.湖北民院学报,2诵(4):8一10.9王谋强,等. 薇菜干的营养品质分析J. 植物资源与环境, 1995,4(2): 63-64. 10厉博文,张东,杨岚,王满元,朱晓新. 紫萁贯众化学成分研究J. 天然产物研究与开发,2012,09:1214-1216+1213.11 Koyama K, et al. Active proteoglycan containing 3-0-methylrhamnose (acofriose) from young plants of Osmunda japonicaJ. Carbohydrate Research, 1978,32(2):126.12 楼之岑,等. 常用中药材品种整理和质量研究M. 北京: 北京医科大学、中国协和医科大学联合出版社, 1995. 79.13 Takano A, et al. Characterization of a 22-KDa protein in chloroplasts from green spores of the fern Osmunda japonicaJ.Physiologia Plantarum, 1995,25(4): 129-136.14 徐皓. 紫萁的药用及食用价值(综述)J. 亚热带植物科学,2005,03:82-84.15中科院“中国植物志”编辑委员会，中国植物志M.北京：科学出版社：2013，（2）：P78.16 闫海川. 桂皮紫萁离体快繁及试管苗生产的研究D.吉林农业大学,2011.17Pais MSS et al.Sci Hort 1987,212(2):651.18Sarma BK et al.International Rice Research Newsletter 1987,l2(4):57.19毕世荣等.植物生理学通讯1985(J):3820尹怀约,植物生理学通讯19900(J),5021.Hlguchi H et al. Sci Hort 1987,32:105.22Higuchi H et al. Sci Hort 1989,37:351.三、项目研究内容和拟解决的关键问题研究内容：（一）、调查紫萁的生活环境（海拔、水及土壤的各项指标）。（二）、利用紫萁成年植株上的营养器官进行无性繁殖攻关研究（三）、研究紫萁的孢子体繁殖（四）、测量青岛紫萁营养物质（多糖、氨基酸、维生素、硒以及矿物质）及其药用物质鞣制的含量。解决的关键问题：（一）、紫萁幼叶的组培方案。（二）、紫萁孢子繁殖的方案。四、拟采取的研究方案和可行性分析1研究方法与实验方案1.1紫萁营养成分的测量随机选取三株紫萁不同部位的幼嫩叶片，用研钵研磨，并将其混合均匀，取其匀浆，称取10.00 g样品，采用滴定法进行总酸度的测定；称取3.20 g样品，采用 GB/T 5009.8-2003法进行总糖含量的测定1；称取5.00 g样品，采用GB/T 5009.7-2008法进行还原糖含量的测定。每个指标重复测定3次2。VC含量测定采用高效液相色谱法。随机选取三株紫萁不同部位的幼嫩叶片，用研钵研磨，并将其混合均匀，取其匀浆，称取10.00 g样品。配制VC标准溶液，将VC标准溶液稀释为20、40、60、80、100、150g/ml的系列标准工作溶液，按照色谱条件进行测定。以浓度c为横坐标，峰面积为纵坐标绘制标准工作曲线，得线性方程为y=61.048x+27.423 R2=0.9969。称取10.00 g样品，用0.1（w/v）的草酸溶液溶解并定容至35ml处时，超声振荡2 min，摇匀，定容至50 mL，过孔径0.45m滤膜后，用高效液相色谱仪进行VC测定，色谱柱为菲罗门RP-C18，流动相为甲醇-0.1的草酸(1:49)，流速1.0 mL min-1，柱温 25 ，进样量为20 L，检测波长为243 nm。每个指标重复测定3次。矿质元素含量的测定。随机选取三株紫萁不同部位的幼嫩叶片，去皮后用研钵研磨，并将其混合均匀，取其匀浆，称取10.00 g样品于消化管中，在消化管中放入10 mL的浓硝酸和2 mL的高氯酸进行过夜处理，次日放入消化炉中，180消解至澄清，溶液剩1mL时，加入10 mL的去离子水，煮沸后冷却定容至10 mL，用电感耦合等离子体发射光谱仪进行锌、钙、铁、钾、镁、磷和硒等各种元素的含量测定。每个指标重复测定3次。1.2紫萁中鞣质含量的测量1.21对照品溶液的制备精密称取没食子酸对照品50rag，置100ml棕色量瓶中，加水溶解并稀释至刻度，精密量取5ml，置50ml棕色量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，作为对照品溶液。1.2.2 标准曲线的制备精密量取对照品溶液10ml、20ml、30ml、40ml、50ml，分别置25rnl棕色量瓶中，各加入磷钼钨酸试液lml，再分别加水1lml、10ml、9ml、8ml、7ml，用29碳酸钠溶液稀释至刻度，摇匀。以相应的试剂为空白，照分光光度法，30分钟后，在760nm波长处测定吸收度，以吸收度为纵坐标，浓度为横坐标，绘制标准曲线。1.2.3 供试品溶液制备取五倍子、地榆药材，粉碎，过三号筛，分别称取015g和075g，精密称定，置250ml棕色量瓶中，加水150ml，放置过夜，超声处理10分钟，放冷，用水稀释至刻度，摇匀，静置(使固体物沉淀)，滤过，弃去50ml初滤液，精密量取续滤液20rnl，置100ml棕色量瓶中，用水稀释至刻度，匀，作为供试品溶液。1.2.4测定总酚测定精密量取供试品溶液2ml，置25rnl棕色量瓶中，照标准曲线制备项下的方法，自“加入磷钼钨酸试液lml”起，加水10ml，同法测定吸收值，从标准曲线中读出供试品溶液中没食子酸的量(Hlg)，计算，即得。不被吸附的多酚测定 取供试品溶液25ml，加至已盛有06g干酪素的100ml具塞锥形瓶中，密塞，置30水浴中保温1小时，时时振摇，取出，放冷，摇匀，滤过，弃去初滤液，精密量取续滤液2ml，置25ml棕色量瓶中，照标准曲线制备项下的方法，自“加入磷钼钨酸试液lml”起，加水10ml，同法测定吸收值，从标准曲线中读出供试品溶液中没食子酸的量(nag)，计算，即得。鞣质含量=总酚量一不被吸附的多酚量1.3紫萁叶尖的离体培养紫萁母株栽于本所温室。在新发生的叶片(约5一10cm)上,剪取约0.6cm长叶尖,于0.1%HgCI:中表面灭菌5min,无菌水冲洗4次,再接种。基本培养基为1/2MS(大量元素减半),添加170mg/LNaHZpo.和一定量ZIP,B,NAA,xBA,pH5.8士0.1,琼脂0.58%,培养温度25士l,光照度2000一3000lx,光照16h/d。激素使用单位为mg/L。 1.4紫萁孢子叶的组织培养取孢子囊完好的孢子叶小叶流水冲洗，于70%酒精和0.1%升汞溶液中浸泡，无菌水冲洗数次，切成0.51cm的小段，接种于附加不同激素的MS和1/2 MS培养基上，于252，光照(40mols-1m-2，12 h/d)培养，30d后按下式计算孢子萌发率：萌发率=孢子囊变绿并长出原叶体的孢子叶块数接种的孢子叶块数 100%l 2.技术路线紫萁幼叶及根部的采集根部鞣制含量的检测组织培养扦插育苗幼叶营养成分的检测紫萁孢子的采集孢子育苗 区域试验、种苗繁殖获得推广应用的种苗一百株 五、项目创新点（1）充分利用崂山地区特有的濒危野生植物资源紫萁，拯救和保护并重、开发和利用并驯化和培育这一濒危植物资源。（2）本项目利用现代生物学技术和组织培养、细胞工程方法研究紫萁的快速繁殖及工厂化养殖。六、项目研究基础项目组成员通过多次登山考察，已经了解野生紫萁的分布状况。项目组成员之前已经完成了青岛地区野生软枣猕猴桃优质种选育的科研项目，对于测量材料中糖类、矿物质、维生素含量以及测量总酸度的技术有了很大程度的掌握，同时项目组成员还进行过软枣猕猴桃以及迎红杜鹃的组织培养，具备了一定的组培经验。 本实验室多次承担国家和山东省自然科