基于灰色關聯分析方法評價當歸不同栽培品種(品系)種子質量△

李碩，李敏，李成義，劉效瑞，馬偉明，李越峰

(1.甘肅中醫藥大學，甘肅 蘭州 730000；2.成都中醫藥大學，四川 成都 610751；3定西市農業科學研究院，甘肅 定西 743000)

·中藥農業·

基于灰色關聯分析方法評價當歸不同栽培品種(品系)種子質量△

李碩1,2，李敏2*，李成義1，劉效瑞3，馬偉明3，李越峰1

(1.甘肅中醫藥大學，甘肅 蘭州 730000；2.成都中醫藥大學，四川 成都 610751；3定西市農業科學研究院，甘肅 定西 743000)

目的：依據灰色關聯分析方法評價當歸不同栽培品種(品系)種子質量，為當歸優良品種種子質量的控制提供參考。方法：測定當歸不同栽培品種(品系)種子千粒重、發芽率、種子活力及生理生化指標含量，采用灰色關聯度法，以定義的相對關聯度為測度，構建當歸種子質量評價模型。結果：20份當歸種子樣品中，通過重離子輻照生物育種技術選育出的岷歸3號、岷歸4號種子質量最優；正常種子的檢測指標均高于火藥子；道地產區岷縣的種子質量較其他產區優；吉林、安國市售種子不可使用。結論：本方法及模型可用于當歸種子的質量評價。

當歸；栽培品種；種子質量評價；灰色關聯度法

當歸為著名常用藥材，素有“婦科要藥”之稱，來源于傘形科植物當歸Angelicasinensis(Oliv.) Diels的干燥根，藥用歷史悠久。具有補血活血、調經止痛、潤腸通便的功效。主要分布在甘肅、云南、四川、陜西、湖北、青海、貴州和西藏等省及自治區，尤其以甘肅岷縣、漳縣所產當歸最為著名，習稱“岷歸”[1-2]。

近年來，國內外學者對當歸藥材的資源分布、化學成分、藥理藥效、質量控制進行了大量的研究[3-8]，為當歸的開發利用奠定了基礎，綜合文獻研究和實際現狀，對當歸種質的評價和種子質量控制相對較薄弱。在當歸種植產地和市場調研發現，當歸種子的質量參差不齊，沒有較為規范的種子評價控制標準，嚴重影響了優良種苗的培育，最終影響藥材質量。

目前關于中藥種子質量評價的方法，多是借鑒農業種子檢驗規程，測定千粒重、發芽率、生活力等[9-10]。灰色關聯分析是灰色理論的基本內容，灰色關聯分析的基本思想是根據曲線間相似程度來判斷因素間的關聯程度[11]。近年來，灰色關聯分析方法多用于農作物品種的綜合評價，對中藥材種子質量的綜合評價應用鮮有報道[12-20]。

優良的種質是保證藥材質量的前提，本文以不同栽培品種(品系)的當歸種子為研究對象，為了客觀、有效地評價當歸種子的質量，筆者收集了當歸道地產區岷縣、漳縣、渭源等地的當歸種子以及吉林、河北安國市售種子進行對比，通過對樣品千粒重、發芽率、種子活力及生理生化指標含量測定，并借助現代數學分析方法-灰色關聯分析方法，以相對關聯度為當歸種子質量評價測度，構建評價當歸種子質量的灰色關聯分析模型，本研究為中藥材種子綜合質量評價提供一種新的思路和方法。

1 材料與儀器

1.1儀器 UV1102紫外分光光度計(上海天美科學儀器有限公司)；KQ-250高頻數控超聲波清洗儀(昆山市超聲儀器有限公司)；BS224S分析天平(北京賽多利斯儀器系統有限公司)。

1.2試劑 甲硫氨酸(Met)、磷酸緩沖液、氮藍四唑(NBT)、乙二胺四乙酸鈉(EDTA-Na2)、核黃素、愈創木酚、過氧化氫。

1.3材料 7個當歸不同栽培品種(品系)種子樣品由定西市農業科學研究院劉效瑞團隊提供，岷歸1號、岷歸2號、岷歸5號、90-03、2000-01為系統選育品種(品系)；岷歸3號、岷歸4號為重離子輻照生物育種選育品種，經成都中醫藥大學李敏教授鑒定為當歸Angelicasinensis(Oliv.) Diels的成熟種子，6個不同產地市售種子為2012年8月在各產區藥材市場收集，樣品來源見表1。

1.4數據來源 本研究所得千粒重、發芽率、種子活力參照農作物種子檢驗規程GB/T3543.4[21]；超氧物歧化酶(SOD)活性測定采用NBT(氮藍四唑)光化還原法；過氧化物酶(POD)活性測定采用愈創木酚法，過氧化氫酶(CAT)采用紫外分光光度法[22]，數據結果見表2。

表1 當歸種子來源

注：火藥子為當歸早抽薹所產種子

表2 不同栽培品種(品系)當歸種子千粒重、發芽率、種子活力及生理生化指標含量

2 灰色關聯度法

2.1參考序列的選擇設有m個樣品，每個樣品有n項評價指標，由此組成評價單元序列{Xak}(a=1、2、3……m；k=1、2、3……n；本研究中m=30、n=4) 。

用灰色關聯度作為評價測度時，應選擇參考序列，一般應確定最優參考序列和最差參考序列。設最優參考序列為{Xsk}(k=1，2，3……n)，最差參考序列為{Xtk}(k=1，2，3……n)，其中最優參考序列的各項指標是m個樣品對應指標的最大值，最差參考序列的各項指標是m個樣品對應指標的最小值。

2.2原始數據規格化處理各評價指標間數據差異較大，測度單位不統一，應對原始數據進行規格化處理。規格化處理公式如下：

Yik=Xik/XK

(1)

(Yik為規格化處理后的數據，Xik為原始數據，XK為第n個樣品第k個指標的均值)

2.3 關聯系數的計算

2.3.1 相對于最優參考序列的關聯系數計算公式為：

(2)

Δmin=min│Yik-Ysk │，Δmax=max│Yik-Ysk │

(i=1，2……m；k=1，2，……n；ρ為分辨系數，一般取值為0.5)。

2.3.2 相對于最差參考序列的關聯系數計算公式為：

(3)

Δ′min=min│Yik-Ytk│，Δ′max=max│Yik-Ytk│

(i=1，2……m；k=1，2，……n；ρ為分辨系數，一般取值為0.5)。

2.4 關聯度的計算

2.4.1 相對于最優參考序列的關聯度為：

(4)

2.4.2 相對于最差參考序列的關聯度為：

(5)

2.5定義并計算相對關聯度相對于最優參考序列的關聯度ri(s)越大，同時相對于最差參考序列的關聯度ri(t)越小，表明所評價單元序列越理想。定義評價單元序列{Xik}相對于最優參考序列{Xsk}和最差參考序列{Xtk}的相對關聯度為：

(6)

根據相對關聯度的大小對評價單元序列進行排序，最終得到優劣評價結果。

3 建立評價當歸種子質量的灰色關聯度模式

3.1樣品數據集的建立測定所收集當歸不同栽培品種(品系)種子及不同產地市售當歸種子樣品的千粒重、發芽率、種子活力、超氧物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)含量，建立評價當歸種子質量的灰色模式識別數據集，見表3。

3.2數據規格化處理將原始數據集按公式(1)進行規格化處理，結果見表4；并計算各評價單元序列相對最優(差) 參考序列的差值，結果見表5、表6。

3.3關聯系數與關聯度的計算依據公式(2)、(3)、(4)、(5)分別計算各評價單元相對于最優參考序列、最差參考序列的關聯系數和關聯度，結果見表7、表8。

3.4相對關聯度的計算依據公式(6)計算各樣品的相對關聯度，并進行排序，確定當歸種子質量名次，結果見表9。

表3 評價當歸種子質量的灰色模式識別數據集

表4 原始數據規格化

表5 評價單元序列相對最優參考序列差值

表6 評價單元序列相對最差參考序列差值

表7 評價單元序列相對于最優參考序列的關聯系數與關聯度

表8 評價單元序列相對于最差參考序列的關聯系數與關聯度

表9 當歸種子樣品相對關聯度質量排序名次

4 小結與討論

本研究收集了同一產地7個不同栽培品種(品系)的當歸種子，以及6個不同產地市售的商品當歸種子，由實驗結果可得出，通過重離子輻照生物育種技術選育出的岷歸3號、岷歸4號種子質量最優，其火藥子的各項指標也相對較高；岷歸2號(當地習稱“綠莖當歸”)、岷歸1號(當地習稱“紫莖當歸”)的種子質量也較優；在市售當歸種子中，道地產區岷縣的種子質量最優；所有收集的正常種子其檢測指標均高于火藥子；吉林、安國市售種子經鑒定分別將東當歸AngelicaacutilobaKitag.及重齒毛當歸AngelicapubescensMaxim.f.biserrataShan et Yuan種子誤當作當歸Angelicasinensis(Oliv.) Diels種子出售，其質量與當歸種子差別較大，不可作為當歸種子使用。

目前對中藥材的質量主要依據《中華人民共和國藥典》進行控制，但優良的種質是決定藥材質量的前提，近年對中藥種子、種苗的質量雖逐漸得到關注和重視，但目前中藥材種子、種苗的質量評價與控制工作相對滯后，如何建立一套客觀、科學且適用于大部分中藥材種子、種苗的質量評價體系是中藥行業研究的重要內容。

灰色系統既包含已知信息，又包含未知信息，其灰色關聯度模型對數據容量和概率分布沒有嚴格要求，它只要求較少的原始數據，便可充分利用這些已知數據，去尋找體系中的規律性。近年來，灰色系統作為對模糊系統研究的有效手段已被廣泛應用，但應用于對中藥材的質量評價還較少見，對中藥種子質量評價未見報道。本研究利用灰色系統，以定義的相對關聯度為測度，建立評價當歸種子質量的灰色關聯分析模型，為中藥種子質量控制與評價提供新的方法。

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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年度甘肅省自然科學研究基金計劃項目(1212RJZA080)；2009甘肅省中藥材產業科技攻關項目(GYC09-13)

*

李敏，教授，研究方向：中藥品質評價、GAP研究、資源開發；E-mail：028limin@163.com