20種黨參種質綜合品質評價

肖淑賢，侯沁文，蔡子平，藺海明，胡利峰，李飛鶴，王玉龍*，趙艷

(1.山西振東道地藥材開發有限公司，山西 長治 047100；2.長治學院，山西 長治 047100;3.甘肅省農業科學院 中藥材研究所，甘肅 蘭州 730070；4.山西振東制藥股份有限公司，山西 長治 047100)

目前，野生黨參資源逐漸減少，栽培黨參占據主導地位，亂用農藥和壯根靈造成黨參品質下降。人工種植藥材是解決藥材資源匱乏的必然選擇。自2017年起，本課題組有針對性地搜集了流通于藥材市場的20種黨參種質資源，并引種至山西省平順縣種植基地種植，期望篩選出適合山西省平順縣種植的黨參種質。2018年，20份黨參種質在基地定植1 a，經過統一的栽培管理，大田出苗率、越冬適應情況和收獲后藥效部位的性狀、藥效成分的含量，以及種植后采收的種子千粒重、發芽率等均有差異。單一評價系統不能體現某一黨參種質的總體品質，故需對20種不同黨參種質進行綜合品質評價。選取和黨參綜合品質相關的12個指標：種子千粒重和發芽率，大田出苗率、根長、根直徑、單株質量、越冬保苗率、株高、莖干顏色、葉片形狀、浸出物、蒼術內酯Ⅲ進行綜合評價。通過主成分分析和隸屬函數分析法，對20種黨參種質的12個相關指標進行綜合評價，并對其綜合品質進行排序，為選擇適合長治地區種植的優良黨參種質提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試20份黨參材料來自山西和貴州產地，材料來源與編號見表1。所有種質種植于長治市平順縣中藥材種植基地。

表1 20種黨參種質的基原與產地

1.2 指標測定

2018年3月28日在山西平順縣中藥材種植基地定植20個不同產地的1年生黨參種苗，記錄大田出苗率、莖干顏色、葉片形狀；于9月13日采收黨參種子，測千粒重和發芽率；10月10日采收黨參根條，記錄根長、根直徑、單株質量；越冬后測定保苗率、株高，按照藥典標準檢測浸出物[1]和蒼術內酯Ⅲ[2]。

千粒重：隨機抽取1 000粒種子，稱量，3次重復，取平均值。

發芽率：隨機抽取100粒種子，室溫下采用濾紙發芽，3次重復，取平均值。

大田出苗率為種質在大田播種后的出苗率。

根長、根直徑、單株質量：在采收期隨機抽取20株，測量根長、根直徑、單株質量，取平均值。

越冬保苗率為經受冬季冷害后，第2年返青苗比例。

株高為越冬后地上部分垂直地面高度。

莖干顏色：1代表綠色，2代表紫色。葉片形狀：1代表橢圓形，2代表狹長形。

1.3 數據統計

采用SPSS 19.0軟件和Excel 2019對數據進行主成分分析，應用隸屬函數法對20種黨參種質的12項品質相關指標進行綜合分析。以12項品質指標為依據，采用歐式距離平方作為樣品測度，對20種黨參進行聚類分析[3]。

2 結果與分析

2.1 不同種質黨參品質性狀

由表2可看出，黨參12項品質性狀均存在不同程度的變異情況，單株質量變異程度最大，變異系數達29.93%；蒼術內酯Ⅲ含量變異程度次之，變異系數為28.26%；發芽率、越冬保苗率、株高、莖干顏色種質間變異系數為18.14%～26.43%；千粒重、大田出苗率、根長、根直徑、葉片形狀種質間變異系數在3.94%～11.47%；浸出物變異程度最小，變異系數為3.62%。

表2 20種黨參種質各單項指標的原始數據

2.2 主成分分析

采用SPSS19.0分析軟件，根據不同黨參種質的12項品質指標測定結果標準化值的主成分分析，得到各個主成分的特征值、方差貢獻率和累計方差貢獻率。

為了避免量綱和數量級的影響，對12項品質指標數據進行標準化處理，將各指標數據轉化成均值為0、標準差為1的無量綱數據。標準化值為每個變量值與其平均值之差，再除以該變量的標準差。標準化值結果見表3，用各指標標準化值進行主成分分析。

表3 20種黨參種質各單項指標的標準化值

根據20種黨參種質12項指標標準化后的數據，求得各指標間的簡單相關系數。結果表明，各評價指標間均存在一定的相關關系，部分指標間的相關系數還達到了顯著或極顯著水平。從表4可見，提取公因子后，株高的共同度為0.911，即提取的公因子對變量種子生活力的方差做出了91.1%的貢獻。各變量的共同度均比較大，在0.385～0.911，平均為0.766，說明變量轉化為主成分時，保留了較多的信息。可見，主成分分析的效果較好，利用主成分分析的方法比較合理。

表4 20 種黨參種質各單項指標變量共同度

對12項單項指標標準化值進行主成分分析，結果見表5。前5個綜合指標的貢獻率分別為25.750%、16.864%、12.464%、12.352%、9.152%，代表了原來12項指標76.582%的信息。因此，SPSS統計分析時提取前5個主成分。第1主成分的特征值是3.090，方差貢獻率是25.750%，決定第1主成分大小的是葉片形狀、千粒重和浸出物，說明葉片形狀、千粒重越小、浸出物越高，黨參綜合質量越好。因浸出物與藥效成分有關，故稱第1主成分為藥效成分因子。第2主成分的特征值是2.024，方差貢獻率是16.864%，決定第2主成分大小的是莖干顏色、越冬保苗率、蒼術內酯Ⅲ，稱為抗性因子。第3主成分的特征值是1.496，方差貢獻率是12.464%，決定第3主成分大小的是根直徑數和單株質量，這2個指標都和黨參產量相關，故稱為產量因子。第4主成分的特征值是1.482，方差貢獻率是12.352%，決定第4主成分大小的是株高、越冬保苗率、大田出苗率，稱為出苗率因子。第5主成分的特征值是1.098，方差貢獻率是9.152%，決定第5主成分大小的是根長，稱為種子質量因子。

表5 各因子載荷矩陣、特征值、貢獻率與累計貢獻率

2.3 綜合評價

2.3.1 隸屬函數值法

根據黨參在綜合指標上表現出的綜合品質差異性，求出所有黨參綜合指標的隸屬函數值(表6)。計算方法：U=(U-Umin)/(Umax-Umin)[4]。式中，U為指標的實際測定值，Umax為指標測定的最大值，Umin為指標測定最小值。

2.3.2 綜合評價值D的計算方法

D值為各黨參種質用綜合指標評價所得的綜合評價值，D值越大，表明該黨參種質的綜合質量越好。根據各種質的D值(表6)可對各黨參種質進行綜合排序，排名前10位的是16號平順縣龍溪鎮下井村、17號威寧縣小海鎮松山村、5號平順縣龍溪鎮南小溝、12號平順縣西溝鄉申家坪村、15號威寧縣二塘鎮艾家坪村、1號平順縣龍溪鎮新城村、2號平順縣寺頭鄉寺頭村、20號平順縣青羊鎮、10號平順縣東寺頭鄉西灣村、14號貴州省畢節市威寧縣海拉鄉。

表6 20種黨參種質的綜合指標值、隸屬函數值和綜合評價值

結合綜合評價結果和20種黨參種質在田間的具體表現發現，綜合評價結果排在前7位的是16號平順縣龍溪鎮下井村、17號威寧縣小海鎮松山村、5號平順縣龍溪鎮南小溝、12號平順縣西溝鄉申家坪村、15號威寧縣二塘鎮艾家坪村、1號平順縣龍溪鎮新城村、2號平順縣寺頭鄉寺頭村，這些黨參在多數指標上優于其他種質。說明本研究的評價方法合理，結果可靠。

2.4 不同黨參種質的聚類分析

根據12項綜合品質相關指標對20種黨參種質進行了聚類分析，結果如圖1。依照聚類分析結果，20種黨參種質可分為5類。由主成分分析中篩選出的5個綜合品質較高的16號、17號、5號、12號、20號種質聚為Ⅴ類，15號種質單獨歸為Ⅳ類，10號種質單獨歸為Ⅲ類，2號黨參種質單獨歸為Ⅱ類，1號種質單獨歸為Ⅰ類。因此，平順縣龍溪鎮下井村、威寧縣小海鎮松山村、平順縣龍溪鎮南小溝、平順縣西溝鄉申家坪村、平順縣青羊鎮這5個種質可以作為長治地區黨參推廣的種質資源。

1～20為種質的編號，具體見表1。

3 小結與討論

隸屬函數分析法是模糊數學中的一種評價方法，對品種各個指標的隸屬值進行累加平均值，并進行品種間比較，消除因單方面指標反映的片面性[5]。本實驗在主成分分析的基礎上進行隸屬函數分析，使實驗結果更加可靠。通過主成分分析將黨參12個綜合品質性狀指標歸納成藥效成分因子、出苗率因子、抗性因子、產量因子、種子質量因子5個主成分，其累積貢獻率是76.582%，其中貢獻率最高的為浸出物，說明浸出物是黨參品質的重要指標。根據各品種的每一個綜合指標值與相應的隸屬函數值進行綜合評價，得出20種黨參種質的綜合質量排序。20個黨參綜合品質綜合分值D的排列順序可客觀反映各黨參種質在長治地區種植的優劣程度。黨參綜合品質評價結果排序前10位的黨參是：16號潞黨參(產自平順縣龍溪鎮下井村)、17號潞黨參(產自威寧縣小海鎮松山村)、5號潞黨參(產自平順縣龍溪鎮南小溝)、12號潞黨參(產自平順縣西溝鄉申家坪村)、15號川黨參(產自威寧縣二塘鎮艾家坪村)、1號潞黨參(產自平順縣龍溪鎮新城村)、2號潞黨參(產自平順縣寺頭鄉寺頭村)、20號潞黨參(產自平順縣青羊鎮)、10號潞黨參(產自平順縣東寺頭鄉西灣村)、14號川黨參(產自貴州省畢節市威寧縣海拉鄉)。

依照聚類分析結果，20種黨參種質可分為5類。由主成分分析中選出的5個綜合品質較高的16號、17號、5號、12號、20號種質聚為Ⅴ類，15號種質單獨歸為Ⅳ類，10號種質單獨歸為Ⅲ類，2號黨參種質單獨歸為Ⅱ類，1號種質單獨歸為Ⅰ類。推薦將平順縣龍溪鎮下井村、威寧縣小海鎮松山村、平順縣龍溪鎮南小溝、平順縣西溝鄉申家坪村、平順縣青羊鎮這5個種質作為長治地區黨參推廣的種質資源。