濱海地區不同茶菊品種農藝性狀及有效成分綜合評價

丁丁， 鄭伶杰， 王紅寶， 鄭麗錦， 郭艷超

（1.河北省農林科學院濱海農業研究所，河北省鹽堿地綠化工程技術創新中心，河北 唐山 063299；2.河北省農林科學院石家莊果樹研究所，石家莊 050061； 3.河北省林業和草原技術推廣總站，石家莊 050081）

菊花（Chrysanthemum morifoliumRamat.）為菊科（Asteraceae）菊屬（ChrysanthemumLinn．）多年生草本植物[1]，其干燥頭狀花序是我國常用的大宗藥食同源藥材，有效成分主要為黃酮類化合物、揮發油成分、氨基酸及微量元素等，具有散風清熱、平肝明目、清熱解毒的功效[2]。茶菊是菊花中以茶用為主的品種，具有一定的觀賞和飲用價值。隨著人們生活水平的提高以及對生活質量的重視，茶用菊花因其芳香的氣味、優雅的外觀、清爽的口感和多重保健功能越來越受到消費者的認可，具有極大的發展潛力和推廣價值[3]。

菊花栽培歷史悠久，在我國分布廣泛，浙江、河南、安徽、湖北、江蘇、河北、四川、山東等省均有種植。按產地和加工方法不同，可分為毫菊、滁菊、貢菊、杭菊和懷菊，這些均收錄于2020 版《中華人民共和國藥典》[2]。除此之外，市場上流通的還有祁菊、川菊、金絲皇菊、婺源皇菊、皇菊等地方習用品種，多做茶用[4]。菊花為短日照植物，江浙地區雖為茶菊主產區，但高溫高濕的氣候導致茶菊早期營養生長過旺、病蟲害嚴重，生產質量不高。濱海地區氣溫偏低，光照充足，氣候更適宜菊花生長，且研究表明，濱海地區的輕度鹽漬化土壤更有利于作物營養成分的積累[5]。隨著國家健康大產業的蓬勃發展，茶用菊的種植規模在大幅增加，在濱海地區應用并發展茶用菊產業，既可以減少農作物用地之爭，還可以提高濱海鹽堿地利用效率，具有良好的經濟效益、社會效益和生態效益。菊花變異豐富，不同產地及栽培環境會影響菊花的植物學性狀[6]，造成植株、葉片及頭狀花序等相關性狀發生改變。因此，評價茶菊資源在濱海地區的栽培適應性是亟需解決的問題。目前，評價菊花資源的方法很多[7-9]，但基于濱海地區茶菊栽培適應性的研究較少。本研究引進10 個茶菊品種，參照GB/T 19557.19—2018《植物新品種特異性、一致性和穩定性測試指南 菊花》[10]對其植株、葉部、頭狀花序相關的13個農藝性狀及《中華人民共和國藥典》規定的3 個有效成分進行測定，利用相關分析、主成分分析結合隸屬函數法對其適應性及品質進行綜合評價，旨在篩選適宜濱海地區應用的茶菊品種，為濱海地區優質茶菊的栽培推廣、良種選育提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為10 個茶菊品種，2012 年以來引自河南省和北京市，詳細信息見表1。

表1 供試茶菊資源信息Table 1 Tea Chrysanthemum resource information

1.2 試驗地情況

試驗于2020年5月下旬在河北省農林科學院濱海農業研究所天旭試驗基地進行。該區地處39°25'13″N、118°50'03″E，屬暖溫帶半濕潤大陸季風氣候，具有光照充足、降水集中、四季寒暖干濕分明等特點[11]。年平均降水量636 mm，多年平均氣溫11.4 ℃，全年無霜期188 d。土壤類型為濱海鹽土，土壤全鹽含量在0.36%左右，pH 7.46~7.95，堿解氮和速效磷含量分別為84.19 和49.39 mg·kg-1，速效鉀含量為452.63 mg·kg-1，有機質含量為14.28 g·kg-1。

1.3 試驗設計

2020 年5 月，對供試茶菊品種剪取生長一致的頂芽進行扦插育苗，扦插基質為草炭和蛭石按體積比1∶1 混合而成，待扦插苗生根后定植。采用起壟寬畦高栽模式進行定植，壟寬120 cm，壟高30 cm，壟間距50 cm，每壟栽植2 行，株行距為50 cm×50 cm，壟面鋪設2 行滴灌管，覆防草布，每品種設置3次重復，試驗期間進行常規水肥管理。

1.4 指標測定

1.4.1 性狀觀察與測試 在現蕾期調查植株和葉部性狀，在盛花期即群體70%植株開花時調查花部性狀，調查及測定方法參照GB/T 19557.19—2018《植物新品種特異性、一致性和穩定性測試指南菊花》[10]。結合市場和生產實際需要，選擇株高、莖粗、冠幅、葉長、葉寬、葉重、單花鮮重、單花干重、花徑、花瓣層數、花瓣數、外輪瓣長和外輪瓣寬共13個性狀進行測定，每個品種隨機選擇10株進行測量與記錄，取平均值[12]。

1.4.2 綠原酸、木犀草苷和3，5-O-二咖啡酰基奎寧酸含量的測定 菊花有效成分含量測定參照2020 版《中華人民共和國藥典》[2]方法并稍作改動。

高效液相色譜 (high performance liquid chromatography，HPLC)條 件： Dikma C18 色 譜 柱（4.6 mm×250 nm，5 μm）；流 動 相 A（甲 醇）∶B（0.2%的磷酸水溶液）=45%∶55%，洗脫時間0~14 min；流速1 mL·min-1；柱溫30 ℃；檢測波長348 nm；進樣量4 μL。

混合對照品溶液制備：精密稱取綠原酸對照品、木犀草苷對照品、3,5-O-二咖啡酰基奎寧酸對照品適量，加70%的甲醇制成每1 mL 含綠原酸35 μg、木犀草苷25 μg、3,5-O-二咖啡酰基奎寧酸80 μg的混合溶液。

供試品溶液制備：在盛花期采集菊花頭狀花序，烘干磨粉，稱取一定質量茶菊粉末（過1 號篩），加入70%乙醇，料液比（g·mL-1）為1∶100，稱定質量，超聲處理40 min，冷卻至室溫，精密稱量后用70% 甲醇補足減失的質量，搖勻，8 000 r·min-1離心15 min，取上清液，0.45 μm 微孔濾膜濾過，取濾液即得樣品溶液。

標準曲線繪制：分別精密吸取稀釋成不同水平的混合對照品溶液4 μL，進樣分析，重復3 次。以對照品溶液的質量濃度為橫坐標（X），峰面積（Y）為縱坐標進行線性回歸，繪制標準曲線，得到回歸方程。

1.5 數據處理與分析

利用Excel 2016 統計茶菊各項農藝性狀的測量值以及平均值。利用SPSS 22.0 軟件進行單因素方差分析、相關分析以及主成分分析，結合隸屬函數法對不同茶菊品種在濱海地區的生態適應性和品質進行綜合評價。

采用最大方差法提取主成分，提取標準為主成分特征值大于1，累計貢獻率達85%以上。根據各指標的系數評估各品種的主成分得分。隸屬函數值、權重、綜合評價值參照下列公式計算[13-14]。

式中，Xj表示第j個因子的得分值，Xmin表示第j個因子得分的最小值，Xmax表示第j個因子得分的最大值；Wj表示第j個公因子在所有公因子中的重要程度即權重，Pj為各品種第j個公因子的貢獻率；D值為不同茶菊品種各項指標隸屬函數值累加所得的綜合評價值。

2 結果與分析

2.1 不同茶菊品種植株和葉部相關性狀比較

對10 個茶菊品種的株高、莖粗、冠幅、葉長、葉寬和葉重等數量性狀進行統計分析，結果（表2）表明，各性狀之間存在差異且變異豐富。其中，葉重的變異系數最高，為53.49%；其次為葉寬、葉長和株高，變異系數分別為29.34%、27.78%和25.54%；冠幅和莖粗的變異系數最低，分別為20.12%和20.02%。由此可見，葉部相關性狀較植株相關性狀變異更豐富。由表2 還可以看出，‘曉起皇菊’和‘貢黃菊’的株高均顯著高于其他品種；‘金絲皇菊’的莖粗最大，其次為‘玉臺1 號’和‘貢黃菊’，這3 個品種間差異不顯著，‘金絲皇菊’莖粗顯著高于其余品種；‘黃金菊’的冠幅顯著高于其他品種，‘曉起皇菊’和‘貢黃菊’次之；‘金絲皇菊’的葉長和葉寬均高于其他品種，葉重顯著高于其他品種。

表2 不同茶菊品種植株和葉部相關性狀Table 2 Traits related to plant and leaf of different tea Chrysanthemum varieties

2.2 不同茶菊品種頭狀花序相關性狀比較

對10 個茶菊品種的單花鮮重、單花干重、花徑、花瓣層數、花瓣數、外輪瓣長和外輪瓣寬等頭狀花序相關性狀進行統計分析，結果（表3）表明，各性狀之間存在差異且變異豐富。其中，單花鮮重和單花干重的變異系數較高，分別為65.87%和49.84%；其次為花瓣層數和花瓣數，變異系數分別為41.62%和39.50%；花徑的變異數最小，為21.27%。由表3 還可以看出，‘金絲皇菊’的單花鮮重、單花干重、花徑和外輪瓣長均顯著高于其他品種；‘貢黃菊’的花瓣層數最多，其次為‘曉起皇菊’，二者之間無顯著差異，但均顯著高于其他品種；‘貢黃菊’的花瓣數最多，其次為‘曉起皇菊’和‘貢白菊’，三者間無顯著差異，但‘貢黃菊’和‘曉起皇菊’花瓣數均顯著高于其他品種；‘貢白菊’的外輪瓣寬顯著高于其他品種。

表3 不同茶菊品種頭狀花序相關性狀Table 3 Traits related to flower morphology of different tea Chrysanthemum varieties

2.3 不同茶菊品種綠原酸、3，5-O-二咖啡酰基奎寧酸和木犀草苷含量比較分析

對10 個茶菊品種的綠原酸、3,5-O-二咖啡酰基奎寧酸和木犀草苷含量進行測定分析，結果（表4）表明，綠原酸含量最高的品種為‘貢黃菊’，達1.32%，其次為‘玉臺1 號’‘黃金托桂’和‘藕粉托桂’，綠原酸含量分別為1.20%、1.19% 和1.16%，‘金絲皇菊’綠原酸含量最低，僅為0.55%；‘貢黃菊’的3,5-O-二咖啡酰基奎寧酸含量最高，為2.24%，其次為‘玉臺1 號’和‘乳荷’，含量分別為1.94%和1.82%，‘黃金菊’的3,5-O-二咖啡酰基奎寧酸含量最低，僅為0.67%；木犀草苷含量最高的品種為‘貢黃菊’，達1.38%，其次為‘曉起皇菊’和‘金絲皇菊’，分別為0.67%和0.64%，‘貢白菊’的木犀草苷含量最低，僅為0.13%。

表4 不同茶菊品種的3種有效成分含量Table 4 Contents of 3 effective components of different tea Chrysanthemum varieties (%)

2.4 相關性分析

對不同茶菊品種的植株、葉部、頭狀花序相關的13 個農藝性狀和3 個有效成分進行相關性分析，結果（表5）表明，各性狀之間存在不同程度的相關性。株高與葉長呈顯著正相關；莖粗與葉長、葉寬和葉重呈極顯著正相關；冠幅與花徑呈顯著負相關；葉長、葉寬分別于與葉重呈極顯著正相關，與單花鮮重和花徑呈顯著正相關；葉寬與外輪瓣長呈顯著正相關；葉重與單花鮮重和花徑呈顯著正相關，與外輪瓣長呈極顯著正相關；單花鮮重與單花干重呈極顯著正相關，與花徑呈顯著正相關；花瓣層數與花瓣數呈極顯著正相關；綠原酸與3,5-O-二咖啡酰基奎寧酸呈顯著正相關。

表5 不同茶菊品種各指標之間的相關性Table 5 Correlation among traits of different tea Chrysanthemum varieties

2.5 主成分分析

主成分分析能以較少的主因子替代原始指標[15]。對10 個茶菊品種的16 個單項指標進行主成分分析，以“特征值>1”為標準，共提取了4個主成分，各主成分的貢獻率分別為41.609%、20.814%、14.307% 和14.043%，累 計 貢 獻 率 達90.772%，表明這4個獨立的綜合指標可以代替原來16個單項指標的大部分信息（表6）。

表6 茶菊品種各性狀的系數及貢獻率Table 6 Coefficient and contribution rate of various characters of tea chrysanthemum varieties

2.6 濱海地區不同茶菊品種的綜合評價

10 個不同茶菊品種的公因子得分值C(x)、隸屬函數值U(x)和綜合評價值D如表7 所示。經計算，4 個主成分的權重分別為0.458、0.229、0.158和0.155。D值的大小反映不同茶菊品種在濱海地區栽培應用的綜合品質表現，D值越大表明綜合品質越好。由表7 可以得出，‘貢黃菊’的D值最大，表明其綜合品質最好；其次為‘金絲皇菊’和‘曉起皇菊’；‘黃金菊’的D值最小，表明其綜合品質最差。

表7 不同茶菊品種綜合評價Table 7 Comprehensive score of different tea chrysanthemum varieties

3 討論

優質茶菊種質資源的發掘是栽培地區茶用菊花品種選育和品質改良的前提[16]。濱海地區鹽堿地分布廣泛且土壤鹽漬化程度不同，不同環境條件對茶菊生長和品質的影響不同[17]。因此，對不同茶菊種質資源在濱海地區栽培的生態適應性和品質評價十分必要。本研究通過對不同茶菊品種植株、葉部及頭狀花序相關的13 個農藝性狀的統計分析，發現各茶菊品種數量性狀之間存在不同程度的差異性，其中，性狀變異系數大于60%的1 個，為單花鮮重；大于40%的3 個，為葉重、單花干重和花瓣層數；大于30%的3 個，為花瓣數、外輪瓣長和外輪瓣寬；大于20%的6 個，為株高、莖粗、冠幅、葉長、葉寬和花徑，以上結果均表明茶菊各數量性狀變異豐富，且頭狀花序相關性狀發生變異的可能性高于株高、莖粗和葉片，與陳樂等[18]的研究結果一致。本研究通過對不同茶菊品種3 種有效成分的測定分析，發現‘貢黃菊’的綠原酸、3,5-O-二咖啡酰基奎寧酸和木犀草苷含量均最高，表明‘貢黃菊’在該地區栽培的藥用價值高于其他品種。2020 版《中華人民共和國藥典》[2]規定，菊花干燥品含綠原酸不得少于0.20%，含木犀草苷不得少于0.08%，含3,5-O-二咖啡酰基奎寧酸不得少于0.7%，本研究各茶菊品種綠原酸含量均大于0.20%，木犀草苷含量均大于0.08%，3,5-O-二咖啡酰基奎寧酸除‘黃金菊’外其余品種均符合要求。試驗地栽培環境和烘干方法都可能對菊花有效成分含量造成影響，本研究試驗地土壤全鹽含量在0.36%左右，推測可能是‘黃金菊’的耐鹽性較差，對3,5-O-二咖啡酰基奎寧酸含量造成了影響。

茶菊整個生長過程中，各農藝性狀和有效成分之間存在不同程度的相關性。本研究通過對不同茶菊品種植株、葉部、頭狀花序相關13 個農藝性狀和3 個有效成分進行相關性分析，發現各性狀之間存在不同程度的相關性。株高與葉長呈顯著正相關，莖粗與葉長、葉寬和葉重呈極顯著正相關，表明株高和莖粗與葉片之間存在促進作用，可能是莖的生長促進了葉片營養物質的輸送。冠幅與花徑呈顯著負相關，表明菊花營養生長和生殖生長之間存在競爭，這與西寧地區園林小菊資源的適應性評價研究結果一致[19]。葉長、葉寬分別與葉重呈極顯著正相關，與單花鮮重和花徑呈顯著正相關，其中葉寬與外輪瓣長呈顯著正相關；葉重與單花鮮重和花徑呈顯著正相關，與外輪瓣長呈極顯著正相關，表明葉片與花朵的生長之間存在促進作用，可能是葉片的光合作用促進花朵生長。本研究還發現綠原酸和3,5-O-二咖啡酰基奎寧酸呈顯著正相關，但有效成分指標均與農藝性狀無顯著相關，推測品種的有效成分含量可能是由品種本身特性決定。

由于茶菊各農藝性狀及有效成分等指標均存在差異，很難通過1 個或幾個指標對不同茶菊種質資源進行評價。主成分分析可以對復雜因子進行降維，將多個指標轉化為少量且互不影響的獨立因子，這幾個獨立因子能代表之前多個指標的大部分信息[20]。王啟璋等[19]對7 份園林小菊資源的表型性狀及生理生化指標進行測定，通過主成分分析和綜合評價篩選出適宜西寧地區引種栽培的品種。吳盼婷等[21]采用隸屬函數法對不同菊花品種幼苗的抗寒性和耐熱性進行了評價。由此表明，利用植物學性狀和有效成分指標通過合適的統計分析方法可篩選菊花優異種質資源。本研究通過對10 個不同茶菊品種的16 個單項指標進行主成分分析，以“特征值>1”為標準，提取到4個主成分，累計貢獻率達90.772%，表明這4 個獨立的綜合指標代替了原來16 個單項指標的大部分信息。同時結合隸屬函數法對10 個茶菊品種在濱海地區的適應性和品質進行評價排序，得出‘貢黃菊’的D值最大，適應性最強，綜合品質最好，其次為‘金絲皇菊’‘曉起皇菊’和‘玉臺1號’，‘黃金托桂’的D值最小，在該地區栽培適應性最差。研究結果可為濱海地區及其他相似類型區優質茶菊資源的栽培推廣和品種選育提供科學依據。