龍膽植株性狀與環境因子灰色關聯分析△

任雪，尹海波，陳吉祥，賈丁丁

遼寧中醫藥大學，遼寧 大連 116600

龍膽Gentiana scabraBge.為龍膽科龍膽屬多年生草本植物，為《中華人民共和國藥典》2020 年版規定的中藥龍膽的基原植物之一[1]。龍膽是東北道地性藥材，主要分布在遼寧、吉林及黑龍江等地[2]，能夠清熱燥濕、瀉肝膽火[3]。現代研究表明，龍膽具有保肝、健胃、抗炎、升血糖、抗菌等作用[4]。

由于國內和國際市場對龍膽的需求巨大。在野外及栽培基地考察工作中發現，各產地之間同時期的植株形態及生長環境均有較大差異，而龍膽質量也參差不齊[5]。有研究表明，藥用植物的生長發育或形成積累與周圍的環境有著極為密切的關系[6]。因此，以龍膽為對象，對各產地性狀進行變異性分析、聚類分析和與環境因子的灰色關聯度分析，探討影響植株性狀的主要環境因子，為龍膽藥材道地性研究、種質資源保護及野生撫育、優良品種培育、規范化種植提供參考。

1 材料

1.1 儀器

Etrex 201x 型手持全球定位系統（GPS）基準定位儀（西安北斗星聯測繪科技有限公司）；PHS-3E型pH 計（上海儀電科學儀器股份有限公司）；DHG-9145A 型鼓風干燥箱（上海一恒科學儀器有限公司）；數顯卡尺（上海九量五金工具有限公司）。

1.2 試藥

本課題組在前期研究的基礎上，結合當前龍膽主要產地來源分布情況，設置24 個樣品采集地點，采樣地覆蓋吉林、黑龍江、遼寧龍膽的主要產區。其中，黑龍江省內2 個縣采集2 批次樣品、吉林省2個縣采集2 批次樣品、遼寧省內16 個縣采集20 批次樣品。樣品采集同時對其生境、植株性狀等進行測量和記錄。每個天然居群分別采集藥材和土壤樣品進行檢測。采集后將同一個產地的樣品放在一起，自然風干。樣品原植物經遼寧中醫藥大學中藥資源教研室尹海波教授鑒定為龍膽Gentiana scabraBge.，樣品信息見表1。

表1 不同產地龍膽藥材信息

2 方法

2.1 植株處理方法

采收不同產地的龍膽植株10 株，測量植株株高、花序長和寬、花序數目、莖稈數、主莖粗、莖生中葉的長和寬，稱量地下部分藥材鮮質量和干質量，并計算地下部分折干率和各居群性狀均值。

2.2 各產地氣候因子數據獲取

野外調查采樣過程中，使用手持GPS 基準定位儀獲取并記錄各產地相應的經度、緯度和海拔，并通過中國氣象科學數據共享服務網數據查詢系統（http://data.cma.cn/data）查詢獲取相應氣象資料。包括平均氣壓、年平均氣溫、年平均相對濕度及年平均降水量等。

2.3 各產地土壤理化性質分析

將22 個產地的土壤風干、磨細、過篩。按《土壤農化分析》[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標準測定土壤樣品中鈣、鎂、有效磷、速效鉀、錳、銅、鋅、鐵（原子吸收光譜法）、pH、含水量、堿解氮、有機質、腐殖質。

2.4 數據處理

應用SPSS 25.0統計軟件對各產地植株性狀進行聚類分析和變異性分析；應用統計軟件DPS 7.55，以24 個產地的龍膽的植株性狀為母因素，產地的環境因子為子因素，數據轉換方式選擇標準化，分辨系數為0.1，計算出不同產地的性狀與環境因子的灰色關聯度。

3 結果

3.1 龍膽原植物主要性狀

在生物量水平上，龍膽地上部分與地下部分生長趨勢較一致，均以LD-6 和LD-23 居群長勢和產量較高（表2）。

表2 不同產地龍膽居群的原植物性狀

3.2 主要原植物的地理氣候因子及土壤因子

對比各產地氣候因子發現，遼寧、吉林與黑龍江經度、緯度、年平均氣溫、年平均降水量有較大差別（表3）。各產地土壤樣品測定結果見表4。

表3 龍膽不同產地氣候因子

表4 龍膽不同產地土壤因子

3.3 龍膽原植物的主要性狀變異分析

標準差（σ）和相對標準偏差（RSD）都是常用的描述數據離散程度的統計指標。由表5 可知，龍膽原植物的性狀中平均標準差最小的是根莖直徑（σ=0.08），最大的是花序數（σ=0.08）；平均RSD 最小的是根長（16.05%），最大的是花序數（140.13%）。

表5 龍膽主要原植物性狀的變化范圍

3.4 龍膽主要原植物性狀的聚類分析

為確定和劃分優質種質資源，采用組間距離法對龍膽共24 個種質資源的原植物性狀進行系統聚類分析。在歐氏距離為10.0時，將龍膽聚為2個大類，第一類群植株高度較為平均，花序數普遍偏少，地下部分產量略低，包括3 類23 個居群。其中，第一類 是LD-18、LD-22、LD-15、LD-19、LD-13、LD-17、LD-20、LD-24、LD-7，該類居群植株莖稈數普遍較高，花序普遍較短，地下產量均較高。第二類是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，該類居群地下產量相對較高。第三類為LD-6，是遼寧省撫順市清原縣英額門鎮采集的野生龍膽，其株高、地下產量等指標均極高，可以作為引種栽培的優選對象。第二類群為LD-23，在采集龍膽居群中，該居群植株除花序長、寬及根莖直徑之外，株高、地下部分產量、花序數等，皆遠高于平均水平，可以作為栽培引種的最佳對象（圖1）。

圖1 龍膽24個居群植物形態特征聚類樹狀圖

3.5 龍膽原植物性狀與環境因子的灰色關聯度分析

運用DPS 7.05 對各居群龍膽性狀與相應環境因子進行灰色關聯度分析，結果表明，對龍膽各性狀影響最大的氣候因子是年平均相對濕度、平均氣壓和年平均降水量；對龍膽各性狀影響最大的土壤因子是土壤中鋅和銅的含量、有機質含量；年平均最低氣溫、土壤中有效磷含量和鎂含量對其影響較小。株高、花序長、花序寬、花序數、莖稈數、主莖粗、莖生中葉長、莖生中葉寬8 個植株地上部分性狀主要受年平均相對濕度、土壤中鋅的含量的影響比較顯著；根長、根莖直徑、根莖鮮質量、根莖干質量、地下折干率5 個植株地下部分性狀主要受年平均相對濕度、土壤pH 的影響比較顯著；對其地上部分、地下部分性狀影響較小的因素皆是年平均最低氣溫及土壤中鎂的含量。與土壤因子相比，氣候因子對龍膽植株性狀的影響更為明顯（表6～7）。

表6 龍膽植株性狀與土壤因子的灰色關聯度

表7 龍膽植株性狀與地理氣候因子的灰色關聯度

4 討論

植物性狀反映了植物對生長環境的響應和適應[8]。在樣品采集時發現，各居群的龍膽其外表性狀表現不一，有的地區植株較高大、粗壯，有的則矮小。由表2 可知，在栽培龍膽產地中，遼寧省丹東市寬甸縣楊木川鎮植株比較粗高，主根粗大且長，根莖的干質量相對于其他產地要高很多，推測其為本地野生撫育品種，栽培年份（4 年）較其他產地（3 年）長所致；在野生龍膽產地中，遼寧省撫順市清原縣英額門鎮野生龍膽植株的根莖較粗重，且比其他產地龍膽的地上部分生長好，此結論與聚類分析的結果相一致。

從表3 可以看出龍膽各原植物性狀中花序數、地下部分單株鮮質量及地下部分單株干質量等變異性高，在選擇龍膽的種源時，可重點關注。而龍膽的株高、花序長、花序寬、莖稈數、主莖粗、莖生中葉長、莖生中葉寬、根長、根莖直徑9 個性狀指標雖然變異性較小，但可以用來對植株的生長情況進行輔助判斷，進而對種質資源優選。

由灰色關聯度分析結果可知，對龍膽各性狀影響最大的環境因子分別是年平均相對濕度、平均氣壓、年平均降水量、土壤中鋅和銅的含量以及有機質含量。從灰色關聯度值來看，龍膽的植株性狀受氣候因子的影響較大，因此選擇適宜氣候環境，有利于促進植株的生長發育和提高龍膽藥材的品質。