龙胆植株性状与环境因子灰色关联分析△

任雪，尹海波，陈吉祥，贾丁丁

辽宁中医药大学，辽宁 大连 116600

龙胆Gentiana scabraBge.为龙胆科龙胆属多年生草本植物，为《中华人民共和国药典》2020 年版规定的中药龙胆的基原植物之一[1]。龙胆是东北道地性药材，主要分布在辽宁、吉林及黑龙江等地[2]，能够清热燥湿、泻肝胆火[3]。现代研究表明，龙胆具有保肝、健胃、抗炎、升血糖、抗菌等作用[4]。

由于国内和国际市场对龙胆的需求巨大。在野外及栽培基地考察工作中发现，各产地之间同时期的植株形态及生长环境均有较大差异，而龙胆质量也参差不齐[5]。有研究表明，药用植物的生长发育或形成积累与周围的环境有着极为密切的关系[6]。因此，以龙胆为对象，对各产地性状进行变异性分析、聚类分析和与环境因子的灰色关联度分析，探讨影响植株性状的主要环境因子，为龙胆药材道地性研究、种质资源保护及野生抚育、优良品种培育、规范化种植提供参考。

1 材料

1.1 仪器

Etrex 201x 型手持全球定位系统（GPS）基准定位仪（西安北斗星联测绘科技有限公司）；PHS-3E型pH 计（上海仪电科学仪器股份有限公司）；DHG-9145A 型鼓风干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司）；数显卡尺（上海九量五金工具有限公司）。

1.2 试药

本课题组在前期研究的基础上，结合当前龙胆主要产地来源分布情况，设置24 个样品采集地点，采样地覆盖吉林、黑龙江、辽宁龙胆的主要产区。其中，黑龙江省内2 个县采集2 批次样品、吉林省2个县采集2 批次样品、辽宁省内16 个县采集20 批次样品。样品采集同时对其生境、植株性状等进行测量和记录。每个天然居群分别采集药材和土壤样品进行检测。采集后将同一个产地的样品放在一起，自然风干。样品原植物经辽宁中医药大学中药资源教研室尹海波教授鉴定为龙胆Gentiana scabraBge.，样品信息见表1。

表1 不同产地龙胆药材信息

2 方法

2.1 植株处理方法

采收不同产地的龙胆植株10 株，测量植株株高、花序长和宽、花序数目、茎秆数、主茎粗、茎生中叶的长和宽，称量地下部分药材鲜质量和干质量，并计算地下部分折干率和各居群性状均值。

2.2 各产地气候因子数据获取

野外调查采样过程中，使用手持GPS 基准定位仪获取并记录各产地相应的经度、纬度和海拔，并通过中国气象科学数据共享服务网数据查询系统（http://data.cma.cn/data）查询获取相应气象资料。包括平均气压、年平均气温、年平均相对湿度及年平均降水量等。

2.3 各产地土壤理化性质分析

将22 个产地的土壤风干、磨细、过筛。按《土壤农化分析》[7]中NY/T 296—1995、NY/T 296—1995、NY/T 1121.7—2014、LY/T 1234—2015（4）、HJ 803—2016、HJ 491—2019、HJ 491—2019、NY-T1867—2010标准测定土壤样品中钙、镁、有效磷、速效钾、锰、铜、锌、铁（原子吸收光谱法）、pH、含水量、碱解氮、有机质、腐殖质。

2.4 数据处理

应用SPSS 25.0统计软件对各产地植株性状进行聚类分析和变异性分析；应用统计软件DPS 7.55，以24 个产地的龙胆的植株性状为母因素，产地的环境因子为子因素，数据转换方式选择标准化，分辨系数为0.1，计算出不同产地的性状与环境因子的灰色关联度。

3 结果

3.1 龙胆原植物主要性状

在生物量水平上，龙胆地上部分与地下部分生长趋势较一致，均以LD-6 和LD-23 居群长势和产量较高（表2）。

表2 不同产地龙胆居群的原植物性状

3.2 主要原植物的地理气候因子及土壤因子

对比各产地气候因子发现，辽宁、吉林与黑龙江经度、纬度、年平均气温、年平均降水量有较大差别（表3）。各产地土壤样品测定结果见表4。

表3 龙胆不同产地气候因子

表4 龙胆不同产地土壤因子

3.3 龙胆原植物的主要性状变异分析

标准差（σ）和相对标准偏差（RSD）都是常用的描述数据离散程度的统计指标。由表5 可知，龙胆原植物的性状中平均标准差最小的是根茎直径（σ=0.08），最大的是花序数（σ=0.08）；平均RSD 最小的是根长（16.05%），最大的是花序数（140.13%）。

表5 龙胆主要原植物性状的变化范围

3.4 龙胆主要原植物性状的聚类分析

为确定和划分优质种质资源，采用组间距离法对龙胆共24 个种质资源的原植物性状进行系统聚类分析。在欧氏距离为10.0时，将龙胆聚为2个大类，第一类群植株高度较为平均，花序数普遍偏少，地下部分产量略低，包括3 类23 个居群。其中，第一类 是LD-18、LD-22、LD-15、LD-19、LD-13、LD-17、LD-20、LD-24、LD-7，该类居群植株茎秆数普遍较高，花序普遍较短，地下产量均较高。第二类是LD-9、LD-14、LD-16、LD-11、LD-3、LD-8、LD-1、LD-4、LD-5、LD-12、LD-2、LD-10、LD-21，该类居群地下产量相对较高。第三类为LD-6，是辽宁省抚顺市清原县英额门镇采集的野生龙胆，其株高、地下产量等指标均极高，可以作为引种栽培的优选对象。第二类群为LD-23，在采集龙胆居群中，该居群植株除花序长、宽及根茎直径之外，株高、地下部分产量、花序数等，皆远高于平均水平，可以作为栽培引种的最佳对象（图1）。

图1 龙胆24个居群植物形态特征聚类树状图

3.5 龙胆原植物性状与环境因子的灰色关联度分析

运用DPS 7.05 对各居群龙胆性状与相应环境因子进行灰色关联度分析，结果表明，对龙胆各性状影响最大的气候因子是年平均相对湿度、平均气压和年平均降水量；对龙胆各性状影响最大的土壤因子是土壤中锌和铜的含量、有机质含量；年平均最低气温、土壤中有效磷含量和镁含量对其影响较小。株高、花序长、花序宽、花序数、茎秆数、主茎粗、茎生中叶长、茎生中叶宽8 个植株地上部分性状主要受年平均相对湿度、土壤中锌的含量的影响比较显著；根长、根茎直径、根茎鲜质量、根茎干质量、地下折干率5 个植株地下部分性状主要受年平均相对湿度、土壤pH 的影响比较显著；对其地上部分、地下部分性状影响较小的因素皆是年平均最低气温及土壤中镁的含量。与土壤因子相比，气候因子对龙胆植株性状的影响更为明显（表6～7）。

表6 龙胆植株性状与土壤因子的灰色关联度

表7 龙胆植株性状与地理气候因子的灰色关联度

4 讨论

植物性状反映了植物对生长环境的响应和适应[8]。在样品采集时发现，各居群的龙胆其外表性状表现不一，有的地区植株较高大、粗壮，有的则矮小。由表2 可知，在栽培龙胆产地中，辽宁省丹东市宽甸县杨木川镇植株比较粗高，主根粗大且长，根茎的干质量相对于其他产地要高很多，推测其为本地野生抚育品种，栽培年份（4 年）较其他产地（3 年）长所致；在野生龙胆产地中，辽宁省抚顺市清原县英额门镇野生龙胆植株的根茎较粗重，且比其他产地龙胆的地上部分生长好，此结论与聚类分析的结果相一致。

从表3 可以看出龙胆各原植物性状中花序数、地下部分单株鲜质量及地下部分单株干质量等变异性高，在选择龙胆的种源时，可重点关注。而龙胆的株高、花序长、花序宽、茎秆数、主茎粗、茎生中叶长、茎生中叶宽、根长、根茎直径9 个性状指标虽然变异性较小，但可以用来对植株的生长情况进行辅助判断，进而对种质资源优选。

由灰色关联度分析结果可知，对龙胆各性状影响最大的环境因子分别是年平均相对湿度、平均气压、年平均降水量、土壤中锌和铜的含量以及有机质含量。从灰色关联度值来看，龙胆的植株性状受气候因子的影响较大，因此选择适宜气候环境，有利于促进植株的生长发育和提高龙胆药材的品质。