貴州不同半夏種質資源的表型性狀差異

李偉忠， 梁春波， 梁彥濤， 檀龍顏

(貴州中醫藥大學 藥學院， 貴州 貴陽 550025)

0 引言

【研究意義】半夏〔Pinelliaternata(Thunb.) Breit.〕為天南星科半夏屬(Pinellia)多年生草本植物，干燥塊莖入藥，性溫、味辛、有毒，具有鎮咳、祛痰及和胃止嘔等功能，主要用于燥濕化痰，降逆止嘔，消痞散結等[1-2]。半夏在中國傳統醫學中使用已有2 000余年[3]，其主要產于中國長江流域的四川、湖南、河南、貴州和安徽等省，東北、華北等地及西藏海拔3 000 m左右處也有分布[4]。半夏藥材長期以來主要是依賴野生資源，由于過度采挖及環境破壞，野生資源已近枯竭，原料供不應求。因此，種質資源保護、改良和優良品種選育對半夏規范化種植及產業發展具有重大意義?！厩叭搜芯窟M展】半夏作為一種傳統大宗中藥材，具有重要的藥用價值，但由于野生資源越來越少，半夏的人工栽培技術引起了廣泛關注，為保護半夏野生資源及滿足市場需求，我國各地積極開展人工種植研究[5]。隨著不同區域生態環境的變化，半夏形態變異很大，包括葉型、珠芽和塊莖等。諸多學者對半夏的遺傳多樣性進行研究，大致將半夏按葉片長寬比劃分為桃葉型、竹葉型、柳葉型和芍藥葉型4種基本葉型[6-9]。灰色關聯分析是根據因素之間發展態勢的相似或相異程度衡量因素間關聯程度的方法，是系統分析中一種比較簡單、可靠的分析方法。在灰色系統理論中，根據因素之間發展態勢的相似或相異程度，設置一個參考標準，通過計算系統的關聯系數，以確定系統內各因素與參考標準之間的關聯程度，最后根據關聯程度對系統各個因素進行評估[10-12]。近年來，灰色關聯分析法在不同半夏種質資源的差異性評價及種源篩選等方面逐漸獲得應用，龍林[11]研究6省38份半夏種質資源發現，不同居群的半夏在植物形態、重要農藝性狀、總生物堿含量、多糖含量、鳥苷含量等方面都有一定的差異。查欽等[12]對15個半夏種質資源的水分、總灰分、浸出物及總酸含量等品質成分指標，收獲指數、產量及折干率等效率指標，塊莖商品率、腐爛率及畸形度等性狀指標進行測定，基于AHP和灰色關聯度法綜合處理各指標數據，對不同半夏種質資源進行綜合評價。【研究切入點】半夏是貴州著名道地藥材和重要民族藥，是貴州重點鼓勵發展的中藥材之一。貴州是半夏的主產區之一，不同產地野生和栽培的半夏中蘊藏著大量潛在優良基因，是半夏遺傳改良的珍貴種質資源庫。目前，相關研究多集中在半夏種源篩選、鑒定、評價及半夏栽培技術等方面，對于半夏連續引種調查、適宜區域的劃分及種源優選方面的性狀選擇等研究較少?！緮M解決的關鍵問題】選取赫章、花溪及水城等貴州7個不同產地2種葉型(柳葉和桃葉)的半夏種質作為試驗材料，采用單因素隨機區組試驗，基于灰色關聯分析法，對半夏種質部分表型性狀與單株塊莖重的關系進行研究，為半夏種質資源發掘和改良，優良品種保護和選育及開發利用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 半夏 供試半夏包括野生和栽培種質資源，由貴州中醫藥大學藥學院鑒定為半夏〔Pinelliaternata(Thunb.) Breit.〕。經過篩選，確定2種葉型(A-桃葉、B-柳葉)共7個產地的8個半夏種質作為研究對象(表1)。

表1 供試半夏來源及形態特征

1.2 方法

1.2.1 試驗設計 采用單因素隨機區組設計，3次重復，小區面積3 m2(6.0 m×0.5 m)，每個小區3行，行株距為15 cm×10 cm，小區間距20 cm，試驗區四周種植3行半夏作為保護行。

1.2.2 試驗經過 試驗于2021年3—10月在貴州中醫藥大學藥博園進行，選取直徑約1.5 cm，且完整、無破損、無病蟲害的塊莖于3月13日播種，施有機肥5 000 kg/hm2和過磷酸鈣(P2O5含量12%)750 kg/hm2作基肥；半夏生育期間，結合中耕培土，追施尿素300 kg/hm2；試驗地土壤肥力均勻。

1.2.3 指標測定 田間調查及測量于2021年9月19日進行，每小區選擇5株長勢一致且完整的植株，利用游標卡尺測量塊莖直徑、株高、莖粗、主葉葉長及主葉寬等；計數珠芽數；用分析電子天平(0.001 g)測量單株塊莖重和珠芽重等。

1.2.4 半夏單株塊莖重與主要表型性狀的灰色關聯度 參照文獻[11-12]的方法，以半夏單株塊莖重為參考標準，采用基于灰色系統理論的灰色關聯分析法，通過計算系統的關聯系數，確定半夏單株塊莖重與主要表型性狀的灰色關聯度，最后根據關聯程度對系統各個因素進行評估。

1.3 數據統計與分析

運用Excel 2010及DPSS 19.0進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 半夏的主要表型性狀差異

由表2可知，供試半夏單株塊莖重及各表型性狀原始數據的峰度為-0.61～0.89，偏度為-0.20～0.95，均符合要求。半夏全部性狀變異系數均較大，為27.23%～72.60%，說明指標間差異明顯，不同種質資源間蘊藏著豐富的遺傳變異。單株塊莖重：各材料的單株塊莖重為0.50～15.70 g，平均為4.41 g，變異系數為72.60%，在各指標中最大。主葉葉面積：為3.13～24.42 cm2，平均為11.77 cm2，變異系數為41.40%，在各指標中排第2位。珠芽數：為1.00～6.00個，平均為2.33個，變異系數為39.91%。珠芽重：為0.03～2.70 g，平均為0.46 g，變異系數為38.88%。主葉葉寬：為1.10～4.25 cm，平均為2.36 cm，變異系數為31.82%。株高：為6.15～27.45 cm，平均為16.23 cm，變異系數為31.24%。塊莖直徑：為0.80～3.27 cm，平均為1.89 cm，變異系數為29.01%。主葉葉長：為2.61～9.75 cm，平均為6.68 cm，變異系數為27.63%。莖粗：為0.16～0.39 cm，平均為0.23 cm，變異系數為27.23%，在各指標中最小。各指標變異系數表現為單株塊莖重>主葉葉面積>珠芽數>珠芽重>主葉葉寬>株高>塊莖直徑>主葉葉長>莖粗。

表2 半夏的主要表型性狀差異

2.2 半夏單株塊莖重與主要表型性狀的灰色關聯度

從表3看出，半夏單株塊莖重與主要表型性狀灰色關聯系數的峰度為-0.51～0.96，偏度為-0.98～0.94，變異系數為14.03%～22.90%，均較大且差異明顯。珠芽重與單株塊莖重的關聯系數為0.373 9～0.999 3，平均為0.78，變異系數為22.90%，變異程度最大；主葉葉長與單株塊莖重的關聯系數為0.351 2～0.999 9，平均為0.74，變異系數為21.39%，位列第2位；莖粗與單株塊莖重的關聯系數為0.339 6～0.992 7，平均為0.80，變異系數為21.03%，位列第3位；塊莖直徑與單株塊莖重的關聯系數為0.528 9～0.996 9，平均為0.83，變異系數為14.03%，變異程度最小。半夏單株塊莖重與主要表型性狀灰色關聯系數之間的變異系數依次為珠芽重>主葉葉長>莖粗>主葉葉寬>珠芽數>株高>主葉葉面積>塊莖直徑。各性狀指標與半夏單株塊莖重量的關聯度為0.735 5～0.832 7，依次為塊莖直徑>莖粗>珠芽重>珠芽數>主葉葉面積>主葉葉寬>株高>主葉葉長。其中，排前3位的塊莖直徑、莖粗和珠芽重的關聯度分別為0.832 7、0.798 9和0.782 7，最為重要，是選育優良半夏品種優先考慮的表型性狀。

表3 半夏單株塊莖重與主要表型性狀的關聯系數差異及關聯度排序

2.3 不同葉型半夏種質的單株塊莖重、主葉性狀與單位葉面積塊莖鮮重

由表4可見，各種質半夏的單株塊莖鮮重為1.58～6.30 g，表現為花溪-野生(桃葉)>安龍-栽培(桃葉)>赫章-栽培(桃葉)>赫章-栽培(柳葉)>鎮寧-野生(柳葉)>金沙-野生(桃葉)>水城-野生(柳葉)>興仁-野生(柳葉)。主葉葉面積為5.77～17.98 cm2，表現為赫章-栽培(柳葉)>花溪-野生(桃葉)>水城-野生(柳葉)>赫章-栽培(桃葉)>金沙-野生(桃葉)>興仁-野生(柳葉)>鎮寧-野生(柳葉)>安龍-栽培(桃葉)。其中，赫章-栽培(柳葉)半夏的主葉葉面積最大，為17.98 cm2；花溪-野生(桃葉)半夏次之，為13.89 cm2；安龍-栽培(桃葉)半夏最小，為5.77 cm2。單株塊莖鮮重以花溪-野生(桃葉)半夏最高，重6.30 g；而單株主葉葉面積最高的赫章-栽培(柳葉)半夏塊莖鮮重僅居第4位，主葉葉面積最低的安龍-栽培(桃葉)半夏塊莖鮮重卻居第2位。各種質半夏的塊莖重/葉面積為0.15～1.03 g/cm2，表現為安龍-栽培(桃葉)>赫章-栽培(桃葉)>花溪-野生(桃葉)>鎮寧-野生(柳葉)>赫章-栽培(柳葉)>金沙-野生(桃葉)>水城-野生(柳葉)>興仁-野生(柳葉)。主葉葉面積最小的安龍-栽培(桃葉)半夏的單位葉面積塊莖鮮重高于葉面積最大的赫章-栽培(柳葉)半夏。綜上可知，參試的各種質半夏，以桃葉型半夏的葉片光合作用產物在塊莖中累積較多，而柳葉型半夏較少，表明，半夏塊莖產量與葉片的大小無關，而與有效物質的積累有關。

表4 不同葉型半夏種質的單株塊莖重、主葉性狀與單位葉面積塊莖鮮重

3 討論

對半夏各表型性狀變異系數進行分析表明，半夏各性狀變異較豐富，主要體現在塊莖重量、葉片及珠芽重方面，與楊小艷等[13]的研究結果較一致。無論是野生半夏，還是栽培半夏，塊莖重量的變異系數顯著高于其他性狀，半夏塊莖重量在產量構成因素中處于首位；半夏各性狀的變異系數除主葉葉面積和珠芽性狀變異較大外，其余性狀變異系數的差異不大，說明，半夏種質資源改良過程中優先選擇的性狀為塊莖重量、主葉葉面積和珠芽重，且選擇強度大于其他性狀。

灰色關聯分析是依據2項指標數據序列的變化是否具有協同的趨勢，以及此協同的強弱來判定關聯強度，與一般相關系數不同，其優勢是適用于數據不完全的動態過程，分析適應性廣。該統計分析方法認為，如果2個因子的變化趨勢越一致，那么其間的關聯程度也越高；反之，則越低[14]。目前，對半夏不同種質的研究多集中在親緣關系、品質、產量、栽培技術及其影響因素等方面[15-21]。該研究針對不同葉型、產地的半夏種質運用灰色關聯分析法分析，闡述了半夏單株塊莖重量與主要表型性狀的關聯程度，獲得了各表型性狀關聯強度的排序，為半夏品質性狀關聯程度分析和優良品種選育提供了參考依據。

半夏塊莖產量是半夏增產增收的決定因素，因此成為半夏栽培指標之一。如何有效協調半夏各性狀，有效利用半夏源庫流的關系，是半夏增產的有效途徑。研究表明，桃葉型半夏單位主葉葉面積的塊莖鮮重相對高于柳葉型半夏，與溫海霞等[7]的研究結果一致，說明，桃葉型葉片光合作用產物在塊莖中得到更加有效的積累。不同生態環境下，半夏葉型和珠芽的變異均較大，但半夏葉型與有效成分含量、產量間究竟有著怎樣的聯系，能否通過對半夏葉型和珠芽的研究，選育出有效成分含量高或產量高的半夏品種，為半夏優質高產栽培技術提供理論依據，尚需進一步研究。

4 結論

研究結果表明，不同種質半夏的性狀指標差異明顯，各性狀變異系數均較高，為27.23%～72.60%，依次呈單株塊莖重>主葉葉面積>珠芽數>珠芽重>主葉葉寬>株高>塊莖直徑>主葉葉長>莖粗。各性狀與半夏單株塊莖重量的灰色關聯度為0.735 5～0.832 7，表現為塊莖直徑>莖粗>珠芽重>珠芽數>主葉葉面積>主葉葉寬>株高>主葉葉長，塊莖直徑、莖粗和珠芽重的關聯度分別為0.832 7、0.798 9和0.782 7。各種質半夏的主葉葉面積為5.77～17.98 cm2，依次呈赫章-栽培(柳葉)>花溪-野生(桃葉)>水城-野生(柳葉)>赫章-栽培(桃葉)>金沙-野生(桃葉)>興仁-野生(柳葉)>鎮寧-野生(柳葉)>安龍-栽培(桃葉)；單株塊莖鮮重為1.58～6.30 g，依次呈花溪-野生(桃葉)>安龍-栽培(桃葉)>赫章-栽培(桃葉)>赫章-栽培(柳葉)>鎮寧-野生(柳葉)>金沙-野生(桃葉)>水城-野生(柳葉)>興仁-野生(柳葉)；單位葉面積塊莖鮮重為0.15～1.03 g/cm2，依次呈安龍-栽培(桃葉)>赫章-栽培(桃葉)>花溪-野生(桃葉)>鎮寧-野生(柳葉)>赫章-栽培(柳葉)>金沙-野生(桃葉)>水城-野生(柳葉)>興仁-野生(柳葉)，主葉葉面積最小的安龍-栽培(桃葉)半夏的單位葉面積塊莖鮮重顯著高于主葉葉面積最大的興仁-野生(柳葉)半夏。半夏各農藝性狀與單株塊莖重的關聯強度及排序，可為半夏種質資源改良及單株性狀選擇順序、選擇強度提供參考依據，即半夏種質資源改良時，在優先選擇塊莖的基礎上，應注重珠芽及主葉的選擇。