濱海地區(qū)不同茶菊品種農(nóng)藝性狀及有效成分綜合評(píng)價(jià)

丁丁， 鄭伶杰， 王紅寶， 鄭麗錦， 郭艷超

（1.河北省農(nóng)林科學(xué)院濱海農(nóng)業(yè)研究所，河北省鹽堿地綠化工程技術(shù)創(chuàng)新中心，河北 唐山 063299；2.河北省農(nóng)林科學(xué)院石家莊果樹研究所，石家莊 050061； 3.河北省林業(yè)和草原技術(shù)推廣總站，石家莊 050081）

菊花（Chrysanthemum morifoliumRamat.）為菊科（Asteraceae）菊屬（ChrysanthemumLinn．）多年生草本植物[1]，其干燥頭狀花序是我國常用的大宗藥食同源藥材，有效成分主要為黃酮類化合物、揮發(fā)油成分、氨基酸及微量元素等，具有散風(fēng)清熱、平肝明目、清熱解毒的功效[2]。茶菊是菊花中以茶用為主的品種，具有一定的觀賞和飲用價(jià)值。隨著人們生活水平的提高以及對(duì)生活質(zhì)量的重視，茶用菊花因其芳香的氣味、優(yōu)雅的外觀、清爽的口感和多重保健功能越來越受到消費(fèi)者的認(rèn)可，具有極大的發(fā)展?jié)摿屯茝V價(jià)值[3]。

菊花栽培歷史悠久，在我國分布廣泛，浙江、河南、安徽、湖北、江蘇、河北、四川、山東等省均有種植。按產(chǎn)地和加工方法不同，可分為毫菊、滁菊、貢菊、杭菊和懷菊，這些均收錄于2020 版《中華人民共和國藥典》[2]。除此之外，市場(chǎng)上流通的還有祁菊、川菊、金絲皇菊、婺源皇菊、皇菊等地方習(xí)用品種，多做茶用[4]。菊花為短日照植物，江浙地區(qū)雖為茶菊主產(chǎn)區(qū)，但高溫高濕的氣候?qū)е虏杈赵缙跔I(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)過旺、病蟲害嚴(yán)重，生產(chǎn)質(zhì)量不高。濱海地區(qū)氣溫偏低，光照充足，氣候更適宜菊花生長(zhǎng)，且研究表明，濱海地區(qū)的輕度鹽漬化土壤更有利于作物營(yíng)養(yǎng)成分的積累[5]。隨著國家健康大產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，茶用菊的種植規(guī)模在大幅增加，在濱海地區(qū)應(yīng)用并發(fā)展茶用菊產(chǎn)業(yè)，既可以減少農(nóng)作物用地之爭(zhēng)，還可以提高濱海鹽堿地利用效率，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。菊花變異豐富，不同產(chǎn)地及栽培環(huán)境會(huì)影響菊花的植物學(xué)性狀[6]，造成植株、葉片及頭狀花序等相關(guān)性狀發(fā)生改變。因此，評(píng)價(jià)茶菊資源在濱海地區(qū)的栽培適應(yīng)性是亟需解決的問題。目前，評(píng)價(jià)菊花資源的方法很多[7-9]，但基于濱海地區(qū)茶菊栽培適應(yīng)性的研究較少。本研究引進(jìn)10 個(gè)茶菊品種，參照GB/T 19557.19—2018《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測(cè)試指南 菊花》[10]對(duì)其植株、葉部、頭狀花序相關(guān)的13個(gè)農(nóng)藝性狀及《中華人民共和國藥典》規(guī)定的3 個(gè)有效成分進(jìn)行測(cè)定，利用相關(guān)分析、主成分分析結(jié)合隸屬函數(shù)法對(duì)其適應(yīng)性及品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，旨在篩選適宜濱海地區(qū)應(yīng)用的茶菊品種，為濱海地區(qū)優(yōu)質(zhì)茶菊的栽培推廣、良種選育提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為10 個(gè)茶菊品種，2012 年以來引自河南省和北京市，詳細(xì)信息見表1。

表1 供試茶菊資源信息Table 1 Tea Chrysanthemum resource information

1.2 試驗(yàn)地情況

試驗(yàn)于2020年5月下旬在河北省農(nóng)林科學(xué)院濱海農(nóng)業(yè)研究所天旭試驗(yàn)基地進(jìn)行。該區(qū)地處39°25'13″N、118°50'03″E，屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸季風(fēng)氣候，具有光照充足、降水集中、四季寒暖干濕分明等特點(diǎn)[11]。年平均降水量636 mm，多年平均氣溫11.4 ℃，全年無霜期188 d。土壤類型為濱海鹽土，土壤全鹽含量在0.36%左右，pH 7.46~7.95，堿解氮和速效磷含量分別為84.19 和49.39 mg·kg-1，速效鉀含量為452.63 mg·kg-1，有機(jī)質(zhì)含量為14.28 g·kg-1。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2020 年5 月，對(duì)供試茶菊品種剪取生長(zhǎng)一致的頂芽進(jìn)行扦插育苗，扦插基質(zhì)為草炭和蛭石按體積比1∶1 混合而成，待扦插苗生根后定植。采用起壟寬畦高栽模式進(jìn)行定植，壟寬120 cm，壟高30 cm，壟間距50 cm，每壟栽植2 行，株行距為50 cm×50 cm，壟面鋪設(shè)2 行滴灌管，覆防草布，每品種設(shè)置3次重復(fù)，試驗(yàn)期間進(jìn)行常規(guī)水肥管理。

1.4 指標(biāo)測(cè)定

1.4.1 性狀觀察與測(cè)試 在現(xiàn)蕾期調(diào)查植株和葉部性狀，在盛花期即群體70%植株開花時(shí)調(diào)查花部性狀，調(diào)查及測(cè)定方法參照GB/T 19557.19—2018《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測(cè)試指南菊花》[10]。結(jié)合市場(chǎng)和生產(chǎn)實(shí)際需要，選擇株高、莖粗、冠幅、葉長(zhǎng)、葉寬、葉重、單花鮮重、單花干重、花徑、花瓣層數(shù)、花瓣數(shù)、外輪瓣長(zhǎng)和外輪瓣寬共13個(gè)性狀進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)品種隨機(jī)選擇10株進(jìn)行測(cè)量與記錄，取平均值[12]。

1.4.2 綠原酸、木犀草苷和3，5-O-二咖啡?；鼘幩岷康臏y(cè)定 菊花有效成分含量測(cè)定參照2020 版《中華人民共和國藥典》[2]方法并稍作改動(dòng)。

高效液相色譜 (high performance liquid chromatography，HPLC)條 件： Dikma C18 色 譜 柱（4.6 mm×250 nm，5 μm）；流 動(dòng) 相 A（甲 醇）∶B（0.2%的磷酸水溶液）=45%∶55%，洗脫時(shí)間0~14 min；流速1 mL·min-1；柱溫30 ℃；檢測(cè)波長(zhǎng)348 nm；進(jìn)樣量4 μL。

混合對(duì)照品溶液制備：精密稱取綠原酸對(duì)照品、木犀草苷對(duì)照品、3,5-O-二咖啡?；鼘幩釋?duì)照品適量，加70%的甲醇制成每1 mL 含綠原酸35 μg、木犀草苷25 μg、3,5-O-二咖啡?；鼘幩?0 μg的混合溶液。

供試品溶液制備：在盛花期采集菊花頭狀花序，烘干磨粉，稱取一定質(zhì)量茶菊粉末（過1 號(hào)篩），加入70%乙醇，料液比（g·mL-1）為1∶100，稱定質(zhì)量，超聲處理40 min，冷卻至室溫，精密稱量后用70% 甲醇補(bǔ)足減失的質(zhì)量，搖勻，8 000 r·min-1離心15 min，取上清液，0.45 μm 微孔濾膜濾過，取濾液即得樣品溶液。

標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：分別精密吸取稀釋成不同水平的混合對(duì)照品溶液4 μL，進(jìn)樣分析，重復(fù)3 次。以對(duì)照品溶液的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)（X），峰面積（Y）為縱坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到回歸方程。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

利用Excel 2016 統(tǒng)計(jì)茶菊各項(xiàng)農(nóng)藝性狀的測(cè)量值以及平均值。利用SPSS 22.0 軟件進(jìn)行單因素方差分析、相關(guān)分析以及主成分分析，結(jié)合隸屬函數(shù)法對(duì)不同茶菊品種在濱海地區(qū)的生態(tài)適應(yīng)性和品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

采用最大方差法提取主成分，提取標(biāo)準(zhǔn)為主成分特征值大于1，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)85%以上。根據(jù)各指標(biāo)的系數(shù)評(píng)估各品種的主成分得分。隸屬函數(shù)值、權(quán)重、綜合評(píng)價(jià)值參照下列公式計(jì)算[13-14]。

式中，Xj表示第j個(gè)因子的得分值，Xmin表示第j個(gè)因子得分的最小值，Xmax表示第j個(gè)因子得分的最大值；Wj表示第j個(gè)公因子在所有公因子中的重要程度即權(quán)重，Pj為各品種第j個(gè)公因子的貢獻(xiàn)率；D值為不同茶菊品種各項(xiàng)指標(biāo)隸屬函數(shù)值累加所得的綜合評(píng)價(jià)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同茶菊品種植株和葉部相關(guān)性狀比較

對(duì)10 個(gè)茶菊品種的株高、莖粗、冠幅、葉長(zhǎng)、葉寬和葉重等數(shù)量性狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果（表2）表明，各性狀之間存在差異且變異豐富。其中，葉重的變異系數(shù)最高，為53.49%；其次為葉寬、葉長(zhǎng)和株高，變異系數(shù)分別為29.34%、27.78%和25.54%；冠幅和莖粗的變異系數(shù)最低，分別為20.12%和20.02%。由此可見，葉部相關(guān)性狀較植株相關(guān)性狀變異更豐富。由表2 還可以看出，‘曉起皇菊’和‘貢黃菊’的株高均顯著高于其他品種；‘金絲皇菊’的莖粗最大，其次為‘玉臺(tái)1 號(hào)’和‘貢黃菊’，這3 個(gè)品種間差異不顯著，‘金絲皇菊’莖粗顯著高于其余品種；‘黃金菊’的冠幅顯著高于其他品種，‘曉起皇菊’和‘貢黃菊’次之；‘金絲皇菊’的葉長(zhǎng)和葉寬均高于其他品種，葉重顯著高于其他品種。

表2 不同茶菊品種植株和葉部相關(guān)性狀Table 2 Traits related to plant and leaf of different tea Chrysanthemum varieties

2.2 不同茶菊品種頭狀花序相關(guān)性狀比較

對(duì)10 個(gè)茶菊品種的單花鮮重、單花干重、花徑、花瓣層數(shù)、花瓣數(shù)、外輪瓣長(zhǎng)和外輪瓣寬等頭狀花序相關(guān)性狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果（表3）表明，各性狀之間存在差異且變異豐富。其中，單花鮮重和單花干重的變異系數(shù)較高，分別為65.87%和49.84%；其次為花瓣層數(shù)和花瓣數(shù)，變異系數(shù)分別為41.62%和39.50%；花徑的變異數(shù)最小，為21.27%。由表3 還可以看出，‘金絲皇菊’的單花鮮重、單花干重、花徑和外輪瓣長(zhǎng)均顯著高于其他品種；‘貢黃菊’的花瓣層數(shù)最多，其次為‘曉起皇菊’，二者之間無顯著差異，但均顯著高于其他品種；‘貢黃菊’的花瓣數(shù)最多，其次為‘曉起皇菊’和‘貢白菊’，三者間無顯著差異，但‘貢黃菊’和‘曉起皇菊’花瓣數(shù)均顯著高于其他品種；‘貢白菊’的外輪瓣寬顯著高于其他品種。

表3 不同茶菊品種頭狀花序相關(guān)性狀Table 3 Traits related to flower morphology of different tea Chrysanthemum varieties

2.3 不同茶菊品種綠原酸、3，5-O-二咖啡?；鼘幩岷湍鞠蒈蘸勘容^分析

對(duì)10 個(gè)茶菊品種的綠原酸、3,5-O-二咖啡?；鼘幩岷湍鞠蒈蘸窟M(jìn)行測(cè)定分析，結(jié)果（表4）表明，綠原酸含量最高的品種為‘貢黃菊’，達(dá)1.32%，其次為‘玉臺(tái)1 號(hào)’‘黃金托桂’和‘藕粉托桂’，綠原酸含量分別為1.20%、1.19% 和1.16%，‘金絲皇菊’綠原酸含量最低，僅為0.55%；‘貢黃菊’的3,5-O-二咖啡酰基奎寧酸含量最高，為2.24%，其次為‘玉臺(tái)1 號(hào)’和‘乳荷’，含量分別為1.94%和1.82%，‘黃金菊’的3,5-O-二咖啡?；鼘幩岷孔畹?，僅為0.67%；木犀草苷含量最高的品種為‘貢黃菊’，達(dá)1.38%，其次為‘曉起皇菊’和‘金絲皇菊’，分別為0.67%和0.64%，‘貢白菊’的木犀草苷含量最低，僅為0.13%。

表4 不同茶菊品種的3種有效成分含量Table 4 Contents of 3 effective components of different tea Chrysanthemum varieties (%)

2.4 相關(guān)性分析

對(duì)不同茶菊品種的植株、葉部、頭狀花序相關(guān)的13 個(gè)農(nóng)藝性狀和3 個(gè)有效成分進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果（表5）表明，各性狀之間存在不同程度的相關(guān)性。株高與葉長(zhǎng)呈顯著正相關(guān)；莖粗與葉長(zhǎng)、葉寬和葉重呈極顯著正相關(guān)；冠幅與花徑呈顯著負(fù)相關(guān)；葉長(zhǎng)、葉寬分別于與葉重呈極顯著正相關(guān)，與單花鮮重和花徑呈顯著正相關(guān)；葉寬與外輪瓣長(zhǎng)呈顯著正相關(guān)；葉重與單花鮮重和花徑呈顯著正相關(guān)，與外輪瓣長(zhǎng)呈極顯著正相關(guān)；單花鮮重與單花干重呈極顯著正相關(guān)，與花徑呈顯著正相關(guān)；花瓣層數(shù)與花瓣數(shù)呈極顯著正相關(guān)；綠原酸與3,5-O-二咖啡?；鼘幩岢曙@著正相關(guān)。

表5 不同茶菊品種各指標(biāo)之間的相關(guān)性Table 5 Correlation among traits of different tea Chrysanthemum varieties

2.5 主成分分析

主成分分析能以較少的主因子替代原始指標(biāo)[15]。對(duì)10 個(gè)茶菊品種的16 個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，以“特征值>1”為標(biāo)準(zhǔn)，共提取了4個(gè)主成分，各主成分的貢獻(xiàn)率分別為41.609%、20.814%、14.307% 和14.043%，累 計(jì) 貢 獻(xiàn) 率 達(dá)90.772%，表明這4個(gè)獨(dú)立的綜合指標(biāo)可以代替原來16個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)的大部分信息（表6）。

表6 茶菊品種各性狀的系數(shù)及貢獻(xiàn)率Table 6 Coefficient and contribution rate of various characters of tea chrysanthemum varieties

2.6 濱海地區(qū)不同茶菊品種的綜合評(píng)價(jià)

10 個(gè)不同茶菊品種的公因子得分值C(x)、隸屬函數(shù)值U(x)和綜合評(píng)價(jià)值D如表7 所示。經(jīng)計(jì)算，4 個(gè)主成分的權(quán)重分別為0.458、0.229、0.158和0.155。D值的大小反映不同茶菊品種在濱海地區(qū)栽培應(yīng)用的綜合品質(zhì)表現(xiàn)，D值越大表明綜合品質(zhì)越好。由表7 可以得出，‘貢黃菊’的D值最大，表明其綜合品質(zhì)最好；其次為‘金絲皇菊’和‘曉起皇菊’；‘黃金菊’的D值最小，表明其綜合品質(zhì)最差。

表7 不同茶菊品種綜合評(píng)價(jià)Table 7 Comprehensive score of different tea chrysanthemum varieties

3 討論

優(yōu)質(zhì)茶菊種質(zhì)資源的發(fā)掘是栽培地區(qū)茶用菊花品種選育和品質(zhì)改良的前提[16]。濱海地區(qū)鹽堿地分布廣泛且土壤鹽漬化程度不同，不同環(huán)境條件對(duì)茶菊生長(zhǎng)和品質(zhì)的影響不同[17]。因此，對(duì)不同茶菊種質(zhì)資源在濱海地區(qū)栽培的生態(tài)適應(yīng)性和品質(zhì)評(píng)價(jià)十分必要。本研究通過對(duì)不同茶菊品種植株、葉部及頭狀花序相關(guān)的13 個(gè)農(nóng)藝性狀的統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)各茶菊品種數(shù)量性狀之間存在不同程度的差異性，其中，性狀變異系數(shù)大于60%的1 個(gè)，為單花鮮重；大于40%的3 個(gè)，為葉重、單花干重和花瓣層數(shù)；大于30%的3 個(gè)，為花瓣數(shù)、外輪瓣長(zhǎng)和外輪瓣寬；大于20%的6 個(gè)，為株高、莖粗、冠幅、葉長(zhǎng)、葉寬和花徑，以上結(jié)果均表明茶菊各數(shù)量性狀變異豐富，且頭狀花序相關(guān)性狀發(fā)生變異的可能性高于株高、莖粗和葉片，與陳樂等[18]的研究結(jié)果一致。本研究通過對(duì)不同茶菊品種3 種有效成分的測(cè)定分析，發(fā)現(xiàn)‘貢黃菊’的綠原酸、3,5-O-二咖啡?；鼘幩岷湍鞠蒈蘸烤罡?，表明‘貢黃菊’在該地區(qū)栽培的藥用價(jià)值高于其他品種。2020 版《中華人民共和國藥典》[2]規(guī)定，菊花干燥品含綠原酸不得少于0.20%，含木犀草苷不得少于0.08%，含3,5-O-二咖啡?；鼘幩岵坏蒙儆?.7%，本研究各茶菊品種綠原酸含量均大于0.20%，木犀草苷含量均大于0.08%，3,5-O-二咖啡?；鼘幩岢S金菊’外其余品種均符合要求。試驗(yàn)地栽培環(huán)境和烘干方法都可能對(duì)菊花有效成分含量造成影響，本研究試驗(yàn)地土壤全鹽含量在0.36%左右，推測(cè)可能是‘黃金菊’的耐鹽性較差，對(duì)3,5-O-二咖啡?；鼘幩岷吭斐闪擞绊?。

茶菊整個(gè)生長(zhǎng)過程中，各農(nóng)藝性狀和有效成分之間存在不同程度的相關(guān)性。本研究通過對(duì)不同茶菊品種植株、葉部、頭狀花序相關(guān)13 個(gè)農(nóng)藝性狀和3 個(gè)有效成分進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)各性狀之間存在不同程度的相關(guān)性。株高與葉長(zhǎng)呈顯著正相關(guān)，莖粗與葉長(zhǎng)、葉寬和葉重呈極顯著正相關(guān)，表明株高和莖粗與葉片之間存在促進(jìn)作用，可能是莖的生長(zhǎng)促進(jìn)了葉片營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸送。冠幅與花徑呈顯著負(fù)相關(guān)，表明菊花營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)之間存在競(jìng)爭(zhēng)，這與西寧地區(qū)園林小菊資源的適應(yīng)性評(píng)價(jià)研究結(jié)果一致[19]。葉長(zhǎng)、葉寬分別與葉重呈極顯著正相關(guān)，與單花鮮重和花徑呈顯著正相關(guān)，其中葉寬與外輪瓣長(zhǎng)呈顯著正相關(guān)；葉重與單花鮮重和花徑呈顯著正相關(guān)，與外輪瓣長(zhǎng)呈極顯著正相關(guān)，表明葉片與花朵的生長(zhǎng)之間存在促進(jìn)作用，可能是葉片的光合作用促進(jìn)花朵生長(zhǎng)。本研究還發(fā)現(xiàn)綠原酸和3,5-O-二咖啡?；鼘幩岢曙@著正相關(guān)，但有效成分指標(biāo)均與農(nóng)藝性狀無顯著相關(guān)，推測(cè)品種的有效成分含量可能是由品種本身特性決定。

由于茶菊各農(nóng)藝性狀及有效成分等指標(biāo)均存在差異，很難通過1 個(gè)或幾個(gè)指標(biāo)對(duì)不同茶菊種質(zhì)資源進(jìn)行評(píng)價(jià)。主成分分析可以對(duì)復(fù)雜因子進(jìn)行降維，將多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少量且互不影響的獨(dú)立因子，這幾個(gè)獨(dú)立因子能代表之前多個(gè)指標(biāo)的大部分信息[20]。王啟璋等[19]對(duì)7 份園林小菊資源的表型性狀及生理生化指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，通過主成分分析和綜合評(píng)價(jià)篩選出適宜西寧地區(qū)引種栽培的品種。吳盼婷等[21]采用隸屬函數(shù)法對(duì)不同菊花品種幼苗的抗寒性和耐熱性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。由此表明，利用植物學(xué)性狀和有效成分指標(biāo)通過合適的統(tǒng)計(jì)分析方法可篩選菊花優(yōu)異種質(zhì)資源。本研究通過對(duì)10 個(gè)不同茶菊品種的16 個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，以“特征值>1”為標(biāo)準(zhǔn)，提取到4個(gè)主成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)90.772%，表明這4 個(gè)獨(dú)立的綜合指標(biāo)代替了原來16 個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)的大部分信息。同時(shí)結(jié)合隸屬函數(shù)法對(duì)10 個(gè)茶菊品種在濱海地區(qū)的適應(yīng)性和品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)排序，得出‘貢黃菊’的D值最大，適應(yīng)性最強(qiáng)，綜合品質(zhì)最好，其次為‘金絲皇菊’‘曉起皇菊’和‘玉臺(tái)1號(hào)’，‘黃金托桂’的D值最小，在該地區(qū)栽培適應(yīng)性最差。研究結(jié)果可為濱海地區(qū)及其他相似類型區(qū)優(yōu)質(zhì)茶菊資源的栽培推廣和品種選育提供科學(xué)依據(jù)。