摘要：利用SPSS 19.0軟件對枸杞（Lycium L.）果實的VC、棕桐酸、油酸含量等主要品質性狀進行主成分分析和聚類分析。主成分分析結果表明，將10個品質性狀綜合成4個主成分因子，可代表枸杞品質81.85%的原始數據信息量；聚類分析結果表明，15份枸杞種質資源可劃分為4大類，各類別品質間的遺傳距離較大。利用主成分分析和聚類分析進行枸杞品質性狀的綜合評價，可為枸杞親本利用和品質育種提供重要的科學依據。

關鍵詞：枸杞（Lycium L.）；品質性狀；主成分分析；聚類分析；綜合評價

中圖分類號：S567.1+9.4 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）16-4220-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.16.038

Principal Component Analysis and Comprehensive Evaluation

on Quality Traits of Wolfberry Varieties

寧夏枸杞（Lycium bararum L.）隸屬茄科（Solanaceae）枸杞屬（Lycium L.），是中國傳統(tǒng)名貴藥材。據《本草綱目》記載：“枸杞能補腎、潤肺、生精、益氣，此乃平補之藥”。現代藥理學研究表明，枸杞具有促進和調節(jié)免疫功能、保肝和抗衰老三大藥理作用[1]。枸杞不僅具有很高的藥用價值，而且還有很高的營養(yǎng)價值，這都歸結于枸杞果實含有豐富的營養(yǎng)成分，如黃酮、甜菜堿、類胡蘿卜素、維生素等。隨著現代健康理念的變化，人們對枸杞品質提出了更高的要求，因此枸杞品質性狀研究與改良越來越受到關注[2-5]。目前枸杞品質研究主要集中在不同采摘期單一品質變化、加工過程中營養(yǎng)變化、不同產區(qū)的寧夏枸杞品質差異等[6-9]方面，而針對不同枸杞品種的品質性狀綜合評價未見報道。為此，試驗以15份枸杞種質資源為材料，采用多元統(tǒng)計分析方法系統(tǒng)研究枸杞果實黃酮、維生素、甜菜堿、多糖等10個品質性狀表現及其相關關系，進一步了解各種質的綜合品質特性，以期為枸杞種質資源挖掘利用奠定基礎，進而為枸杞品質性狀遺傳改良和新品種選育提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

參試的枸杞種質資源材料有15份，包括枸杞屬的7個種和3個變種，均來源于寧夏農林科學院國家枸杞工程技術研究中心枸杞種質資源圃（該地位于北緯38°38′49″，東經106°09′10″）。15份枸杞種質資源簡況見表1。

1.2 測定項目

在實驗室分別測定枸杞果實的維生素C、氨基酸、棕櫚酸、油酸、亞油酸含量等10個品質性狀指標；其中，枸杞多糖含量的測定參照文獻[10]的方法，類胡蘿卜素含量的測定參考陳敏等[11]的方法并略有改進，甜菜堿含量的測定參考王曉菁等[12]的方法并略有改進，黃酮含量的測定參考劉蘭英等[13]的方法，氨基酸、維生素C含量的測定采用ELISA試劑盒完成，棕櫚酸、油酸、亞油酸、γ-亞油酸含量的測定方法參考文獻[14]的方法。

1.3 數據處理

試驗所得數據用Microsoft Office Excel 2003軟件處理，并制表、作圖；應用SPSS 19.0軟件對原始數據統(tǒng)計分析，運用UPGMA法（Unweighted Pair Group Method Arithmetic Averages）進行聚類分析。

2 結果與分析

2.1 品質性狀比較

15份枸杞種質資源的10個品質性狀測定結果見表2。由表2可知，不同種質的枸杞10個品質性狀均存在不同程度的變異。其中，類胡蘿卜素含量在種質間的變異程度最大，變異系數為48%；亞油酸含量的變異程度最小，變異系數為11%。

2.2 主成分分析

2.2.1 數據標準化 利用SPSS 19.0軟件對枸杞10個品質性狀的原始測定數據進行標準化處理，將各指標數據轉化為均值0、標準差1的無量綱數據。標準化結果見表3。

2.2.2 主成分分析 通過主成分分析，得出各主成分的特征值、方差貢獻率、累計方差貢獻率，具體見表4；主成分載荷矩陣見表5。其中特征值表示對應主成分能夠描述原有信息量的多少，由表4可知，前4個主成分的特征值均大于1，其中第一主成分的方差貢獻率為33.336%，第二主成分的方差貢獻率為25.584%，第三主成分的方差貢獻率為12.716%，第四主成分的方差貢獻率為10.223%，累計方差貢獻率為81.859%，說明這4個主成分反映了枸杞品質性狀原始數據的絕大部分信息。因此提取的前4個主成分可以代替原來的10個品質評價指標。從表5可見，第一主成分中載荷最高的品質指標是類胡蘿卜素含量，載荷權數為0.894；而載荷最低的品質指標是γ-亞油酸含量，載荷權數為-0.688；說明第一主成分中以類胡蘿卜素含量最高，γ-亞油酸含量最低。第二主成分中載荷最高的品質指標是甜菜堿含量，載荷權數為0.865；而載荷最低的品質指標是黃酮含量，載荷權數為-0.733；說明第二主成分中以甜菜堿含量最高，黃酮含量最低。第三主成分中載荷最高的品質指標是多糖含量，載荷權數為0.622；而載荷最低的品質指標是棕櫚酸含量，載荷權數為-0.293；說明第三主成分中以多糖含量最高，棕櫚酸含量最低。第四主成分中載荷最高的品質指標是多糖含量，載荷權數為0.542；而載荷最低的品質指標是甜菜堿含量，載荷權數為-0.319；說明第四主成分中以多糖含量最高，甜菜堿含量最低。

2.3 枸杞品質性狀綜合評價

主成分載荷矩陣通過回歸算法可得到因子的得分系數矩陣，進而可以確定第一、第二、第三、第四主成分得分的回歸模型，分別是：

Z1=-0.007x1+0.214x2+0.263x3+0.189x4+0.162x5-0.206x6-0.041x7+0.268x8-0.040x9-0.074x10；

Z2=0.272x1+0.014x2+0.017x3+0.141x4+0.238x5+0.149x6+0.121x7-0.082x8-0.286x9+0.338x10；

Z3=0.458x1+0.392x2-0.231x3-0.163x4-0.128x5-0.147x6+0.489x7+0.075x8+0.207x9-0.131x10；

Z4=-0.301x1-0.125x2-0.010x3+0.414x4+0.348x5+0.348x6+0.531x7-0.097x8+0.264x9-0.312x10。

式中，Z1、Z2、Z3、Z4分別是第一、第二、第三、第四主成分得分；x1為VC、x2為氨基酸、x3為棕櫚酸、x4為油酸、x5為亞油酸、x6為γ-亞油酸、x7為多糖、x8為類胡蘿卜素、x9為黃酮、x10為甜菜堿。以各個主成分對應的方差貢獻率作為權重，由主成分得分和對應的權重線性加權求和，得到綜合評價函數，函數表達式為：

F=0.333Z1+0.256Z2+0.127Z3+0.102Z4。

根據主成分綜合得分模型，可計算出15份枸杞種質資源的綜合得分及排序，結果見表6。從表6可見，綜合得分排在前3位的枸杞種質依次是柱筒枸杞、中國枸杞和云南枸杞。

依據表4主成分載荷分析，類胡蘿卜素含量指標對第一主成分的正影響最為顯著。又由表2可知，類胡蘿卜含量排在前4位的枸杞種質依次是寧杞2號、中國枸杞、云南枸杞和柱筒枸杞。因此，除了寧杞2號以外，其他3個枸杞種質在第一主成分上的得分較高。綜合評價結果證實，柱筒枸杞、中國枸杞和云南枸杞分別排在第一主成分的前3位。由于第一主成分的貢獻率最大，因此這3個枸杞種質的品質性狀綜合評價排名靠前。

2.4 聚類分析

依據試驗測定的枸杞10項品質性狀，以歐氏距離為衡量枸杞各種質間差異的大小指標，采用組間連接法對15個枸杞供試種質進行系統(tǒng)聚類，結果見圖1。由圖1可以看出，15個枸杞種質在歐氏距離為0.1水平上能劃分為4類；其中黑果枸杞可單獨聚為一類，其品質特點是甜菜堿含量優(yōu)于其他類群，但類胡蘿卜素和棕櫚酸含量偏低；黃果枸杞也是單獨聚為一類，其品質特點是黃酮含量優(yōu)于其他類群，但棕櫚酸含量偏低；新疆枸杞和截萼枸杞聚為一類，其品質特點是維生素C和甜菜堿含量優(yōu)于其他類群，但黃酮含量偏低；其他11個種質聚為一類，包括綜合得分在前3名的柱筒枸杞、中國枸杞和云南枸杞，此類枸杞種質的特點是類胡蘿卜素含量偏高或居中。

3 小結與討論

主成分分析方法在枸杞品質性狀與種質資源的農藝性狀綜合評價中已得到了廣泛的運用，張波等[15]利用主成分分析法對不同產地的寧夏枸杞的5個品質性狀進行了綜合評價，構建了不同產地寧夏枸杞綜合評價模型。張曉煜等[16]采用層析分析方法構建了寧夏枸杞藥用品質和商用品質綜合評價體系，篩選出8個評價指標，量化了各因子對品質的影響。李梅蘭[17]對11個不同產地枸杞的5種成分含量進行了模糊綜合評價，依據評價指數確定了不同產地枸杞質量的科學排名。本試驗采用主成分綜合評價方法，對15個不同枸杞種質的10個品質性狀進行綜合分析。結果表明，10個品質性狀分別隸屬于4個主成分因子，可代表枸杞品質全部信息81.85%的原始數據信息量；15個種質可以聚合為4大類，各類群之間在品質和遺傳距離方面都存在較大的差異。通過其方差貢獻率及各主成分綜合得分比較，對15個不同枸杞種質進行綜合評價，結果發(fā)現，柱筒枸杞、云南枸杞和中國枸杞的綜合評價排名靠前。

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