基于灰色關(guān)聯(lián)分析方法評(píng)價(jià)當(dāng)歸不同栽培品種(品系)種子質(zhì)量△

李碩，李敏，李成義，劉效瑞，馬偉明，李越峰

(1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)，甘肅 蘭州 730000；2.成都中醫(yī)藥大學(xué)，四川 成都 610751；3定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，甘肅 定西 743000)

·中藥農(nóng)業(yè)·

基于灰色關(guān)聯(lián)分析方法評(píng)價(jià)當(dāng)歸不同栽培品種(品系)種子質(zhì)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(yī)藥大學(xué)，甘肅 蘭州 730000；2.成都中醫(yī)藥大學(xué)，四川 成都 610751；3定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，甘肅 定西 743000)

目的：依據(jù)灰色關(guān)聯(lián)分析方法評(píng)價(jià)當(dāng)歸不同栽培品種(品系)種子質(zhì)量，為當(dāng)歸優(yōu)良品種種子質(zhì)量的控制提供參考。方法：測(cè)定當(dāng)歸不同栽培品種(品系)種子千粒重、發(fā)芽率、種子活力及生理生化指標(biāo)含量，采用灰色關(guān)聯(lián)度法，以定義的相對(duì)關(guān)聯(lián)度為測(cè)度，構(gòu)建當(dāng)歸種子質(zhì)量評(píng)價(jià)模型。結(jié)果：20份當(dāng)歸種子樣品中，通過(guò)重離子輻照生物育種技術(shù)選育出的岷歸3號(hào)、岷歸4號(hào)種子質(zhì)量最優(yōu)；正常種子的檢測(cè)指標(biāo)均高于火藥子；道地產(chǎn)區(qū)岷縣的種子質(zhì)量較其他產(chǎn)區(qū)優(yōu)；吉林、安國(guó)市售種子不可使用。結(jié)論：本方法及模型可用于當(dāng)歸種子的質(zhì)量評(píng)價(jià)。

當(dāng)歸；栽培品種；種子質(zhì)量評(píng)價(jià)；灰色關(guān)聯(lián)度法

當(dāng)歸為著名常用藥材，素有“婦科要藥”之稱，來(lái)源于傘形科植物當(dāng)歸Angelicasinensis(Oliv.) Diels的干燥根，藥用歷史悠久。具有補(bǔ)血活血、調(diào)經(jīng)止痛、潤(rùn)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(qū)，尤其以甘肅岷縣、漳縣所產(chǎn)當(dāng)歸最為著名，習(xí)稱“岷歸”[1-2]。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)當(dāng)歸藥材的資源分布、化學(xué)成分、藥理藥效、質(zhì)量控制進(jìn)行了大量的研究[3-8]，為當(dāng)歸的開(kāi)發(fā)利用奠定了基礎(chǔ)，綜合文獻(xiàn)研究和實(shí)際現(xiàn)狀，對(duì)當(dāng)歸種質(zhì)的評(píng)價(jià)和種子質(zhì)量控制相對(duì)較薄弱。在當(dāng)歸種植產(chǎn)地和市場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，當(dāng)歸種子的質(zhì)量參差不齊，沒(méi)有較為規(guī)范的種子評(píng)價(jià)控制標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重影響了優(yōu)良種苗的培育，最終影響藥材質(zhì)量。

目前關(guān)于中藥種子質(zhì)量評(píng)價(jià)的方法，多是借鑒農(nóng)業(yè)種子檢驗(yàn)規(guī)程，測(cè)定千粒重、發(fā)芽率、生活力等[9-10]?；疑P(guān)聯(lián)分析是灰色理論的基本內(nèi)容，灰色關(guān)聯(lián)分析的基本思想是根據(jù)曲線間相似程度來(lái)判斷因素間的關(guān)聯(lián)程度[11]。近年來(lái)，灰色關(guān)聯(lián)分析方法多用于農(nóng)作物品種的綜合評(píng)價(jià)，對(duì)中藥材種子質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)應(yīng)用鮮有報(bào)道[12-20]。

優(yōu)良的種質(zhì)是保證藥材質(zhì)量的前提，本文以不同栽培品種(品系)的當(dāng)歸種子為研究對(duì)象，為了客觀、有效地評(píng)價(jià)當(dāng)歸種子的質(zhì)量，筆者收集了當(dāng)歸道地產(chǎn)區(qū)岷縣、漳縣、渭源等地的當(dāng)歸種子以及吉林、河北安國(guó)市售種子進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)對(duì)樣品千粒重、發(fā)芽率、種子活力及生理生化指標(biāo)含量測(cè)定，并借助現(xiàn)代數(shù)學(xué)分析方法-灰色關(guān)聯(lián)分析方法，以相對(duì)關(guān)聯(lián)度為當(dāng)歸種子質(zhì)量評(píng)價(jià)測(cè)度，構(gòu)建評(píng)價(jià)當(dāng)歸種子質(zhì)量的灰色關(guān)聯(lián)分析模型，本研究為中藥材種子綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)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(jì)(上海天美科學(xué)儀器有限公司)；KQ-250高頻數(shù)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(tǒng)有限公司)。

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

1.3材料 7個(gè)當(dāng)歸不同栽培品種(品系)種子樣品由定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院劉效瑞團(tuán)隊(duì)提供，岷歸1號(hào)、岷歸2號(hào)、岷歸5號(hào)、90-03、2000-01為系統(tǒng)選育品種(品系)；岷歸3號(hào)、岷歸4號(hào)為重離子輻照生物育種選育品種，經(jīng)成都中醫(yī)藥大學(xué)李敏教授鑒定為當(dāng)歸Angelicasinensis(Oliv.) Diels的成熟種子，6個(gè)不同產(chǎn)地市售種子為2012年8月在各產(chǎn)區(qū)藥材市場(chǎng)收集，樣品來(lái)源見(jiàn)表1。

1.4數(shù)據(jù)來(lái)源 本研究所得千粒重、發(fā)芽率、種子活力參照農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程GB/T3543.4[21]；超氧物歧化酶(SOD)活性測(cè)定采用NBT(氮藍(lán)四唑)光化還原法；過(guò)氧化物酶(POD)活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法，過(guò)氧化氫酶(CAT)采用紫外分光光度法[22]，數(shù)據(jù)結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 當(dāng)歸種子來(lái)源

注：火藥子為當(dāng)歸早抽薹所產(chǎn)種子

表2 不同栽培品種(品系)當(dāng)歸種子千粒重、發(fā)芽率、種子活力及生理生化指標(biāo)含量

2 灰色關(guān)聯(lián)度法

2.1參考序列的選擇設(shè)有m個(gè)樣品，每個(gè)樣品有n項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，由此組成評(píng)價(jià)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(guān)聯(lián)度作為評(píng)價(jià)測(cè)度時(shí)，應(yīng)選擇參考序列，一般應(yīng)確定最優(yōu)參考序列和最差參考序列。設(shè)最優(yōu)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(yōu)參考序列的各項(xiàng)指標(biāo)是m個(gè)樣品對(duì)應(yīng)指標(biāo)的最大值，最差參考序列的各項(xiàng)指標(biāo)是m個(gè)樣品對(duì)應(yīng)指標(biāo)的最小值。

2.2原始數(shù)據(jù)規(guī)格化處理各評(píng)價(jià)指標(biāo)間數(shù)據(jù)差異較大，測(cè)度單位不統(tǒng)一，應(yīng)對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)格化處理。規(guī)格化處理公式如下：

Yik=Xik/XK

(1)

(Yik為規(guī)格化處理后的數(shù)據(jù)，Xik為原始數(shù)據(jù)，XK為第n個(gè)樣品第k個(gè)指標(biāo)的均值)

2.3 關(guān)聯(lián)系數(shù)的計(jì)算

2.3.1 相對(duì)于最優(yōu)參考序列的關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)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(shù)，一般取值為0.5)。

2.3.2 相對(duì)于最差參考序列的關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)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(shù)，一般取值為0.5)。

2.4 關(guān)聯(lián)度的計(jì)算

2.4.1 相對(duì)于最優(yōu)參考序列的關(guān)聯(lián)度為：

(4)

2.4.2 相對(duì)于最差參考序列的關(guān)聯(lián)度為：

(5)

2.5定義并計(jì)算相對(duì)關(guān)聯(lián)度相對(duì)于最優(yōu)參考序列的關(guān)聯(lián)度ri(s)越大，同時(shí)相對(duì)于最差參考序列的關(guān)聯(lián)度ri(t)越小，表明所評(píng)價(jià)單元序列越理想。定義評(píng)價(jià)單元序列{Xik}相對(duì)于最優(yōu)參考序列{Xsk}和最差參考序列{Xtk}的相對(duì)關(guān)聯(lián)度為：

(6)

根據(jù)相對(duì)關(guān)聯(lián)度的大小對(duì)評(píng)價(jià)單元序列進(jìn)行排序，最終得到優(yōu)劣評(píng)價(jià)結(jié)果。

3 建立評(píng)價(jià)當(dāng)歸種子質(zhì)量的灰色關(guān)聯(lián)度模式

3.1樣品數(shù)據(jù)集的建立測(cè)定所收集當(dāng)歸不同栽培品種(品系)種子及不同產(chǎn)地市售當(dāng)歸種子樣品的千粒重、發(fā)芽率、種子活力、超氧物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)含量，建立評(píng)價(jià)當(dāng)歸種子質(zhì)量的灰色模式識(shí)別數(shù)據(jù)集，見(jiàn)表3。

3.2數(shù)據(jù)規(guī)格化處理將原始數(shù)據(jù)集按公式(1)進(jìn)行規(guī)格化處理，結(jié)果見(jiàn)表4；并計(jì)算各評(píng)價(jià)單元序列相對(duì)最優(yōu)(差) 參考序列的差值，結(jié)果見(jiàn)表5、表6。

3.3關(guān)聯(lián)系數(shù)與關(guān)聯(lián)度的計(jì)算依據(jù)公式(2)、(3)、(4)、(5)分別計(jì)算各評(píng)價(jià)單元相對(duì)于最優(yōu)參考序列、最差參考序列的關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度，結(jié)果見(jiàn)表7、表8。

3.4相對(duì)關(guān)聯(lián)度的計(jì)算依據(jù)公式(6)計(jì)算各樣品的相對(duì)關(guān)聯(lián)度，并進(jìn)行排序，確定當(dāng)歸種子質(zhì)量名次，結(jié)果見(jiàn)表9。

表3 評(píng)價(jià)當(dāng)歸種子質(zhì)量的灰色模式識(shí)別數(shù)據(jù)集

表4 原始數(shù)據(jù)規(guī)格化

表5 評(píng)價(jià)單元序列相對(duì)最優(yōu)參考序列差值

表6 評(píng)價(jià)單元序列相對(duì)最差參考序列差值

表7 評(píng)價(jià)單元序列相對(duì)于最優(yōu)參考序列的關(guān)聯(lián)系數(shù)與關(guān)聯(lián)度

表8 評(píng)價(jià)單元序列相對(duì)于最差參考序列的關(guān)聯(lián)系數(shù)與關(guān)聯(lián)度

表9 當(dāng)歸種子樣品相對(duì)關(guān)聯(lián)度質(zhì)量排序名次

4 小結(jié)與討論

本研究收集了同一產(chǎn)地7個(gè)不同栽培品種(品系)的當(dāng)歸種子，以及6個(gè)不同產(chǎn)地市售的商品當(dāng)歸種子，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得出，通過(guò)重離子輻照生物育種技術(shù)選育出的岷歸3號(hào)、岷歸4號(hào)種子質(zhì)量最優(yōu)，其火藥子的各項(xiàng)指標(biāo)也相對(duì)較高；岷歸2號(hào)(當(dāng)?shù)亓?xí)稱“綠莖當(dāng)歸”)、岷歸1號(hào)(當(dāng)?shù)亓?xí)稱“紫莖當(dāng)歸”)的種子質(zhì)量也較優(yōu)；在市售當(dāng)歸種子中，道地產(chǎn)區(qū)岷縣的種子質(zhì)量最優(yōu)；所有收集的正常種子其檢測(cè)指標(biāo)均高于火藥子；吉林、安國(guó)市售種子經(jīng)鑒定分別將東當(dāng)歸AngelicaacutilobaKitag.及重齒毛當(dāng)歸AngelicapubescensMaxim.f.biserrataShan et Yuan種子誤當(dāng)作當(dāng)歸Angelicasinensis(Oliv.) Diels種子出售，其質(zhì)量與當(dāng)歸種子差別較大，不可作為當(dāng)歸種子使用。

目前對(duì)中藥材的質(zhì)量主要依據(jù)《中華人民共和國(guó)藥典》進(jìn)行控制，但優(yōu)良的種質(zhì)是決定藥材質(zhì)量的前提，近年對(duì)中藥種子、種苗的質(zhì)量雖逐漸得到關(guān)注和重視，但目前中藥材種子、種苗的質(zhì)量評(píng)價(jià)與控制工作相對(duì)滯后，如何建立一套客觀、科學(xué)且適用于大部分中藥材種子、種苗的質(zhì)量評(píng)價(jià)體系是中藥行業(yè)研究的重要內(nèi)容。

灰色系統(tǒng)既包含已知信息，又包含未知信息，其灰色關(guān)聯(lián)度模型對(duì)數(shù)據(jù)容量和概率分布沒(méi)有嚴(yán)格要求，它只要求較少的原始數(shù)據(jù)，便可充分利用這些已知數(shù)據(jù)，去尋找體系中的規(guī)律性。近年來(lái)，灰色系統(tǒng)作為對(duì)模糊系統(tǒng)研究的有效手段已被廣泛應(yīng)用，但應(yīng)用于對(duì)中藥材的質(zhì)量評(píng)價(jià)還較少見(jiàn)，對(duì)中藥種子質(zhì)量評(píng)價(jià)未見(jiàn)報(bào)道。本研究利用灰色系統(tǒng)，以定義的相對(duì)關(guān)聯(lián)度為測(cè)度，建立評(píng)價(jià)當(dāng)歸種子質(zhì)量的灰色關(guān)聯(lián)分析模型，為中藥種子質(zhì)量控制與評(píng)價(jià)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(xué)研究基金計(jì)劃項(xiàng)目(1212RJZA080)；2009甘肅省中藥材產(chǎn)業(yè)科技攻關(guān)項(xiàng)目(GYC09-13)

*

李敏，教授，研究方向：中藥品質(zhì)評(píng)價(jià)、GAP研究、資源開(kāi)發(fā)；E-mail：028limin@163.com