陈吉祥，尹海波，王 丹，贾丁丁，贾春雷

（辽宁中医药大学 药学院，辽宁 大连 116000）

黄精Polygonatum sibiricumRed.和热河黄精Polygonatum macropodiumTurcz.为百合科黄精属草本植物，具有滋肾润肺、补脾益气的作用，用于治疗阴虚肺燥、干咳少痰、肺肾阴虚的劳嗽久咳等症，也可用于治疗脾胃虚弱、肾虚精亏得头晕、腰膝酸软、须发早白及消渴等[1]。《中国植物志》记载热河黄精主产于辽宁、河北等地，为中国特有物种，具有保护意义，根据实地调查以及在第四次中药资源普查过程中发现热河黄精在辽宁省分布广泛，栽培品有较大的栽培面积和较成熟的栽培技术，产量大质量好。黄精为2020 年版《中国药典》所规定的正品黄精之一[1]，是辽宁省重要的中药栽培品种。故本研究以辽宁省热河黄精和黄精为研究对象。

环境是影响植物性状的重要因素，不同的环境下植物的性状会明显不同，植物性状在面对环境胁迫时，具有高度的表型可塑性[2]。本研究通过对植株性状进行聚类分析和差异性分析，对植株性状和环境因子进行相关性分析和灰色关联分析，为两种黄精GAP 规范化种植和分析影响植株性状的主导环境因子提供依据，根据种植目的筛选优良种质，提高药材质量。

1 材料与方法

1.1 数据来源

药材数据通过实地走访调查以及第四次中药资源普查过程，共收集辽宁省10 个黄精居群，12 个热河黄精居群，每个居群各5 株，并精确记录经纬度、海拔等信息。采集样品经辽宁中医药大学尹海波教授鉴定为黄精Polygonatum sibiricumRed.和热河黄精Polygonatum macropodiumTurcz.，生长年限均在3 ～ 4 年，符合药用标准。样品信息见表1、表2。生态因子数据来源于中药资源空间信息网格数据库（http://www.tcm-resources.com/），包括温度、降水量、土壤等信息，通过Arcgis 软件导出相应居群的生态因子信息。

表1 黄精样品信息Tab.1 Sample information of Polygonatum sibiricum Red.

表2 热河黄精样品信息Tab.2 Sample information of Polygonatum macropodium Turcz.

1.2 植株信息

获取完整的植株后，去除泥沙杂质，趁鲜测量。用卷尺测量株高、主茎粗、茎生中叶长、茎生中叶宽、根茎长、根茎直径等数据，用电子天平测得根茎鲜重数据，每个居群5 株样品，每个指标取其平均值。将根茎装入自封袋中，放入变色硅胶，待硅胶变色后取出换新硅胶，直至根茎恒重，用电子天平测得根茎干重，最后计算地下部分折干率。

1.3 主要生态因子筛选

灰色关联度分析在环境因子数据的选择中具有一定的主观性，在一定程度上制约数据分析的客观性[3-4]。为保证最终结果的准确性和科学性，采用Pearson 相关性系数和灰色关联分析相结合的方法对数据进行处理。利用SPSS 软件对植株性状和58 个生态因子进行相关性分析，筛选出对植株性状相关性最大的生态因子，见表3。

表3 供分析生态因子Tab.3 Ecological factors for analysis

1.4 数据处理

应用SPSS 统计软件对各居群植株性状进行聚类分析，对各类居群进行分析；进行变异性分析，求出变异系数（CV），变异系数越大表示离散程度越大，变异程度也越大[5-7]。利用软件 DPS 9.01 进行灰色关联度分析，以12 个热河黄精居群和10 个黄精居群各性状作为母因素，环境因子为子因素，分辨系数0.5，计算出不同产地的性状与环境因子的灰色关联度。

2 结果与分析

2.1 两种黄精主要性状

根据“1.2”方法测得株高、主茎粗、茎生中叶长、茎生中叶宽、根茎长、根茎直径、根茎鲜重、根茎干重8 个指标，每个居群的指标取平均值。据表4 可知黄精地下部分4、5、6、10 居群产量较高，地上部分4、5、7、8 居群产量较高；据表5 可知热河黄精地下部分1、10 居群产量较高，地上部分5、9、10、11 居群产量较高。

表4 黄精植物性状Tab.4 Plant traits of 10 populations of Polygonatum sibiricum Red.

表5 热河黄精植物性状Tab.5 Plant traits of 12 populations of Polygonatum macropodium Turcz.

2.2 影响黄精植株性状的主要生态因子

将58 个生态因子图层加载到Arcgis 软件当中，利用经纬度信息导出各居群的生态因子信息[8-9]。利用SPSS 相关软件，计算Pearson 相关性系数，从中筛选出与植株性状相关性最大的生态因子，作为灰色关联分析的子因素，保证结果的客观准确。生态因子以及相应相关系数，详见表6-8。对植株性状影响较大的生态因子主要是温度的变化。

表6 生态因子与植株性状的Pearson 相关性系数Tab.6 Pearson correlation coefficients of ecological factors and plant traits

表7 黄精不同居群生态因子数据Tab.7 Ecological factor data in different populations of Polygonatum sibiricum Red.

表8 热河黄精不同居群生态因子数据Tab.8 Ecological factor data in different populations of Polygonatum macropodium Turcz.

2.3 两种黄精性状变异性分析

为确定黄精性状离散程度的大小，采用SPSS 软件进行变异性分析，求出变异系数（CV）。变异系数的计算公式为：

黄精植株性状变异系数（CV）最小的是茎生中叶宽（0.11%）和地下部分折干率（0.12%），最大的是根茎鲜重（0.56%）和根茎干重（0.60%）。热河黄精植株性状变异系数（CV）最小的是地下部分折干率（0.10%），最大的是根茎鲜重（0.63%）和根茎干重（0.63%），见表9、表10。

表9 黄精植株性状的变化范围Tab.9 Variation range of plant characters of Polygonatum sibiricum Red.

表10 热河黄精植株性状的变化范围Tab.10 Variation range of plant characters of Polygonatum macropodium Turcz.

2.4 两种黄精性状聚类分析

利用SPSS 软件数据分析功能，对10 个黄精居群进行组间距离法聚类分析。在欧氏距离为5.0 时，将黄精分为三大类，第一大类地上部分和地下部分生长均较大，地上部分大小和地下部分大小呈一定正相关，包括两个小类，第1 类居群为3、5、6、8、9，这些居群地下部分较大，第2 类居群为4，相较于同大类株高较高，地上部分和地下部分均较大；第二大类包括两小类，第1 类1、2 号居群地下部分最小，产量最小，第2 类7 号居群地上部分最大；第三大类只有一个居群，为10 号居群，地下部分最大，产量最大。

在欧氏距离为10 时，将热河黄精分为三大类。第一大类包括两小类，分别是3、7 号居群和4、6 号居群，第一大类居群地上部分和地下部分均较小；第二大类居群地上部分较大，但是地下部分较小，包括两小类，第1 类居群为9、11、2、8、12 号居群，第2 类居群为5 号居群，相较于同大类居群地下部分较大，但是总体产量不高；第三大类居群包括1、10 号居群，这类居群地下部分最大，产量最高，见图1、图2。

图1 黄精居群植物形态特征聚类树状图Fig.1 Dendrogram of plant morphological characteristics of Polygonatum sibiricum Red.capitatum population

图2 热河黄精居群植物形态特征聚类树状图Fig.2 Dendrogram of plant morphological characteristics of Polygonatum macropodium Turcz.capitatum population

2.5 两种黄精植株性状与生态因子的灰色关联分析

利用统计软件DPS 9.01 对植株性状与生态因子进行灰色关联分析，利用灰色关联度值来评价各生态因子对黄精植株性状的影响。结果显示各生态因子与黄精植株性状之间的灰色关联度表现出一定的规律，见表11、表12。

由表11 可知，温度是影响黄精植株性状最大的环境因子。对黄精株高影响最大的生态因子为温度季节性变化标准差，对主茎粗、茎生中叶长、茎生中叶宽、根茎长、根茎直径、根茎鲜重、根茎干重影响最大的为年均气温。由表12 可知，温度同样也是影响热河黄精植株性状最大的环境因子。对株高、主茎粗、茎生中叶长、茎生中叶宽、根茎长、根茎直径、根茎鲜重、根茎干重影响最大的为年均气温。结果表明，年均气温是影响两种黄精最重要的环境因子。

表11 黄精植株性状与生态因子的灰色关联度Tab.11 Grey correlation degree between plant traits and ecological factors of Polygonatum sibiricum Red.

表12 热河黄精植株性状与生态因子的灰色关联度Tab.12 Grey correlation degree between plant traits and ecological factors of Polygonatum macropodium Turcz.

3 讨论

不同的环境因子会显著影响植株的形状。优良性状的发现和利用，是种质资源研究最基本的方法[10]。根据两种黄精性状的变异系数，最大的是根茎鲜重（黄精0.56%、热河黄精0.63%）和根茎干重（黄精0.60%、热河黄精0.63%），可见地下部分数值离散程度最大，根茎作为药用部位在选育和种植时仍然是重点考虑的因素；最小的是地下部分折干率（黄精0.12%、热河黄精0.10%）和茎生中叶长（黄精0.10%、热河黄精0.21%），可见两种黄精根茎的折干率保持在相对稳定的数值，茎生中叶长离散程度小，在选育过程中该性状会保持相对稳定。因此，不同的地区以及环境因子对根茎的影响是最大的，这也是不同居群根茎重量数值离散程度高的原因。

聚类分析和灰色关联分析表明：年均气温是对黄精和热河黄精影响最大的环境因子。黄精第一大类地上部分和地下部分均较大；第二大类地上部分最大；第三大类地下部分最大。根据生产需要，选育优先考虑第一和第三大类，包括3、5、6、8、9、10 六个居群。这两个大类地下部分根茎鲜重和干重大，产量高，产地分别位于抚顺市清原县、抚顺市新宾县、本溪市桓仁县、鞍山市岫岩县，年均气温在6.39 ～ 6.69 ℃，适合黄精根茎生长。热河黄精第一大类地上部分和地下部分均较小；第二大类居群地上部分较大，但是地下部分较小；第三大类居群包括1、10 号居群，产地分别为本溪市桓仁县、大连市甘井子区，年均温度在9.46℃左右，这类居群地下部分最大，是选育和种植的优先考虑品种；第二大类地上部分最大，植株形态美观，适合作为园林美化用途。因此，对两种黄精的种植及选育，要同时考虑经济效益和环境因素以及种植用途，辽宁省属于东北地区，年均气温较低，温度季节性变化大，两种黄精的种植要充分考虑年均温度的影响。根据环境因子对两种黄精植株性状的影响规律，根据需求来选择适宜的生长环境，对于环境适合的地区可以适当推广。大连市热河黄精根茎产量量大，同时生品热河黄精的黄精多糖含量高于2020年版《中国药典》收载的黄精多糖7%的含量标准[1,11]，药用价值有保证，但大连中药材经济较为薄弱，中药材种植主要集中在庄河市和瓦房店市，故可发挥生态环境优势，推广种植热河黄精。

4 结论

Pearson 相关性系数与灰色关联分析相结合的方法可避免生态因子选择上的主观性，使结果客观准确，但是也有一定的局限性。由相关分析得出的Pearson 相关性系数，对两种黄精植株性状影响最大的环境因素主要是温度，降水量以及土壤因素影响相对较小，故筛选时去除，保留最主要的环境因子，但是植株的性状是多种因素作用的结果，可依据本研究的方法综合分析更多因素，对辽宁产两种黄精的植株性状以及质量进行更全面评价。