不同种源多花黄精农艺性状及药用有效成分的差异

王旭军，张玉荣，彭翠英，吴媛媛，徐庆国，梁军生*

不同种源多花黄精农艺性状及药用有效成分的差异

王旭军1,2，张玉荣1,2，彭翠英1,2，吴媛媛3，徐庆国3，梁军生1,2*

(1.湖南省林业科学院，湖南 长沙 410004；2.湖南省林下特色生物资源培育与利用工程技术研究中心，湖南 长沙 410004；3.湖南农业大学农学院，湖南 长沙 410128)

以18个多花黄精种源为材料，研究不同种源多花黄精的农艺性状和药用有效成分的差异。结果表明：除根茎长外，不同种源多花黄精的株高、地径等农艺性状及其根茎多糖含量差异均达到显著或极显著水平；不同种源多花黄精的株高、地径、叶面积与其根茎长、根茎粗、根茎鲜质量均呈正相关，根茎多糖含量与株高、地径、根茎粗均呈负相关；多花黄精不同种源间没有明显的地理变异模式；除株高外，多花黄精不同种源的其他农艺性状与药用有效成分含量的遗传方差均小于其环境方差，遗传变异系数也均小于其环境变异系数；除株高和根茎多糖含量外，其他性状的遗传力均比较低；运用隶属函数法综合筛选出石门壶瓶山、沅陵火场、安化仙溪、溆浦低庄和恩施咸丰等5个多花黄精优良种源。

多花黄精；种源；农艺性状；药用有效成分；遗传变异；隶属函数法

1　试验地概况

试验地位于湖南省林业科学院杜家冲试验林场(113°01′30′′E，28°06′40′′N)，海拔高度60~80 m。气候为典型的亚热带大陆性季风气候，年均气温17.2 ℃，年均降水量1 411.4 mm，全年无霜期272 d。土壤的成土母岩为第四纪网纹层母质，土壤为地带性第四纪红壤，土层深厚，砾石含量较多，pH值4.5~5.5。试验地林为枫香、木荷成熟混交林，郁闭度为0.8～0.9。

2　材料与方法

2.1　材料

18个野生多花黄精种源列于表1。2015年10月，每个种源采集25 kg根茎种苗。常规管理。

表1　供试多花黄精种源的地理和气候因子

2.2　方法

于2017年6月初(多花黄精生长比较旺盛时期)，在每个种源内随机选取生长良好、长势基本一致的30株定点定株标记，并调查其地上部生长性状和叶片形态性状。2017年10月，多花黄精地上部分枯萎后，挖取多花黄精根茎，调查和测定其根茎长、根茎粗、根茎鲜质量和根茎多糖含量等。分别以直尺和游标卡尺测定株高和地径；以LI–3000C叶面积仪测定叶长、叶宽、叶长宽比和叶面积；采用10片叶片叠加测定法测量叶厚；分别用直尺和游标卡尺测定根茎长和根茎粗(须根除外)，其中，根茎粗为每节根茎膨起最大处的直径值与最小处的直径值的平均值；洗净根茎，吸干表面水分，用百分之一的电子天平称其鲜质量；参考文献[2]的方法测定根茎多糖含量。

2.3　数据处理

运用Excel 2016进行数据处理；运用SPSS 22.0进行方差分析与相关性分析；各遗传参数的计算和隶属函数法分析分别参照文献[31]和[32]进行。

3　结果与分析

3.1　不同种源多花黄精农艺性状及药用有效成分的方差分析

由表2可以看出，除根茎长外，多花黄精的株高、地径等农艺性状及根茎多糖含量在不同种源间均达到显著或极显著差异，说明多花黄精不同种源间蕴藏着丰富的遗传变异，存在着较大的优良种源选择潜力。

表2　多花黄精不同种源的农艺性状及药用有效成分的方差

3.2　不同种源多花黄精农艺性状的差异

3.2.1不同种源多花黄精生长性状的差异

由表3可以看出，多花黄精的平均株高达106.80 cm，变异系数为17.34%，说明多花黄精不同种源间株高变异较大；但从种源内变异系数来看，变异系数超过10%的种源只有永顺石堤、松桃盘石和黎平九潮3个种源，而其他种源株高的变异系数均低于10%，说明多花黄精同一种源内不同单株的株高比较一致；不同种源间进行比较，株高最高的为多溆浦低庄种源，平均株高达135.85 cm，其后依次为沅陵火场和石门壶瓶山种源，株高分别达133.62 cm和130.50 cm，3个种源的株高差异未达显著水平，说明这些种源不仅株高生长优势明显，且整齐性高，生长比较稳定。株高最矮的为花垣岩头种源，为73.28 cm，仅达溆浦低庄种源的53.49%；与花垣岩头种源株高相近的有泸溪洗溪种源，株高为74.58 cm。多重比较结果表明，花垣岩头与泸溪洗溪种源的株高差异未达显著水平，但它们与溆浦低庄、沅陵火场和石门壶瓶山等种源的株高差异均达到极显著水平。

当前新能源汽车发动机所使用的传感器主要包括以下三种：加速度传感器、位移型传感器及应变片传感器。在进行传感器的粘贴时，维修人员应先深入了解传感器的类型，随后对应力危险截面进行估计，并依估计结果确定传感器的粘贴位置与方向，并严格依相关规范完成粘贴操作。

由表3还可以看出，多花黄精的地径平均值为7.56 mm，其变异系数为15.60%，说明多花黄精不同种源的地径生长变异较大，其中，地径较粗的种源为保靖野竹坪和沅陵火场，分别为9.04 mm和9.01 mm，其变异系数分别为3.77%和1.94%，说明这2个种源的植株不仅地径粗，而且单株间生长比较整齐；地径生长较粗的种源还有石门壶瓶山、溆浦低庄、黎平九潮、吉首乾州等。多重比较结果表明，这些种源间的地径差异均未达显著水平。地径最细的种源为花垣岩头，为5.32 mm，仅为保靖野竹坪的58.85%，且其变异系数仅为4.05%，说明多花黄精花垣岩头种源的地径虽然比较细，但比较整齐。

表3　不同种源多花黄精的株高和地径多重比较结果

同列不同大、小写字母分别表示差异极显著(＜0.01)和差异显著(＜0.05)。

3.2.2多花黄精不同种源叶片形态性状的差异

由表4可以看出，多花黄精不同种源的叶长、叶宽、叶长宽比、叶面积和叶厚等形态性状均存在不同程度的差异，且不同性状的变异系数平均值为10.31%～15.27%，均大于10%，变异系数从大到小依次为叶长宽比(15.27%)、叶面积(15.15%)、叶宽(11.81%)、叶厚(11.45%)、叶长(10.31%)，说明多花黄精的叶片各形态性状均容易受环境条件的影响；叶片长度变异小于其叶片宽度变异，表明多花黄精的叶片横向宽窄变异比纵向的长短变异更丰富，反映出其叶片在长宽性状方面由细长形到宽幅形的变化趋势。

表4　多花黄精不同种源叶片的形态性状

同列不同大、小写字母分别表示差异极显著(＜0.01)和差异显著(＜0.05)。

如表４所示，石门壶瓶山、安化仙溪、沅陵火场和恩施咸丰等种源的单叶面积均大于70 cm2，与除吉首乾州、怀化中方种源之外的其他种源均达到显著或极显著差异，这意味着上述4个多花黄精种源可能具有较大的生产潜力。

3.2.3多花黄精不同种源根茎生长性状的差异

多花黄精以根茎入药和食用，根部性状决定其品质。由表5可看出，多花黄精的单株根茎长、根茎粗和根茎鲜质量平均值分别为11.90 cm、24.05 mm和60.36 g，且其变异系数分别为29.89%、25.87%和48.82%，均超过10%，说明多花黄精根茎性状的生长受环境影响较大，可通过改善栽培措施提高根茎产量。根茎最长(17.12 cm)的种源为黎平九潮，变异系数高达67.02%；安化仙溪和泸溪洗溪的根茎也较长，分别为16.43 cm和13.67 cm，其变异系数分别为2.46%和2.11%，说明这2个多花黄精种源的根茎不仅较长，且单株间的差异较小；溆浦低庄种源的根茎最短(9.33 cm)，仅为黎平九潮种源的54.50%，但溆浦低庄的根茎最粗(33.05 mm)，说明溆浦低庄种源的根茎短而粗；石门壶瓶山种源的根茎较粗，达32.10 mm，花垣岩头种源的根茎粗最小，仅为17.64 mm。单株根茎鲜质量最大的为安化仙溪种源，达100.51 g；其后依次为沅陵大合坪、沅陵火场和石门壶瓶山种源，分别为91.45、89.40、84.88 g，与安化仙溪种源的均无显著差异；花垣岩头种源的单株根茎鲜质量最小(24.00 g)，仅为安化仙溪种源的23.88%。

表5　多花黄精不同种源根茎的生长性状及药用有效成分

同列不同大、小写字母分别表示差异极显著(＜0.01)和差异显著(＜0.05)。

3.2.4多花黄精不同种源根茎药用有效成分含量的差异

黄精多糖的含量是控制黄精药材质量的主要指标。《中国药典》规定，按干燥品计算，以无水葡萄糖(C6H12O6)计，黄精多糖不得少于7.0%[2]。由表5可以看出，多花黄精的根茎多糖含量明显大于7%，所有种源根茎多糖含量的平均值为11.78%，其变异系数高达17.52%，说明在不同种源间进行选择育种也是非常必要的。另外，多花黄精干燥根茎多糖含量最高的种源为泸溪洗溪，为17.68%，其后依次为永顺石堤和沅陵火场，分别为14.95%和13.83%，且与泸溪洗溪种源的多糖含量均达极显著差异；多糖含量最低(9.56%)的种源为沅陵大合坪，仅为泸溪洗溪的54.07%；除恩施咸丰、沅陵大合坪、怀化中方和龙山里耶种源的变异系数超过10%外，其他种源的变异系数均低于10%，泸溪洗溪和永顺石堤种源的变异系数仅为1.70%和1.76%，说明多花黄精同一种源的多糖含量变化较稳定，其优良单株选择的潜力较小。

3.2.5多花黄精农艺性状及药用有效成分的相关分析

由表6可以看出，多花黄精的株高与地径呈极显著正相关，株高、地径分别与根茎长、根茎粗和根茎鲜质量均呈正相关，但均未达到显著水平；多花黄精的叶面积与株高、地径均呈极显著正相关，与根茎鲜质量呈显著正相关，与根茎长、根茎粗呈正相关，说明可以利用叶面积对高产多花黄精优良种源进行初步选择；但多花黄精的根茎多糖含量与株高、地径、根茎粗均呈负相关，与根茎长、根茎鲜质量仅呈微弱的正相关，这意味着多花黄精生长得越快，其合成的药用有效成分含量可能越少；因此，要选育出生物量大、药用有效成分含量高的多花黄精种源比较困难。

表6　多花黄精农艺性状及多糖含量的相关系数

“**” “*”分别表示极显著相关(<0.01)和显著相关(<0.05)。

3.2.6多花黄精的农艺性状和药用有效成分含量与地理和气候因子的相关分析

由表7可以看出，多花黄精的株高、地径、根茎长、根茎粗、根茎鲜质量及根茎多糖含量与经度、纬度、海拔高度等均未达显著水平，说明多花黄精没有明显的地理变异模式。除多花黄精的叶宽、叶面积与年降水量，根茎鲜质量与无霜期、≥10 ℃积温，叶厚与≥10 ℃积温均呈显著或极显著相关外，多花黄精其他农艺性状与各气候因子的相关性均未达显著水平，这也进一步说明了多花黄精种源地理变异模式不明显，对多花黄精产量影响最大的气候因子可能与积温有关，但有待进一步研究。

表7　多花黄精农艺性状和多糖含量与地理和气候因子的相关系数

“**” “*”分别表示极显著相关(<0.01)和显著相关(<0.05)。

3.2.7多花黄精农艺性状及药用有效成分含量的遗传变异分析

由表8可以看出，除株高外，多花黄精其他农艺性状与根茎多糖含量的遗传方差均小于其环境方差，遗传方差分量所占百分比少，说明多花黄精农艺性状与药用有效成分含量在种源水平上受环境的影响很大，不能稳定地遗传。多花黄精株高、根茎多糖含量的广义遗传力分别为0.507 3和0.414 6，大于其他性状的广义遗传力，说明这2个性状能够比较稳定地遗传给后代，但其他性状的遗传力均比较低，受生态环境的影响比较大。

遗传变异系数是衡量群体性状遗传变异潜力的重要参数。遗传变异系数大，说明该群体遗传潜力大。除株高的遗传变异系数比环境变异系数稍大外，多花黄精其他性状的遗传变异系数均小于其环境变异系数，特别是根茎长、根茎粗和根茎鲜质量的环境变异系数分别高达98.289 3%、112.861 2%和981.972 1%，说明通过改善栽培措施，可大幅度提高多花黄精根茎的生物产量。

表8　多花黄精农艺性状及多糖含量的遗传变异分析结果

3.2.8多花黄精优良种源的选择

多花黄精优良种源的选择仅通过单一的指标通常难以完成，需采用多个指标才能比较全面、准确地反映不同种源的差异。与聚类分析和主成分分析法相比，隶属函数法可以较好地对不同生物学性状和品质性状进行综合评价，且方法简便[33–35]。考虑到多花黄精药用部位为其根茎，除了需要考虑其药用有效成分外，还必须考虑其生物产量，故根据相关分析结果，以株高、地径、叶面积、根茎长、根茎粗、根茎鲜质量和多糖含量为指标，对多花黄精不同种源进行隶属函数法评判。综合隶属度值越大，说明该种质资源的产量和品质综合评价越好。不同多花黄精种源的综合隶属度值如表9所示，根据综合隶属度值的排名位次，筛选出石门壶瓶山、沅陵火场、安化仙溪、溆浦低庄和恩施咸丰等5个表现较优的多花黄精种源。

表9　不同多花黄精种源隶属度值及排序

4　结论与讨论

本研究中，除根茎长外，多花黄精的株高、地径等农艺性状及药用有效成分根茎多糖含量在不同种源间均分别达到显著或极显著差异，说明多花黄精不同种源间蕴藏着丰富的遗传变异，存在着较大的优良种源选择潜力。相关分析表明：多花黄精的株高与地径呈极显著正相关；株高、地径与根茎长、根茎粗、根茎鲜质量均呈正相关，但均未达显著水平；多花黄精的叶面积与株高、地径均呈极显著正相关，与根茎鲜质量呈显著正相关，与根茎长、根茎粗呈正相关，这说明可以利用叶面积对高产多花黄精进行优良种源的初步选择；多花黄精根茎多糖含量与株高、地径、根茎粗均呈负相关，与根茎长、根茎鲜质量仅呈微弱的正相关，这意味着多花黄精生长得越快，其合成的药用有效成分含量可能越少；因此，要选育出生物量大、药用有效成分含量高的多花黄精优良种源比较困难。

本研究中，除株高外，多花黄精的其他农艺性状与药用有效成分含量的遗传方差均小于其环境方差，遗传方差分量所占百分比少。株高、根茎多糖含量的广义遗传力分别为0.507 3和0.414 6，说明这2个性状受到中等程度以上的遗传控制，能够比较稳定地遗传给后代；其他性状遗传力均较低，特别是根茎长、根茎粗和根茎鲜质量的环境变异系数分别高达98.289 3%、112.861 2%和981.972 1%，说明多花黄精农艺性状的变异受生态环境的影响比较大，这也说明通过改良栽培措施，可大幅度提高多花黄精根茎生物产量。

考虑到多花黄精药用部位为其根茎，除了需要考虑其药用有效成分外，还必须考虑其生物产量。本研究中，以株高、地径、叶面积、根茎长、根茎粗、根茎鲜质量和多糖含量为指标，对多花黄精不同种源进行隶属函数法评判，根据综合隶属度值的排名位次，筛选出表现较优的5个多花黄精种源，即石门壶瓶山、沅陵火场、安化仙溪、溆浦低庄和恩施咸丰，下一步可对其进行研究利用。

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Analysis of agronomic characters and medicinal active ingredient ofwith different genetic variations

WANG Xujun1,2, ZHANG Yurong1,2, PENG Cuiying1,2, WU Yuanyuan3, XU Qingguo3, LIANG Junsheng1,2*

(1.Hunan Academy of Forestry, Changsha, Hunan 410004, China; 2.Hunan Engineering Research Center for Cultivation and Utilization of Distinctive Bio–resources under Forest, Changsha, Hunan 410004, China; 3.College of Agronomy, Hunan Agricultural University, Changsha, Hunan 410128, China)

By use of 18 provenances as the experimental material, we investigated the genetic variation of different agronomic characters and medicinal active ingredient content ofat the provenance level. The results showed that: 1) Except for the length of rhizome, all other agronomic characters including the height, ground diameter and polysacchride content were highly different at the provenance level; 2) The height, ground diameter, leaf area had positive correlation with the length, width, fresh weight of rhizome, while, the polysacchride content showed negative correlation with height, ground diameter, and width of rhizome, and the different provenances showed no obvious geographical variation; 3) Except for the height, the genetic variance of all other agronomic characters were lower than the environmental variance, with the genetic variation coefficients of the agronomic characters lower than the environmental variation coefficients; 4) Only both height and polysacchride content were in moderate to higher genetic controlled; 5) Five superior provenances of Hupingshan, Huochang, Xianxi, Dizhuang and Xianfeng were selected by using membership function method.

Hua.; provenance; agronomic character; medicinal active ingredient content; genetic variation; membership function method

10.13331/j.cnki.jhau.2020.01.009

S567.239

A

1007-1032(2020)01-0053-10

2019–04–26

2019–06–09

湖南省科技创新平台与人才计划项目(2016TP2009)

王旭军(1971­—)，男，湖南双峰人，博士，副研究员，主要从事林下中药材良种选育与规范化栽培研究，xjwang0514@163.com；*

，梁军生，硕士，副研究员，主要从事资源植物高效利用研究，182524689@qq.com

王旭军，张玉荣，彭翠英，吴媛媛，徐庆国，梁军生．不同种源多花黄精农艺性状及药用有效成分的差异[J]．湖南农业大学学报(自然科学版)，2020，46(1)：53–62．

WANG X J, ZHANG Y R, PENG C Y, WU Y Y, XU Q G, LIANG J S. Analysis of agronomic characters and medicinal active ingredient ofwith different genetic variations[J]．Journal of Hunan Agricultural University(Natural Sciences), 2020, 46(1):53–62.

http://xb.hunau.edu.cn

责任编辑：毛友纯

英文编辑：柳正