陳吉祥，尹海波，王 丹，賈丁丁，賈春雷

（遼寧中醫(yī)藥大學(xué) 藥學(xué)院，遼寧 大連 116000）

黃精Polygonatum sibiricumRed.和熱河黃精Polygonatum macropodiumTurcz.為百合科黃精屬草本植物，具有滋腎潤肺、補(bǔ)脾益氣的作用，用于治療陰虛肺燥、干咳少痰、肺腎陰虛的勞嗽久咳等癥，也可用于治療脾胃虛弱、腎虛精虧得頭暈、腰膝酸軟、須發(fā)早白及消渴等[1]?！吨袊参镏尽酚涊d熱河黃精主產(chǎn)于遼寧、河北等地，為中國特有物種，具有保護(hù)意義，根據(jù)實(shí)地調(diào)查以及在第四次中藥資源普查過程中發(fā)現(xiàn)熱河黃精在遼寧省分布廣泛，栽培品有較大的栽培面積和較成熟的栽培技術(shù)，產(chǎn)量大質(zhì)量好。黃精為2020 年版《中國藥典》所規(guī)定的正品黃精之一[1]，是遼寧省重要的中藥栽培品種。故本研究以遼寧省熱河黃精和黃精為研究對象。

環(huán)境是影響植物性狀的重要因素，不同的環(huán)境下植物的性狀會明顯不同，植物性狀在面對環(huán)境脅迫時(shí)，具有高度的表型可塑性[2]。本研究通過對植株性狀進(jìn)行聚類分析和差異性分析，對植株性狀和環(huán)境因子進(jìn)行相關(guān)性分析和灰色關(guān)聯(lián)分析，為兩種黃精GAP 規(guī)范化種植和分析影響植株性狀的主導(dǎo)環(huán)境因子提供依據(jù)，根據(jù)種植目的篩選優(yōu)良種質(zhì)，提高藥材質(zhì)量。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

藥材數(shù)據(jù)通過實(shí)地走訪調(diào)查以及第四次中藥資源普查過程，共收集遼寧省10 個(gè)黃精居群，12 個(gè)熱河黃精居群，每個(gè)居群各5 株，并精確記錄經(jīng)緯度、海拔等信息。采集樣品經(jīng)遼寧中醫(yī)藥大學(xué)尹海波教授鑒定為黃精Polygonatum sibiricumRed.和熱河黃精Polygonatum macropodiumTurcz.，生長年限均在3 ～ 4 年，符合藥用標(biāo)準(zhǔn)。樣品信息見表1、表2。生態(tài)因子數(shù)據(jù)來源于中藥資源空間信息網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫（http://www.tcm-resources.com/），包括溫度、降水量、土壤等信息，通過Arcgis 軟件導(dǎo)出相應(yīng)居群的生態(tài)因子信息。

表1 黃精樣品信息Tab.1 Sample information of Polygonatum sibiricum Red.

表2 熱河黃精樣品信息Tab.2 Sample information of Polygonatum macropodium Turcz.

1.2 植株信息

獲取完整的植株后，去除泥沙雜質(zhì)，趁鮮測量。用卷尺測量株高、主莖粗、莖生中葉長、莖生中葉寬、根莖長、根莖直徑等數(shù)據(jù)，用電子天平測得根莖鮮重?cái)?shù)據(jù)，每個(gè)居群5 株樣品，每個(gè)指標(biāo)取其平均值。將根莖裝入自封袋中，放入變色硅膠，待硅膠變色后取出換新硅膠，直至根莖恒重，用電子天平測得根莖干重，最后計(jì)算地下部分折干率。

1.3 主要生態(tài)因子篩選

灰色關(guān)聯(lián)度分析在環(huán)境因子數(shù)據(jù)的選擇中具有一定的主觀性，在一定程度上制約數(shù)據(jù)分析的客觀性[3-4]。為保證最終結(jié)果的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，采用Pearson 相關(guān)性系數(shù)和灰色關(guān)聯(lián)分析相結(jié)合的方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。利用SPSS 軟件對植株性狀和58 個(gè)生態(tài)因子進(jìn)行相關(guān)性分析，篩選出對植株性狀相關(guān)性最大的生態(tài)因子，見表3。

表3 供分析生態(tài)因子Tab.3 Ecological factors for analysis

1.4 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用SPSS 統(tǒng)計(jì)軟件對各居群植株性狀進(jìn)行聚類分析，對各類居群進(jìn)行分析；進(jìn)行變異性分析，求出變異系數(shù)（CV），變異系數(shù)越大表示離散程度越大，變異程度也越大[5-7]。利用軟件 DPS 9.01 進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析，以12 個(gè)熱河黃精居群和10 個(gè)黃精居群各性狀作為母因素，環(huán)境因子為子因素，分辨系數(shù)0.5，計(jì)算出不同產(chǎn)地的性狀與環(huán)境因子的灰色關(guān)聯(lián)度。

2 結(jié)果與分析

2.1 兩種黃精主要性狀

根據(jù)“1.2”方法測得株高、主莖粗、莖生中葉長、莖生中葉寬、根莖長、根莖直徑、根莖鮮重、根莖干重8 個(gè)指標(biāo)，每個(gè)居群的指標(biāo)取平均值。據(jù)表4 可知黃精地下部分4、5、6、10 居群產(chǎn)量較高，地上部分4、5、7、8 居群產(chǎn)量較高；據(jù)表5 可知熱河黃精地下部分1、10 居群產(chǎn)量較高，地上部分5、9、10、11 居群產(chǎn)量較高。

表4 黃精植物性狀Tab.4 Plant traits of 10 populations of Polygonatum sibiricum Red.

表5 熱河黃精植物性狀Tab.5 Plant traits of 12 populations of Polygonatum macropodium Turcz.

2.2 影響黃精植株性狀的主要生態(tài)因子

將58 個(gè)生態(tài)因子圖層加載到Arcgis 軟件當(dāng)中，利用經(jīng)緯度信息導(dǎo)出各居群的生態(tài)因子信息[8-9]。利用SPSS 相關(guān)軟件，計(jì)算Pearson 相關(guān)性系數(shù)，從中篩選出與植株性狀相關(guān)性最大的生態(tài)因子，作為灰色關(guān)聯(lián)分析的子因素，保證結(jié)果的客觀準(zhǔn)確。生態(tài)因子以及相應(yīng)相關(guān)系數(shù)，詳見表6-8。對植株性狀影響較大的生態(tài)因子主要是溫度的變化。

表6 生態(tài)因子與植株性狀的Pearson 相關(guān)性系數(shù)Tab.6 Pearson correlation coefficients of ecological factors and plant traits

表7 黃精不同居群生態(tài)因子數(shù)據(jù)Tab.7 Ecological factor data in different populations of Polygonatum sibiricum Red.

表8 熱河黃精不同居群生態(tài)因子數(shù)據(jù)Tab.8 Ecological factor data in different populations of Polygonatum macropodium Turcz.

2.3 兩種黃精性狀變異性分析

為確定黃精性狀離散程度的大小，采用SPSS 軟件進(jìn)行變異性分析，求出變異系數(shù)（CV）。變異系數(shù)的計(jì)算公式為：

黃精植株性狀變異系數(shù)（CV）最小的是莖生中葉寬（0.11%）和地下部分折干率（0.12%），最大的是根莖鮮重（0.56%）和根莖干重（0.60%）。熱河黃精植株性狀變異系數(shù)（CV）最小的是地下部分折干率（0.10%），最大的是根莖鮮重（0.63%）和根莖干重（0.63%），見表9、表10。

表9 黃精植株性狀的變化范圍Tab.9 Variation range of plant characters of Polygonatum sibiricum Red.

表10 熱河黃精植株性狀的變化范圍Tab.10 Variation range of plant characters of Polygonatum macropodium Turcz.

2.4 兩種黃精性狀聚類分析

利用SPSS 軟件數(shù)據(jù)分析功能，對10 個(gè)黃精居群進(jìn)行組間距離法聚類分析。在歐氏距離為5.0 時(shí)，將黃精分為三大類，第一大類地上部分和地下部分生長均較大，地上部分大小和地下部分大小呈一定正相關(guān)，包括兩個(gè)小類，第1 類居群為3、5、6、8、9，這些居群地下部分較大，第2 類居群為4，相較于同大類株高較高，地上部分和地下部分均較大；第二大類包括兩小類，第1 類1、2 號居群地下部分最小，產(chǎn)量最小，第2 類7 號居群地上部分最大；第三大類只有一個(gè)居群，為10 號居群，地下部分最大，產(chǎn)量最大。

在歐氏距離為10 時(shí)，將熱河黃精分為三大類。第一大類包括兩小類，分別是3、7 號居群和4、6 號居群，第一大類居群地上部分和地下部分均較小；第二大類居群地上部分較大，但是地下部分較小，包括兩小類，第1 類居群為9、11、2、8、12 號居群，第2 類居群為5 號居群，相較于同大類居群地下部分較大，但是總體產(chǎn)量不高；第三大類居群包括1、10 號居群，這類居群地下部分最大，產(chǎn)量最高，見圖1、圖2。

圖1 黃精居群植物形態(tài)特征聚類樹狀圖Fig.1 Dendrogram of plant morphological characteristics of Polygonatum sibiricum Red.capitatum population

圖2 熱河黃精居群植物形態(tài)特征聚類樹狀圖Fig.2 Dendrogram of plant morphological characteristics of Polygonatum macropodium Turcz.capitatum population

2.5 兩種黃精植株性狀與生態(tài)因子的灰色關(guān)聯(lián)分析

利用統(tǒng)計(jì)軟件DPS 9.01 對植株性狀與生態(tài)因子進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析，利用灰色關(guān)聯(lián)度值來評價(jià)各生態(tài)因子對黃精植株性狀的影響。結(jié)果顯示各生態(tài)因子與黃精植株性狀之間的灰色關(guān)聯(lián)度表現(xiàn)出一定的規(guī)律，見表11、表12。

由表11 可知，溫度是影響黃精植株性狀最大的環(huán)境因子。對黃精株高影響最大的生態(tài)因子為溫度季節(jié)性變化標(biāo)準(zhǔn)差，對主莖粗、莖生中葉長、莖生中葉寬、根莖長、根莖直徑、根莖鮮重、根莖干重影響最大的為年均氣溫。由表12 可知，溫度同樣也是影響熱河黃精植株性狀最大的環(huán)境因子。對株高、主莖粗、莖生中葉長、莖生中葉寬、根莖長、根莖直徑、根莖鮮重、根莖干重影響最大的為年均氣溫。結(jié)果表明，年均氣溫是影響兩種黃精最重要的環(huán)境因子。

表11 黃精植株性狀與生態(tài)因子的灰色關(guān)聯(lián)度Tab.11 Grey correlation degree between plant traits and ecological factors of Polygonatum sibiricum Red.

表12 熱河黃精植株性狀與生態(tài)因子的灰色關(guān)聯(lián)度Tab.12 Grey correlation degree between plant traits and ecological factors of Polygonatum macropodium Turcz.

3 討論

不同的環(huán)境因子會顯著影響植株的形狀。優(yōu)良性狀的發(fā)現(xiàn)和利用，是種質(zhì)資源研究最基本的方法[10]。根據(jù)兩種黃精性狀的變異系數(shù)，最大的是根莖鮮重（黃精0.56%、熱河黃精0.63%）和根莖干重（黃精0.60%、熱河黃精0.63%），可見地下部分?jǐn)?shù)值離散程度最大，根莖作為藥用部位在選育和種植時(shí)仍然是重點(diǎn)考慮的因素；最小的是地下部分折干率（黃精0.12%、熱河黃精0.10%）和莖生中葉長（黃精0.10%、熱河黃精0.21%），可見兩種黃精根莖的折干率保持在相對穩(wěn)定的數(shù)值，莖生中葉長離散程度小，在選育過程中該性狀會保持相對穩(wěn)定。因此，不同的地區(qū)以及環(huán)境因子對根莖的影響是最大的，這也是不同居群根莖重量數(shù)值離散程度高的原因。

聚類分析和灰色關(guān)聯(lián)分析表明：年均氣溫是對黃精和熱河黃精影響最大的環(huán)境因子。黃精第一大類地上部分和地下部分均較大；第二大類地上部分最大；第三大類地下部分最大。根據(jù)生產(chǎn)需要，選育優(yōu)先考慮第一和第三大類，包括3、5、6、8、9、10 六個(gè)居群。這兩個(gè)大類地下部分根莖鮮重和干重大，產(chǎn)量高，產(chǎn)地分別位于撫順市清原縣、撫順市新賓縣、本溪市桓仁縣、鞍山市岫巖縣，年均氣溫在6.39 ～ 6.69 ℃，適合黃精根莖生長。熱河黃精第一大類地上部分和地下部分均較?。坏诙箢惥尤旱厣喜糠州^大，但是地下部分較小；第三大類居群包括1、10 號居群，產(chǎn)地分別為本溪市桓仁縣、大連市甘井子區(qū)，年均溫度在9.46℃左右，這類居群地下部分最大，是選育和種植的優(yōu)先考慮品種；第二大類地上部分最大，植株形態(tài)美觀，適合作為園林美化用途。因此，對兩種黃精的種植及選育，要同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境因素以及種植用途，遼寧省屬于東北地區(qū)，年均氣溫較低，溫度季節(jié)性變化大，兩種黃精的種植要充分考慮年均溫度的影響。根據(jù)環(huán)境因子對兩種黃精植株性狀的影響規(guī)律，根據(jù)需求來選擇適宜的生長環(huán)境，對于環(huán)境適合的地區(qū)可以適當(dāng)推廣。大連市熱河黃精根莖產(chǎn)量量大，同時(shí)生品熱河黃精的黃精多糖含量高于2020年版《中國藥典》收載的黃精多糖7%的含量標(biāo)準(zhǔn)[1,11]，藥用價(jià)值有保證，但大連中藥材經(jīng)濟(jì)較為薄弱，中藥材種植主要集中在莊河市和瓦房店市，故可發(fā)揮生態(tài)環(huán)境優(yōu)勢，推廣種植熱河黃精。

4 結(jié)論

Pearson 相關(guān)性系數(shù)與灰色關(guān)聯(lián)分析相結(jié)合的方法可避免生態(tài)因子選擇上的主觀性，使結(jié)果客觀準(zhǔn)確，但是也有一定的局限性。由相關(guān)分析得出的Pearson 相關(guān)性系數(shù)，對兩種黃精植株性狀影響最大的環(huán)境因素主要是溫度，降水量以及土壤因素影響相對較小，故篩選時(shí)去除，保留最主要的環(huán)境因子，但是植株的性狀是多種因素作用的結(jié)果，可依據(jù)本研究的方法綜合分析更多因素，對遼寧產(chǎn)兩種黃精的植株性狀以及質(zhì)量進(jìn)行更全面評價(jià)。