基于灰色关联分析方法评价当归不同栽培品种(品系)种子质量△

李硕，李敏，李成义，刘效瑞，马伟明，李越峰

(1.甘肃中医药大学，甘肃 兰州 730000；2.成都中医药大学，四川 成都 610751；3定西市农业科学研究院，甘肃 定西 743000)

·中药农业·

基于灰色关联分析方法评价当归不同栽培品种(品系)种子质量△

李硕1,2，李敏2*，李成义1，刘效瑞3，马伟明3，李越峰1

(1.甘肃中医药大学，甘肃 兰州 730000；2.成都中医药大学，四川 成都 610751；3定西市农业科学研究院，甘肃 定西 743000)

目的：依据灰色关联分析方法评价当归不同栽培品种(品系)种子质量，为当归优良品种种子质量的控制提供参考。方法：测定当归不同栽培品种(品系)种子千粒重、发芽率、种子活力及生理生化指标含量，采用灰色关联度法，以定义的相对关联度为测度，构建当归种子质量评价模型。结果：20份当归种子样品中，通过重离子辐照生物育种技术选育出的岷归3号、岷归4号种子质量最优；正常种子的检测指标均高于火药子；道地产区岷县的种子质量较其他产区优；吉林、安国市售种子不可使用。结论：本方法及模型可用于当归种子的质量评价。

当归；栽培品种；种子质量评价；灰色关联度法

当归为著名常用药材，素有“妇科要药”之称，来源于伞形科植物当归Angelicasinensis(Oliv.) Diels的干燥根，药用历史悠久。具有补血活血、调经止痛、润肠通便的功效。主要分布在甘肃、云南、四川、陕西、湖北、青海、贵州和西藏等省及自治区，尤其以甘肃岷县、漳县所产当归最为著名，习称“岷归”[1-2]。

近年来，国内外学者对当归药材的资源分布、化学成分、药理药效、质量控制进行了大量的研究[3-8]，为当归的开发利用奠定了基础，综合文献研究和实际现状，对当归种质的评价和种子质量控制相对较薄弱。在当归种植产地和市场调研发现，当归种子的质量参差不齐，没有较为规范的种子评价控制标准，严重影响了优良种苗的培育，最终影响药材质量。

目前关于中药种子质量评价的方法，多是借鉴农业种子检验规程，测定千粒重、发芽率、生活力等[9-10]。灰色关联分析是灰色理论的基本内容，灰色关联分析的基本思想是根据曲线间相似程度来判断因素间的关联程度[11]。近年来，灰色关联分析方法多用于农作物品种的综合评价，对中药材种子质量的综合评价应用鲜有报道[12-20]。

优良的种质是保证药材质量的前提，本文以不同栽培品种(品系)的当归种子为研究对象，为了客观、有效地评价当归种子的质量，笔者收集了当归道地产区岷县、漳县、渭源等地的当归种子以及吉林、河北安国市售种子进行对比，通过对样品千粒重、发芽率、种子活力及生理生化指标含量测定，并借助现代数学分析方法-灰色关联分析方法，以相对关联度为当归种子质量评价测度，构建评价当归种子质量的灰色关联分析模型，本研究为中药材种子综合质量评价提供一种新的思路和方法。

1 材料与仪器

1.1仪器 UV1102紫外分光光度计(上海天美科学仪器有限公司)；KQ-250高频数控超声波清洗仪(昆山市超声仪器有限公司)；BS224S分析天平(北京赛多利斯仪器系统有限公司)。

1.2试剂 甲硫氨酸(Met)、磷酸缓冲液、氮蓝四唑(NBT)、乙二胺四乙酸钠(EDTA-Na2)、核黄素、愈创木酚、过氧化氢。

1.3材料 7个当归不同栽培品种(品系)种子样品由定西市农业科学研究院刘效瑞团队提供，岷归1号、岷归2号、岷归5号、90-03、2000-01为系统选育品种(品系)；岷归3号、岷归4号为重离子辐照生物育种选育品种，经成都中医药大学李敏教授鉴定为当归Angelicasinensis(Oliv.) Diels的成熟种子，6个不同产地市售种子为2012年8月在各产区药材市场收集，样品来源见表1。

1.4数据来源 本研究所得千粒重、发芽率、种子活力参照农作物种子检验规程GB/T3543.4[21]；超氧物歧化酶(SOD)活性测定采用NBT(氮蓝四唑)光化还原法；过氧化物酶(POD)活性测定采用愈创木酚法，过氧化氢酶(CAT)采用紫外分光光度法[22]，数据结果见表2。

表1 当归种子来源

注：火药子为当归早抽薹所产种子

表2 不同栽培品种(品系)当归种子千粒重、发芽率、种子活力及生理生化指标含量

2 灰色关联度法

2.1参考序列的选择设有m个样品，每个样品有n项评价指标，由此组成评价单元序列{Xak}(a=1、2、3……m；k=1、2、3……n；本研究中m=30、n=4) 。

用灰色关联度作为评价测度时，应选择参考序列，一般应确定最优参考序列和最差参考序列。设最优参考序列为{Xsk}(k=1，2，3……n)，最差参考序列为{Xtk}(k=1，2，3……n)，其中最优参考序列的各项指标是m个样品对应指标的最大值，最差参考序列的各项指标是m个样品对应指标的最小值。

2.2原始数据规格化处理各评价指标间数据差异较大，测度单位不统一，应对原始数据进行规格化处理。规格化处理公式如下：

Yik=Xik/XK

(1)

(Yik为规格化处理后的数据，Xik为原始数据，XK为第n个样品第k个指标的均值)

2.3 关联系数的计算

2.3.1 相对于最优参考序列的关联系数计算公式为：

(2)

Δmin=min│Yik-Ysk │，Δmax=max│Yik-Ysk │

(i=1，2……m；k=1，2，……n；ρ为分辨系数，一般取值为0.5)。

2.3.2 相对于最差参考序列的关联系数计算公式为：

(3)

Δ′min=min│Yik-Ytk│，Δ′max=max│Yik-Ytk│

(i=1，2……m；k=1，2，……n；ρ为分辨系数，一般取值为0.5)。

2.4 关联度的计算

2.4.1 相对于最优参考序列的关联度为：

(4)

2.4.2 相对于最差参考序列的关联度为：

(5)

2.5定义并计算相对关联度相对于最优参考序列的关联度ri(s)越大，同时相对于最差参考序列的关联度ri(t)越小，表明所评价单元序列越理想。定义评价单元序列{Xik}相对于最优参考序列{Xsk}和最差参考序列{Xtk}的相对关联度为：

(6)

根据相对关联度的大小对评价单元序列进行排序，最终得到优劣评价结果。

3 建立评价当归种子质量的灰色关联度模式

3.1样品数据集的建立测定所收集当归不同栽培品种(品系)种子及不同产地市售当归种子样品的千粒重、发芽率、种子活力、超氧物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)含量，建立评价当归种子质量的灰色模式识别数据集，见表3。

3.2数据规格化处理将原始数据集按公式(1)进行规格化处理，结果见表4；并计算各评价单元序列相对最优(差) 参考序列的差值，结果见表5、表6。

3.3关联系数与关联度的计算依据公式(2)、(3)、(4)、(5)分别计算各评价单元相对于最优参考序列、最差参考序列的关联系数和关联度，结果见表7、表8。

3.4相对关联度的计算依据公式(6)计算各样品的相对关联度，并进行排序，确定当归种子质量名次，结果见表9。

表3 评价当归种子质量的灰色模式识别数据集

表4 原始数据规格化

表5 评价单元序列相对最优参考序列差值

表6 评价单元序列相对最差参考序列差值

表7 评价单元序列相对于最优参考序列的关联系数与关联度

表8 评价单元序列相对于最差参考序列的关联系数与关联度

表9 当归种子样品相对关联度质量排序名次

4 小结与讨论

本研究收集了同一产地7个不同栽培品种(品系)的当归种子，以及6个不同产地市售的商品当归种子，由实验结果可得出，通过重离子辐照生物育种技术选育出的岷归3号、岷归4号种子质量最优，其火药子的各项指标也相对较高；岷归2号(当地习称“绿茎当归”)、岷归1号(当地习称“紫茎当归”)的种子质量也较优；在市售当归种子中，道地产区岷县的种子质量最优；所有收集的正常种子其检测指标均高于火药子；吉林、安国市售种子经鉴定分别将东当归AngelicaacutilobaKitag.及重齿毛当归AngelicapubescensMaxim.f.biserrataShan et Yuan种子误当作当归Angelicasinensis(Oliv.) Diels种子出售，其质量与当归种子差别较大，不可作为当归种子使用。

目前对中药材的质量主要依据《中华人民共和国药典》进行控制，但优良的种质是决定药材质量的前提，近年对中药种子、种苗的质量虽逐渐得到关注和重视，但目前中药材种子、种苗的质量评价与控制工作相对滞后，如何建立一套客观、科学且适用于大部分中药材种子、种苗的质量评价体系是中药行业研究的重要内容。

灰色系统既包含已知信息，又包含未知信息，其灰色关联度模型对数据容量和概率分布没有严格要求，它只要求较少的原始数据，便可充分利用这些已知数据，去寻找体系中的规律性。近年来，灰色系统作为对模糊系统研究的有效手段已被广泛应用，但应用于对中药材的质量评价还较少见，对中药种子质量评价未见报道。本研究利用灰色系统，以定义的相对关联度为测度，建立评价当归种子质量的灰色关联分析模型，为中药种子质量控制与评价提供新的方法。

[1] 孙红梅.当归药材资源调查与品质特征的研究[D].中国医学科学院药用植物研究所，2010.

[2] 张宏意，罗连，余意，等.当归种质资源调查研究[J].中药材，2009，32(3)：335-337.

[3] 夏泉，张平，李绍平.当归的药理作用研究进展[J].时珍国医国药，2004，15(3)：164-166.

[4] Lee J G，Hsieh W T， Chen S U，et，al.Hematopoietic and myeloprotective activities of an acidic Angelica sinensispolysaccharide on human CD34+stem cells.Ethnopharmacology.2012，139：739-745.

[5] 段然，薛润光，李军，等.用HPLC-DAD的方法评价不同产地当归药材的质量[J].中国现代中药，2009，11(8)：27-29.

[6] 王亚丽，唐红霞，朱书强.甘肃不同产地当归的比较分类研究[J].中国中药杂志，2009，34(11)：1390-1394.

[7] 林梦感，杨义芳，李永辉.多糖抗肿瘤活性构效关系的研究进展[J].中草药，2007，38(6)：949-953.

[8] 葛月兰，段金廒，钱大玮，等.不同产地不同采收期当归挥发性成分动态积累评价及适宜采收期研究[J].药物分析杂志，2009，29(4)：517-523.

[9] 邱黛玉，李应东，蔺海明，等.当归种子质量标准研究[J].科技导报，2010，28(20)：82-86.

[10] 孙宁宁.党参种子检验方法及质量标准的研究制定[D].北京协和医学院，2012.

[11] 乔歌.基于灰色关联度模型的动物药材质量评价模式研究[D].辽宁中医药大学.2009.

[12] 杜刚，刘其宁，吴学英.DTOPSIS法和灰色关联度法在亚麻新品种综合评价中的应用比较[J].西南农业学报，2009，22(6)：1526-1531.

[13] 黄志勇.用关联分析法评价棉花区试品种[J].中国棉花，1995，22(11)：19-20.

[14] 刘春芳，罗湘宁，李冬.灰色关联度分析法在亚麻品种评价中的应用[J].中国油料，1997，19(1)：23-25.

[15] 曹雯梅，刘松涛，路红卫.灰色系统理论在小麦新品种综合评判中的应用[J].中国种业，2005(11)：47-49.

[16] 黄华康.用灰色关联度法福建省水稻区试品种的分析评估[J].中国农学通报，2005，21(12)：416-423.

[17] 王桂跃.应用灰色系统理论综合评估玉米新品种[J].种子，1998(1)：25-28.

[18] 王瑞，蒋梁材，张德发.灰色系统理论在油菜新品种综合评估中的应用[J].绵阳经济技术高等专科学校学报，1999，16(3)：27-30.

[19] 李峰，刘春丽，张振秋，等.灰色关联度分析法评价僵蚕药材质量研究[J].辽宁中医杂志，2011，38(2)：203-205.

[20] 李少泓，夏鹏飞，马肖，等.基于灰色关联分析方法评价当归药材质量[J].中药材，2012，35(11)：1742-1746.

[21] 中华人民共和国国家标准·农作物种子检验规程GB/T3543.4[S].北京：中国标准出版社，1995.

[22] 郑炳松.现代植物生理生化研究技术[M].北京：气象出版社，2006.

Study on Quality Evaluation of Different Varieties (strains) Seeds ofAngelicasinensisbyGreyIncidenceDegreeMethod

LI Shuo1,2，LI Min2*，LI Chengyi1，LIU Xiaorui3，MA Weiming3，LI Yuefeng1

(1.Gansu University of Traditional Chinese Medicine，Gansu 730000，China；2.Chengdu University of Traditional Chinese Medicine，Chengdu 610751，China；3.Dingxi Research Institute of Agricultural Sciences，Gansu 743000，China)

Objective：To evaluate the quality of seeds of different varieties (strains) ofAngelicasinensisby grey incidence degree method for controlling seed quality ofA.sinensis.Methods：Thousand seed weight，germination rate，seed vigor and physiological and biochemical indexes ofA.sinensisof different cultivars were determined，evaluation model of seed quality was built by gray correlation method and the relative correlation.Results：The seed quality of Mingui 3 and Mingui 4 bred by heavy ion irradiation of biological breeding techniques were the best.Normal seed detection index was higher than that of seed after bolting.The quality of the seeds from Min county of genuine producing area was better than that of seed from other regions.Commercial seeds sold in Jilin and Anguo could not be used.Conclusion：Grey incidence degree method and the model can be used to evaluate the quality of Seeds ofA.sinensis.

Angelicasinensis；cultivars；seed quality evaluation；grey incidence degree method

10.13313/j.issn.1673-4890.2015.8.014

2015-01-16)

2012年度甘肃省自然科学研究基金计划项目(1212RJZA080)；2009甘肃省中药材产业科技攻关项目(GYC09-13)

*

李敏，教授，研究方向：中药品质评价、GAP研究、资源开发；E-mail：028limin@163.com