20种党参种质综合品质评价

肖淑贤，侯沁文，蔡子平，蔺海明，胡利峰，李飞鹤，王玉龙*，赵艳

(1.山西振东道地药材开发有限公司，山西 长治 047100；2.长治学院，山西 长治 047100;3.甘肃省农业科学院 中药材研究所，甘肃 兰州 730070；4.山西振东制药股份有限公司，山西 长治 047100)

目前，野生党参资源逐渐减少，栽培党参占据主导地位，乱用农药和壮根灵造成党参品质下降。人工种植药材是解决药材资源匮乏的必然选择。自2017年起，本课题组有针对性地搜集了流通于药材市场的20种党参种质资源，并引种至山西省平顺县种植基地种植，期望筛选出适合山西省平顺县种植的党参种质。2018年，20份党参种质在基地定植1 a，经过统一的栽培管理，大田出苗率、越冬适应情况和收获后药效部位的性状、药效成分的含量，以及种植后采收的种子千粒重、发芽率等均有差异。单一评价系统不能体现某一党参种质的总体品质，故需对20种不同党参种质进行综合品质评价。选取和党参综合品质相关的12个指标：种子千粒重和发芽率，大田出苗率、根长、根直径、单株质量、越冬保苗率、株高、茎干颜色、叶片形状、浸出物、苍术内酯Ⅲ进行综合评价。通过主成分分析和隶属函数分析法，对20种党参种质的12个相关指标进行综合评价，并对其综合品质进行排序，为选择适合长治地区种植的优良党参种质提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试20份党参材料来自山西和贵州产地，材料来源与编号见表1。所有种质种植于长治市平顺县中药材种植基地。

表1 20种党参种质的基原与产地

1.2 指标测定

2018年3月28日在山西平顺县中药材种植基地定植20个不同产地的1年生党参种苗，记录大田出苗率、茎干颜色、叶片形状；于9月13日采收党参种子，测千粒重和发芽率；10月10日采收党参根条，记录根长、根直径、单株质量；越冬后测定保苗率、株高，按照药典标准检测浸出物[1]和苍术内酯Ⅲ[2]。

千粒重：随机抽取1 000粒种子，称量，3次重复，取平均值。

发芽率：随机抽取100粒种子，室温下采用滤纸发芽，3次重复，取平均值。

大田出苗率为种质在大田播种后的出苗率。

根长、根直径、单株质量：在采收期随机抽取20株，测量根长、根直径、单株质量，取平均值。

越冬保苗率为经受冬季冷害后，第2年返青苗比例。

株高为越冬后地上部分垂直地面高度。

茎干颜色：1代表绿色，2代表紫色。叶片形状：1代表椭圆形，2代表狭长形。

1.3 数据统计

采用SPSS 19.0软件和Excel 2019对数据进行主成分分析，应用隶属函数法对20种党参种质的12项品质相关指标进行综合分析。以12项品质指标为依据，采用欧式距离平方作为样品测度，对20种党参进行聚类分析[3]。

2 结果与分析

2.1 不同种质党参品质性状

由表2可看出，党参12项品质性状均存在不同程度的变异情况，单株质量变异程度最大，变异系数达29.93%；苍术内酯Ⅲ含量变异程度次之，变异系数为28.26%；发芽率、越冬保苗率、株高、茎干颜色种质间变异系数为18.14%～26.43%；千粒重、大田出苗率、根长、根直径、叶片形状种质间变异系数在3.94%～11.47%；浸出物变异程度最小，变异系数为3.62%。

表2 20种党参种质各单项指标的原始数据

2.2 主成分分析

采用SPSS19.0分析软件，根据不同党参种质的12项品质指标测定结果标准化值的主成分分析，得到各个主成分的特征值、方差贡献率和累计方差贡献率。

为了避免量纲和数量级的影响，对12项品质指标数据进行标准化处理，将各指标数据转化成均值为0、标准差为1的无量纲数据。标准化值为每个变量值与其平均值之差，再除以该变量的标准差。标准化值结果见表3，用各指标标准化值进行主成分分析。

表3 20种党参种质各单项指标的标准化值

根据20种党参种质12项指标标准化后的数据，求得各指标间的简单相关系数。结果表明，各评价指标间均存在一定的相关关系，部分指标间的相关系数还达到了显著或极显著水平。从表4可见，提取公因子后，株高的共同度为0.911，即提取的公因子对变量种子生活力的方差做出了91.1%的贡献。各变量的共同度均比较大，在0.385～0.911，平均为0.766，说明变量转化为主成分时，保留了较多的信息。可见，主成分分析的效果较好，利用主成分分析的方法比较合理。

表4 20 种党参种质各单项指标变量共同度

对12项单项指标标准化值进行主成分分析，结果见表5。前5个综合指标的贡献率分别为25.750%、16.864%、12.464%、12.352%、9.152%，代表了原来12项指标76.582%的信息。因此，SPSS统计分析时提取前5个主成分。第1主成分的特征值是3.090，方差贡献率是25.750%，决定第1主成分大小的是叶片形状、千粒重和浸出物，说明叶片形状、千粒重越小、浸出物越高，党参综合质量越好。因浸出物与药效成分有关，故称第1主成分为药效成分因子。第2主成分的特征值是2.024，方差贡献率是16.864%，决定第2主成分大小的是茎干颜色、越冬保苗率、苍术内酯Ⅲ，称为抗性因子。第3主成分的特征值是1.496，方差贡献率是12.464%，决定第3主成分大小的是根直径数和单株质量，这2个指标都和党参产量相关，故称为产量因子。第4主成分的特征值是1.482，方差贡献率是12.352%，决定第4主成分大小的是株高、越冬保苗率、大田出苗率，称为出苗率因子。第5主成分的特征值是1.098，方差贡献率是9.152%，决定第5主成分大小的是根长，称为种子质量因子。

表5 各因子载荷矩阵、特征值、贡献率与累计贡献率

2.3 综合评价

2.3.1 隶属函数值法

根据党参在综合指标上表现出的综合品质差异性，求出所有党参综合指标的隶属函数值(表6)。计算方法：U=(U-Umin)/(Umax-Umin)[4]。式中，U为指标的实际测定值，Umax为指标测定的最大值，Umin为指标测定最小值。

2.3.2 综合评价值D的计算方法

D值为各党参种质用综合指标评价所得的综合评价值，D值越大，表明该党参种质的综合质量越好。根据各种质的D值(表6)可对各党参种质进行综合排序，排名前10位的是16号平顺县龙溪镇下井村、17号威宁县小海镇松山村、5号平顺县龙溪镇南小沟、12号平顺县西沟乡申家坪村、15号威宁县二塘镇艾家坪村、1号平顺县龙溪镇新城村、2号平顺县寺头乡寺头村、20号平顺县青羊镇、10号平顺县东寺头乡西湾村、14号贵州省毕节市威宁县海拉乡。

表6 20种党参种质的综合指标值、隶属函数值和综合评价值

结合综合评价结果和20种党参种质在田间的具体表现发现，综合评价结果排在前7位的是16号平顺县龙溪镇下井村、17号威宁县小海镇松山村、5号平顺县龙溪镇南小沟、12号平顺县西沟乡申家坪村、15号威宁县二塘镇艾家坪村、1号平顺县龙溪镇新城村、2号平顺县寺头乡寺头村，这些党参在多数指标上优于其他种质。说明本研究的评价方法合理，结果可靠。

2.4 不同党参种质的聚类分析

根据12项综合品质相关指标对20种党参种质进行了聚类分析，结果如图1。依照聚类分析结果，20种党参种质可分为5类。由主成分分析中筛选出的5个综合品质较高的16号、17号、5号、12号、20号种质聚为Ⅴ类，15号种质单独归为Ⅳ类，10号种质单独归为Ⅲ类，2号党参种质单独归为Ⅱ类，1号种质单独归为Ⅰ类。因此，平顺县龙溪镇下井村、威宁县小海镇松山村、平顺县龙溪镇南小沟、平顺县西沟乡申家坪村、平顺县青羊镇这5个种质可以作为长治地区党参推广的种质资源。

1～20为种质的编号，具体见表1。

3 小结与讨论

隶属函数分析法是模糊数学中的一种评价方法，对品种各个指标的隶属值进行累加平均值，并进行品种间比较，消除因单方面指标反映的片面性[5]。本实验在主成分分析的基础上进行隶属函数分析，使实验结果更加可靠。通过主成分分析将党参12个综合品质性状指标归纳成药效成分因子、出苗率因子、抗性因子、产量因子、种子质量因子5个主成分，其累积贡献率是76.582%，其中贡献率最高的为浸出物，说明浸出物是党参品质的重要指标。根据各品种的每一个综合指标值与相应的隶属函数值进行综合评价，得出20种党参种质的综合质量排序。20个党参综合品质综合分值D的排列顺序可客观反映各党参种质在长治地区种植的优劣程度。党参综合品质评价结果排序前10位的党参是：16号潞党参(产自平顺县龙溪镇下井村)、17号潞党参(产自威宁县小海镇松山村)、5号潞党参(产自平顺县龙溪镇南小沟)、12号潞党参(产自平顺县西沟乡申家坪村)、15号川党参(产自威宁县二塘镇艾家坪村)、1号潞党参(产自平顺县龙溪镇新城村)、2号潞党参(产自平顺县寺头乡寺头村)、20号潞党参(产自平顺县青羊镇)、10号潞党参(产自平顺县东寺头乡西湾村)、14号川党参(产自贵州省毕节市威宁县海拉乡)。

依照聚类分析结果，20种党参种质可分为5类。由主成分分析中选出的5个综合品质较高的16号、17号、5号、12号、20号种质聚为Ⅴ类，15号种质单独归为Ⅳ类，10号种质单独归为Ⅲ类，2号党参种质单独归为Ⅱ类，1号种质单独归为Ⅰ类。推荐将平顺县龙溪镇下井村、威宁县小海镇松山村、平顺县龙溪镇南小沟、平顺县西沟乡申家坪村、平顺县青羊镇这5个种质作为长治地区党参推广的种质资源。