白及屬不同種質(zhì)資源材料的綜合評價

蘇澤春，楊麗云，程遠輝，和壽星，和瓊姬，李兆光

（云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高山經(jīng)濟植物研究所，云南麗江674100）

白及屬（Bletilla Reichb.f.）植物全世界約有6 個種，主要分布于東亞的緬甸北部經(jīng)我國至日本[1-2]。其中，我國有4 個種，分別為白及（Bletilla striata（Thunb.exA.Murray）Rchb.f.）、小白及（Bletilla formosana（Hayata）Schltr.）、黃花白及（Bletilla ochracea Schltr.）和華白及（Bletilla sinensis（Rolfe）Schltr.）[3]，主要分布于陜西南部、甘肅東南部、江蘇、安徽、浙江、江西、福建、河南、湖北、湖南、廣東、廣西、四川、貴州、云南、西藏東南部和臺灣等地區(qū)[4]。白及屬植物不僅具有較高的觀賞價值，也是我國重要的中藥材。但在《中華人民共和國藥典》中，僅白及一種作為傳統(tǒng)中藥材被收錄，其是中藥材白及的唯一基源植物[5]。中藥材以白及干燥的塊莖入藥，具有收斂止血、消腫生肌等功效[5]?，F(xiàn)代藥理研究表明，白及具有止血、抗腫瘤、抗菌、抗炎鎮(zhèn)痛、抗矽肺、增強免疫力、促進創(chuàng)傷愈合、保護急性酒精性肝損傷等藥理作用[6-10]；研究還證明，白及特殊的黏度可以替代阿拉伯膠及西黃蓍膠，在石油工業(yè)、食品工業(yè)和醫(yī)藥、化妝品工業(yè)[11-15]等方面發(fā)揮著不容忽視的潛在作用。隨著白及潛在價值的不斷開發(fā)，白及的市場需求也越來越大。但是在需求的牽引下，相關(guān)混淆品不斷充斥著市場，嚴重影響了藥材的安全性、有效性及合法性。白及屬的其他種被當(dāng)作正品白及藥材使用，這是由于在一定程度上白及屬的各個種在傳統(tǒng)分類學(xué)上存在著許多不明確和交叉的地方[4，16-17]。云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高山經(jīng)濟研究所白及開發(fā)利用研究課題組雖在白及的種質(zhì)資源遺傳多樣性的ISSR 分析[18]及種質(zhì)資源綜合評估[19-20]等方面積累了一些前期工作基礎(chǔ)，但是能為該物種提供的分類處理信息卻依然較少。

云南白及屬植物現(xiàn)代分類研究項目擬在收集白及屬種質(zhì)資源的基礎(chǔ)上，通過采集這些資源的主要表型性狀，借助生物統(tǒng)計學(xué)知識進行分析，直觀地為該物種的分類處理提供信息，同時為深入探討白及屬植物的分類處理以及開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試材料為云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高山經(jīng)濟植物研究所試驗基地白及屬資源圃的14 份材料，其代碼編號如表1 所示。于2015 年集中收集這14 份白及屬種質(zhì)資源材料，通過連續(xù)3 a 種植，于2018 年對各材料的12 個表型性狀進行觀測。

表1 各白及屬種質(zhì)資源材料及代碼

1.2 試驗方法

試驗采用隨機區(qū)組試驗設(shè)計，3 次重復(fù)，每小區(qū)種植50 株，株距為20 cm，行距為30 cm。每小區(qū)隨機選擇5 株進行表型性狀觀測，具體觀測的數(shù)量性狀指標有11 個（包括株高、葉數(shù)、葉寬、花枝長、花數(shù)、花瓣長、花瓣寬、萼片長、萼片寬、唇瓣長、唇瓣寬）；質(zhì)量性狀有1 個，為唇瓣顏色。所有性狀均在盛花期進行測定。唇瓣顏色質(zhì)量性狀以數(shù)字編碼的方式進行區(qū)分，具體為：“紫紅色+白色”記為1、“淡紫色＋黃色＋紫紅色”記為2、“粉白色＋黃色＋紫紅色”記為3、“粉白色＋黃色+酒紅色”記為4、“白色＋紫紅色”記為5、“白色＋紫粉色”記為6、“白色＋紫紅色＋酒紅色”記為7、“白色＋紫紅色＋黃色”記為8、“白色+紫紅色＋黃色＋酒紅色”記為9、“白色＋紫紅色＋淡黃色＋酒紅色”記為10、“白色＋紫粉色＋淡黃色＋酒紅色”記為11、“白色＋黃色＋紫紅色”記為12、“白色＋黃色+紫色”記為13、“白色＋黃色＋紫色＋褐色”記為14、“淡黃色＋紫紅色＋黃色＋酒紅色”記為15、“淡黃色＋酒紅色”記為16、“淡黃色＋酒紅色＋白色＋紫紅色”記為17、“淡黃色＋黃色＋紫紅色”記為18、“淡黃色＋黃色＋紫色＋白色”記為19、“淡黃色＋黃色＋酒紅色”記為20、“淡黃色＋黃色＋紅色”記為29。

1.3 數(shù)據(jù)分析

統(tǒng)計分析方法采用Excel 軟件以及SAS 軟件進行。

2 結(jié)果與分析

2.1 各材料的巢氏方差分析

對各白及屬種質(zhì)資源材料的各性狀進行巢氏方差分析，可將觀察總變異分為組間變異、組內(nèi)變異和誤差3 個部分（表2）。從表2 可以看出，14 份白及屬種質(zhì)資源材料無論在組間還是組內(nèi)，方差均達到極顯著水平，表明各表型性狀在種群內(nèi)、種群間都存在豐富的變異。

表2 各白及屬種質(zhì)資源材料的巢氏方差結(jié)果、均值及標準差

2.2 各材料的灰色關(guān)聯(lián)分析

表3 表型性狀間的灰色關(guān)聯(lián)矩陣

由于灰色關(guān)聯(lián)分析可反映兩兩事物在發(fā)展過程中的關(guān)聯(lián)程度，因此，其在多種經(jīng)濟作物如山藥[21]、甜瓜[22]、烤煙[23]、大豆[24]等的評價中都有廣泛應(yīng)用。本研究引入該方法對白及屬種質(zhì)資源進行灰色預(yù)測和決策，分析從2 個層面進行：一為表型性狀間的灰色關(guān)聯(lián)分析；二為種質(zhì)資源材料間的灰色關(guān)聯(lián)分析。從表型性狀間的灰色關(guān)聯(lián)分析可以看出（表3），株高與其他性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)以花枝長為最大，葉數(shù)與其他性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)以花枝長為最大，葉寬與其他性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)以唇瓣長為最大，花數(shù)與其他性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)以葉數(shù)為最大，花瓣長與其他性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)以萼片長為最大，花瓣寬與其他性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)以萼片寬為最大，唇瓣寬與其他性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)以花瓣寬為最大，唇瓣顏色與其他性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)以唇瓣寬為最大。其中，株高與花枝長、葉寬與唇瓣長、花瓣長與萼片長、花瓣寬與萼片寬之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)互為最大。性狀間的相互關(guān)聯(lián)可為研究物種間的關(guān)系、分類和鑒定提供有價值的參考信息，雖然得到的結(jié)論對辨識白及屬的3 個種還不夠完善，但是，這些結(jié)論在應(yīng)用方面顯得更簡單、更方便，因此，也可將該方法作為開展化學(xué)指紋圖譜分析及物種間DNA 條形碼研究的有力補充。

從種質(zhì)資源材料間的灰色關(guān)聯(lián)分析可以看出（表4），白及（浙江）與其他材料的關(guān)聯(lián)系數(shù)以白及（貴州）為最大、白及（湖北）次之，白及（貴州）與其他材料的關(guān)聯(lián)系數(shù)以白及（浙江）為最大、白及（湖北）次之，白及（湖北）與其他材料的關(guān)聯(lián)系數(shù)以白及（浙江）為最大、白及（貴州）次之，黃花白及（浙江）與其他材料的關(guān)聯(lián)系數(shù)以黃花白及（湖北）為最大、黃花白及（貴州）次之，黃花白及（貴州）與其他材料的關(guān)聯(lián)系數(shù)以黃花白及（湖北）為最大、黃花白及（浙江）次之，黃花白及（湖北）與其他材料的關(guān)聯(lián)系數(shù)以黃花白及（貴州）為最大、黃花白及（浙江）次之，黃花白及（麗江古城）與其他材料的關(guān)聯(lián)系數(shù)以黃花白及（麗江玉龍）為最大、黃花白及（迪慶維西）次之，黃花白及（麗江玉龍）與其他材料的關(guān)聯(lián)系數(shù)以黃花白及（麗江古城）為最大、黃花白及（迪慶維西）次之，黃花白及（迪慶香格里拉）與其他材料的關(guān)聯(lián)系數(shù)以黃花白及（迪慶維西）為最大、白及（湖北）次之，黃花白及（迪慶維西）與其他材料的關(guān)聯(lián)系數(shù)以黃花白及（迪慶香格里拉）為最大、黃花白及（麗江玉龍）次之，小白及（麗江古城）與其他材料的關(guān)聯(lián)系數(shù)以小白及（麗江玉龍）為最大、白及（浙江）次之，小白及（麗江玉龍）與其他材料的關(guān)聯(lián)系數(shù)以小白及（麗江古城）為最大、白及（浙江）次之，小白及（迪慶香格里拉）與其他材料的關(guān)聯(lián)系數(shù)以小白及（迪慶維西）為最大、白及（浙江）次之，小白及（迪慶維西）與其他材料的關(guān)聯(lián)系數(shù)以小白及（迪慶香格里拉）為最大、白及（浙江）次之。

從表4 還可以看出，黃花白及（香格里拉）與白及（浙江），小白及（麗江古城）、小白及（麗江玉龍）、小白及（迪慶香格里拉）和小白及（迪慶維西）與白及（浙江）之間由于表型性狀存在一定的相似性，因此，不借助統(tǒng)計分析的知識很難將這些物種區(qū)分開。

表4 種質(zhì)資源材料間的灰色關(guān)聯(lián)矩陣

2.3 各材料的聚類分析

對14 份白及屬種質(zhì)資源材料的12 個表型性狀平均值組成的矩陣進行聚類分析，聚類方法采用數(shù)據(jù)標準化轉(zhuǎn)換、卡方距離、可變類平均法進行。從圖1 可以看出，14 份白及屬種質(zhì)資源材料按不同的種分別聚在了一起，同時也具有明顯的地域界線之分。

從圖1 還可以看出，在距離為0.678 1 處可將14 份白及屬種質(zhì)資源分為6 類。第I 類包括白及（浙江）、白及（貴州）和白及（湖北），其特點是葉片、花數(shù)、花瓣長、花瓣寬、萼片長、唇瓣長均具有最大值。第II 類包括黃花白及（浙江）、黃花白及（貴州）、黃花白及（湖北），其特點是株高、葉寬、花枝長、花瓣長、花瓣寬、萼片長、萼片寬、唇瓣長均居第2 位。第III 類包括黃花白及（麗江古城）和黃花白及（麗江玉龍），其特點是唇瓣寬最寬，花枝長最短，花數(shù)最少，唇瓣顏色較為豐富。第IV 類包括黃花白及（迪慶香格里拉）和黃花白及（迪慶維西），其特點是葉數(shù)最多，葉寬較窄，萼片寬最大，唇瓣寬較大，唇瓣顏色最為豐富。第V 類包括小白及（麗江古城）和小白及（麗江玉龍），其特點是株高最高，葉數(shù)最少，花枝長最長，花瓣寬較小，萼片寬與唇瓣寬較窄。第VI 類包括小白及（迪慶香格里拉）和小白及（迪慶維西），其特點是葉數(shù)最多，葉寬最窄，花枝長較短，花數(shù)較多，花瓣長最短，花瓣寬最窄、萼片長最短、萼片寬與唇瓣寬最窄，唇瓣顏色最不豐富。

3 結(jié)論與討論

從巢氏方差分析結(jié)果來看，白及屬種質(zhì)資源組間和組內(nèi)的方差都達到了極顯著水平，各種質(zhì)資源在組間或組內(nèi)都存在較大的分化。分化現(xiàn)象的普遍存在使得物種間的關(guān)系變得更為復(fù)雜，如果不借助統(tǒng)計學(xué)的相關(guān)理論就很難從表型性狀的直觀判斷來對白及屬的3 個種作出明晰的區(qū)分。灰色關(guān)聯(lián)分析可以從不同層面對白及屬種質(zhì)資源進行分析，從而得出相應(yīng)的灰色預(yù)測和決策結(jié)論。從性狀間的灰色關(guān)聯(lián)分析可以看出，株高與花枝長、葉寬與唇瓣長、花瓣長與萼片長、花瓣寬與萼片寬之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)互為最大。從種質(zhì)資源間的灰色關(guān)聯(lián)分析可以看出，白及屬相同的種存在地理位置相近的資源具有最大的灰色關(guān)聯(lián)關(guān)系，這與聚類分析的結(jié)果一致。聚類分析結(jié)果將14 份白及屬種質(zhì)資源在0.678 1 處分為6 類。將聚類中不同類的特點與性狀間的灰色關(guān)聯(lián)分析的結(jié)論相結(jié)合，可為深入研究該物種的分類、鑒別等提供有價值的參考依據(jù)，比如，花瓣長與萼片長之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)互為最大，對于解釋第I 類的白及（浙江）、白及（貴州）和白及（湖北）具有最大的花瓣長與萼片長，第II 類的黃花白及（浙江）、黃花白及（貴州）、黃花白及（湖北）具有較大的花瓣長與萼片長有一定的意義；花瓣寬與萼片寬之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)互為最大，對于解釋第II 類的黃花白及（浙江）、黃花白及（貴州）、黃花白及（湖北）具有較大的花瓣寬與萼片寬，第V 類的小白及（麗江古城）和小白及（麗江玉龍）具有較小的花瓣寬與萼片寬，第VI 類的小白及（迪慶香格里拉）和小白及（迪慶維西）具有最小的花瓣寬與萼片寬具有一定意義；葉寬與唇瓣長之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)互為最大，同理可解釋第II 類的黃花白及（浙江）、黃花白及（貴州）、黃花白及（湖北），第IV 類的黃花白及（迪慶香格里拉）和黃花白及（迪慶維西）；株高與花枝長之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)互為最大，對解釋第V 類的小白及（麗江古城）和小白及（麗江玉龍）也具有一定意義。由此不難看出，形態(tài)標記可利用肉眼可見的植物外部表型特征對物種進行分類鑒定研究，雖然得到的結(jié)論往往不夠完善，但借助統(tǒng)計學(xué)知識進行嚴密的分析，也可得出有價值的信息。這些信息也可為深入開展白及屬化學(xué)指紋圖譜分析及物種間DNA 條形碼研究提供一定的理論依據(jù)。