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(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)，　陜西 楊陵 712100；　2.陜西漢王略陽中藥科技有限公司，　陜西 略陽 724300)

天麻(GastrodiaelataBL.)屬蘭科天麻屬多年生草本植物，又名赤箭、獨(dú)搖芝、離母、定風(fēng)草、木浦等，是我國的貴重中藥材，主產(chǎn)于陜西、四川、湖南、貴州、云南及臺(tái)灣等地。天麻化學(xué)成分主要包括酚類、有機(jī)酸類、多糖類及甾體類等，其性甘、平，歸肝經(jīng)，有息風(fēng)止痙、平抑肝陽和祛風(fēng)通絡(luò)的功效[1]。近年來，人們對(duì)天麻的研究主要集中于天麻的化學(xué)成分、藥理作用及人工栽培技術(shù)等方面。Li Z等[2]利用UHPLC/Q-TOF-MS/MS聯(lián)用技術(shù)從天麻中分離鑒定出2種新型化合物：巴利森苷J(rèn)巴利森苷K。Wenhua Ji等[3]利用TAGL和PFVB設(shè)計(jì)了對(duì)天麻素具有高選擇性和親和性的分子印跡聚合物(MIPs)作為固相萃取吸附劑從天麻水提取物中高效分離富集天麻素。孫澤陽等[4]對(duì)天麻的藥理作用研究結(jié)果表明，天麻素在鎮(zhèn)靜催眠、抗驚厥、鎮(zhèn)痛等方面具有顯著療效。劉大會(huì)等[5]系統(tǒng)地研究了天麻共生菌蜜環(huán)菌棒的制作及其應(yīng)用技術(shù)，并對(duì)云南彝良縣7個(gè)不同產(chǎn)區(qū)栽培烏桿天麻的農(nóng)藝性狀進(jìn)行通徑分析與多元分析，表明天麻在生產(chǎn)上，可將麻種的塊莖長、塊莖寬和塊莖厚作為高產(chǎn)品種選育的性狀指標(biāo)。然而，由于天麻種子細(xì)小及其特殊的生活史，導(dǎo)致在長期的人工栽培中，缺乏相應(yīng)的種苗標(biāo)準(zhǔn)，使得天麻每窩重量、質(zhì)量差異較大，造成不必要的人力及物力浪費(fèi)，為此，本研究根據(jù)陜西省漢中市略陽縣3個(gè)不同產(chǎn)區(qū)收集的300個(gè)紅桿天麻零代子的塊莖長、塊莖寬、塊莖重量測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，提出陜西漢中天麻零代子的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，旨在為天麻規(guī)范化、規(guī)模化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

1　材料與方法

1.1　材料及試驗(yàn)地概況

本試驗(yàn)材料分別采自陜西省漢中市略陽縣白雀寺鎮(zhèn)白雀寺村、五龍洞鎮(zhèn)五龍洞村、略陽城關(guān)鎮(zhèn)興州街周邊等3個(gè)產(chǎn)區(qū)，于2017年6月采用天麻種子進(jìn)行直播獲得的零代麻種，具體種子來源及編號(hào)見表1。

表1天麻零代子編號(hào)及來源

序號(hào)種子來源1-60、181-240白雀寺鎮(zhèn)白雀寺村61-120、241-300五龍洞鎮(zhèn)五龍洞村121-180略陽城關(guān)鎮(zhèn)

試驗(yàn)地白雀寺鎮(zhèn)白雀寺村位于東經(jīng)106°04′，北緯33°22′，海拔625 m，年平均氣溫13.2 ℃，平均降水量517.8 mm，無霜期236 d。氣候溫和，雨量豐沛，屬亞熱帶季風(fēng)氣候；五龍洞鎮(zhèn)海拔約960 m，屬亞熱帶北緣山地暖溫帶濕潤季風(fēng)氣候，年均降水量860～1 000 mm，空氣相對(duì)濕度73%，日照較少，光能利用率低，年均溫度13.2 ℃；略陽城關(guān)鎮(zhèn)興州街道辦位于略陽縣城周邊，屬暖溫帶濕潤季風(fēng)性氣候，年降雨量592.3 mm，年平均氣溫14.3 ℃，全年無霜期242 d，全年日照時(shí)數(shù)1 552 h。

1.2　研究方法

隨機(jī)選取每個(gè)樣地零代麻種共計(jì)300個(gè)，分別測(cè)量其寬度、長度及重量。采用Excel 2010軟件和SPSS 21軟件對(duì)天麻零代子進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析，之后采用逐步聚類分析法分析結(jié)果。

1.3　計(jì)算公式

1.3.1標(biāo)準(zhǔn)化值

為了使統(tǒng)計(jì)分析在同一水平上進(jìn)行，先用極差法標(biāo)準(zhǔn)化處理300個(gè)原始測(cè)量數(shù)據(jù)，采用以下公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化值進(jìn)行分析：

Z標(biāo)=[X-Xmin]/[Xmax-Xmin]

…(1)

式中，X為樣本指標(biāo)的測(cè)量值；Xmax、Xmin分別為總體樣本中各個(gè)指標(biāo)的最大值與最小值。

1.3.2天麻零代子初始分級(jí)

根據(jù)相關(guān)分析的結(jié)果最終選擇長度(L)、重量(W)作為分級(jí)指標(biāo)，將長度與重量的標(biāo)準(zhǔn)化值之和由大到小排序，人為地給種子進(jìn)行初始分級(jí)。

1.3.3不同級(jí)別零代子個(gè)體間相似程度

在統(tǒng)計(jì)學(xué)上，利用歐式距離來確定不同級(jí)別種子個(gè)體之間的相似程度，距離越小其相似程度越大。

…(2)

1.3.4臨界值計(jì)算

根據(jù)最終凝聚中心，按照半徑r的計(jì)算公式，可計(jì)算出各級(jí)的臨界值，最終確定各級(jí)的分級(jí)：

…(3)

式中，K=1，SL標(biāo)為各級(jí)零代子長度標(biāo)準(zhǔn)化值的標(biāo)準(zhǔn)差；SW標(biāo)為各級(jí)零代子重量的標(biāo)準(zhǔn)化值的標(biāo)準(zhǔn)差。

2　結(jié)果與分析

2.1　天麻零代子分級(jí)指標(biāo)的確定

本研究對(duì)天麻零代子長度、重量、寬度這3個(gè)影響天麻質(zhì)量的指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見表2。

表2相關(guān)矩陣顯示：塊莖寬、塊莖長與塊莖重量三者之間存在顯著相關(guān)性，并對(duì)天麻零代子塊莖長度、塊莖重量、塊莖寬度3個(gè)測(cè)量指標(biāo)分別進(jìn)行單指標(biāo)、雙指標(biāo)和多指標(biāo)計(jì)算分析，認(rèn)為采用天麻零代子的塊莖長度和重量2個(gè)指標(biāo)完全能夠反映其質(zhì)量優(yōu)劣，且在實(shí)際生產(chǎn)中容易測(cè)量。故本研究最終應(yīng)用天麻零代子的塊莖長度與重量指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算分析。

利用(1)式計(jì)算求得各個(gè)天麻零代子長度、重量的標(biāo)準(zhǔn)化值，結(jié)果見表3。

表2各指標(biāo)間的相關(guān)矩陣

指標(biāo)寬度長度重量寬度1長度0.873??1重量0.826??0.893??1

注：“**”在0 .01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

2.2　初始分級(jí)

結(jié)合長度與重量的標(biāo)準(zhǔn)化值之和大小在同一維坐標(biāo)上進(jìn)行排序，在分群較明顯、序號(hào)堆積較多的地方根據(jù)主觀判斷人為劃分為3群，至此完成了天麻零代子的初始分級(jí)，見圖1。

圖1　天麻零代子坐標(biāo)排序圖

2.3　修正分級(jí)

由于初始分級(jí)是人為的，避免不了誤差產(chǎn)生，必須進(jìn)行修改加以修正。本研究使用歐氏距離公式對(duì)初始分級(jí)結(jié)果進(jìn)行修正，即將各級(jí)天麻零代子長度及重量標(biāo)準(zhǔn)化值的平均值作為該級(jí)的凝聚中心，然后計(jì)算出各個(gè)體與各個(gè)凝聚中心的距離，哪個(gè)距離最小，則該個(gè)體判為哪一級(jí)(最短距離法)。

每次修改后，若還有變化，需按照新的分級(jí)結(jié)果重新計(jì)算凝聚中心和距離。如此反復(fù)進(jìn)行，直到完全沒有變化，分級(jí)即結(jié)束。初始分級(jí)的各級(jí)凝聚中心為Ⅰ(0.74，0.71)、Ⅱ(0.43，0.20)、Ⅲ(0.17，0.04)。根據(jù)天麻零代子與相鄰凝聚中心距離的遠(yuǎn)近，第1次修改將樣本3、16、22、38、60、63、67、80、99、102、105、116、118、140、146、243、262、275、279、281從Ⅲ級(jí)調(diào)整至Ⅱ級(jí)。第2次修改將樣本15、31、39、57、119、284從Ⅲ級(jí)調(diào)整至Ⅱ級(jí)，140從Ⅱ級(jí)調(diào)整至Ⅲ級(jí)。第3次調(diào)整將111從Ⅲ級(jí)調(diào)整至Ⅱ級(jí)。確定最終凝聚中心為Ⅰ’(0.75，0.75)、Ⅱ’(0.40,0.17)、Ⅲ’(0.15,0.03)。修正后最終分級(jí)結(jié)果見表4。

表3天麻零代子長度及重量標(biāo)準(zhǔn)化值

序號(hào)ZL標(biāo)ZW標(biāo)序號(hào)ZL標(biāo)ZW標(biāo)序號(hào)ZL標(biāo)ZW標(biāo)序號(hào)ZL標(biāo)ZW標(biāo)序號(hào)ZL標(biāo)ZW標(biāo)10.560.34610.200.041210.410.241810.810.882410.190.0320.190.03620.090.011220.110.031820.100.022420.190.0730.330.08630.320.091230.090.011830.160.042430.340.1140.100.01640.120.021240.130.031840.100.012440.130.0250.750.71650.520.221250.140.031850.110.012450.090.0260.370.18660.210.041260.150.031860.850.902460.260.0870.160.03670.330.101270.240.041870.110.022470.090.0180.630.30680.170.031280.110.011880.050.012480.180.0390.160.03690.090.001290.370.131890.160.032490.150.04100.400.10700.160.021300.030.011900.090.012500.270.05110.510.14710.220.041310.180.031910.100.022510.220.04121.000.63720.210.041320.100.021920.160.032520.000.01130.230.08730.270.051330.100.011930.810.852530.200.06140.220.04740.170.031340.120.031940.220.052540.230.06150.260.14750.140.031350.080.011950.070.012550.220.06160.350.09760.190.051360.370.111960.200.052560.200.02170.450.18770.380.111370.240.041970.110.012570.240.06180.120.02780.080.001380.130.011980.090.012580.300.04190.080.01790.040.011390.070.021990.100.022590.130.01200.180.03800.350.081400.030.012000.800.832600.120.01210.280.05810.370.161410.420.102010.850.902610.390.16220.330.07820.130.011420.140.032020.160.032620.370.08230.260.06830.130.011430.110.022030.780.752630.050.01240.230.05840.300.041440.380.102040.120.022640.080.00250.230.03850.250.061450.040.012050.090.022650.380.11260.160.03860.210.021460.330.082060.070.002660.190.04270.340.14870.220.061470.140.012070.140.042670.140.03280.090.02880.230.071480.170.042080.140.052680.170.02290.130.03890.200.061490.200.042090.120.032690.250.05300.680.49900.000.011500.090.002100.120.022700.190.04330.110.01930.160.041530.240.082130.160.022730.090.00340.820.80940.190.031540.160.022140.070.012740.170.03350.150.04950.090.011550.090.022150.190.042750.330.10360.490.20960.260.081560.120.012160.160.042760.210.04370.250.05970.090.021570.150.032170.190.052770.530.22380.340.11980.130.021580.070.012180.530.602780.120.02390.290.08990.340.111590.370.132190.450.582790.320.09400.100.031000.190.071600.040.012200.090.012800.090.01410.150.041010.150.051610.150.022210.810.852810.320.13420.110.021020.460.211620.110.012220.760.692820.200.05430.150.041030.610.421630.240.042230.060.012830.120.01440.170.021040.610.421640.100.012240.220.052840.310.09450.110.011050.450.231650.410.102250.100.022850.100.20460.100.011060.160.031660.130.022260.160.042860.120.01470.180.051070.180.031670.470.222270.470.542870.080.01480.220.041080.400.131680.190.032280.100.012880.070.01490.130.011090.550.311690.150.022290.160.032890.150.02500.450.221100.400.151700.080.002300.100.012900.080.01510.080.011110.300.091710.160.032310.110.012910.460.22

續(xù)表3

序號(hào)ZL標(biāo)ZW標(biāo)序號(hào)ZL標(biāo)ZW標(biāo)序號(hào)ZL標(biāo)ZW標(biāo)序號(hào)ZL標(biāo)ZW標(biāo)序號(hào)ZL標(biāo)ZW標(biāo)530.080.011130.480.301730.240.012330.410.502930.210.04540.080.011140.170.061740.350.162340.070.012940.190.05550.130.011150.480.291750.110.012350.070.012950.090.01560.100.021160.390.061760.040.002360.090.012960.110.01570.310.091170.230.131770.150.032370.090.012970.170.02580.120.011180.330.091780.120.012380.230.052980.160.05590.200.051190.310.061790.370.112390.200.052990.110.02600.320.131200.240.061800.240.042400.911.003000.160.04

表4修正分級(jí)結(jié)果

產(chǎn)地Ⅰ級(jí)Ⅱ級(jí)Ⅲ級(jí)白雀寺鎮(zhèn)白雀寺村5、8、12、30、34、181、186、193、200、201、 203、218、219、221、222、227、2401、3、6、10、11、15、16、17、22、27、31、32、36、38、39、50、57、60、232、233、2、4、7、9、13、14、18、19、20、21、23、24、25、26、28、29、33、35、37、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、51、52、53、54、55、56、58、59、182、183、184、185、187、188、189、190、191、192、194、195、196、197、198、199、202、204、205、206、207、208、209、210、211、212、213、214、215、216、217、220、223、224、225、226、228、229、230、231、234、235、236、237、238、239五龍洞鎮(zhèn)五龍洞村103、10463、65、67、77、80、81、99、102、105、108、109、110、111、113、115、116、119、243、261、262、265、275、277、279、291、281、28461、62、64、66、68、69、70、71、72、73、74、75、76、78、79、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、100、101、106、107、112、114、117、118、120、241、242、244、245、246、247、248、249、250、251、252、253、254、255、256、257、258、259、260、263、264、266、267、268、269、270、271、272、273、274、276、278、280、282、283、285、286、287、288、289、290、292、293、294、295、296、297、298、299、300略陽城關(guān)鎮(zhèn)無121、129、136、141、144、146、159、165、167、174、179122、123、124、125、126、127、128、130、131、132、133、134、135、137、138、139、140、142、143、145、147、148、149、150、151、152、153、154、155、156、157、158、160、161、162、163、164、166、168、169、170、171、172、173、175、176、177、178、180

2.4　臨界值的確定

逐步聚類分級(jí)的結(jié)果是將各級(jí)天麻零代子集中在以該級(jí)最終凝聚中心為圓心，r為半徑的圓內(nèi)。如圖2所示，過大的在Ⅰ級(jí)所在圓的上方，過小的在Ⅱ級(jí)所在圓的下方，故只需求出Ⅰ、Ⅱ級(jí)的臨界點(diǎn)，即可得出各級(jí)的臨界值。

圖2　各級(jí)天麻零代子樣品臨界值確定圖

經(jīng)公式(3)計(jì)算得到半徑rⅠ=0.21，rⅡ=0.13，根據(jù)半徑計(jì)算出臨界點(diǎn)分別為Ⅰ”(0.60,0.60)、Ⅱ”(0.28,0.12)，將臨界點(diǎn)各標(biāo)準(zhǔn)化值代入(1)公式中，得出各級(jí)長度及重量的下限值，得到其質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：Ⅰ級(jí)天麻零代子：長度≥60.46 mm，重量≥19.51 g；Ⅱ級(jí)天麻零代子：60.46 mm>長度≥32.65 mm，19.51 g>重量≥3.40 g。凡長度和重量均達(dá)以上標(biāo)準(zhǔn)的，即為合格，其中一項(xiàng)不達(dá)標(biāo)者，則降一級(jí)。三級(jí)即不合格。此300個(gè)樣品中，Ⅰ、Ⅱ級(jí)(合格)天麻占總體樣本的19.0%，其中的Ⅰ級(jí)天麻零代子全部分布于白雀寺鎮(zhèn)白雀寺村。具體分級(jí)結(jié)果見表5。

3　結(jié)論與討論

優(yōu)質(zhì)的種苗是實(shí)現(xiàn)中藥材規(guī)范化生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，種苗的質(zhì)量是中藥材產(chǎn)量與品質(zhì)形成的重要前提[6-7]。經(jīng)前人驗(yàn)證，逐步聚類分析法是一種比較簡單、方便、可靠的苗木分級(jí)方法[8-11]，其結(jié)果能客觀地反映出不同質(zhì)量苗木的實(shí)際情況及其育苗技術(shù)水平。

表5樣本最終分級(jí)結(jié)果

產(chǎn)地Ⅰ級(jí)Ⅱ級(jí)Ⅲ級(jí)白雀寺鎮(zhèn)白雀寺村5、8、12、34、181、186、193、200、201、203、221、222、2401、6、11、17、27、30、32、36、38、50、60、218、219、227、232、2332、3、4、7、9、10、13、14、15、16、18、19、20、21、22、23、24、25、26、28、29、31、33、35、37、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、51、52、53、54、55、56、57、58、59、182、183、184、185、187、188、189、190、191、192、194、195、196、197、198、199、202、204、205、206、207、208、209、210、211、212、213、214、215、216、217、220、223、224、225、226、228、229、230、231、234、235、236、237、238、239五龍洞鎮(zhèn)五龍洞村無65、77、81、99、102、103、104、105、108、109、110、113、115、243、261、265、277、281、29161、62、63、64、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、78、79、80、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、100、101、106、107、111、112、114、116、117、118、119、120、241、242、244、245、246、247、248、249、250、251、252、253、254、255、256、257、258、259、260、262、263、264、266、267、268、269、270、271、272、273、274、275、276、278、279、280、282、283、284、285、286、287、288、289、290、292、293、294、295、296、297、298、299、300略陽城關(guān)鎮(zhèn)無121、129、136、141、159、167、174、179122、123、124、125、126、127、128、130、131、132、133、134、135、137、138、139、140、142、143、144、145、146、147、148、149、150、151、152、153、154、155、156、157、158、160、161、162、163、164、165、166、168、169、170、171、172、173、175、176、177、178、180

天麻生產(chǎn)中的繁殖材料為種子繁殖后的幼小塊莖，稱為天麻零代子。本研究以陜西漢中紅桿天麻零代子為研究對(duì)象，通過對(duì)天麻零代子的寬度、長度及重量3個(gè)生長指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析，選擇長度與重量作為天麻零代子質(zhì)量分級(jí)的代表性指標(biāo)，進(jìn)行逐步聚類分析，初步得到其質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，即Ⅰ級(jí)天麻零代子：長度≥60.46 mm，重量≥19.51 g；Ⅱ級(jí)天麻零代子：60.46 mm>長度≥32.65 mm，19.51 g>重量≥3.40 g，未達(dá)以上標(biāo)準(zhǔn)的種子為不合格種子，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)繼續(xù)培養(yǎng)。天麻種苗質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定不僅需考慮其長度、寬度及重量，其外觀形態(tài)如色澤、飽滿度、有無病蟲害及機(jī)械損傷等其他綜合指標(biāo)[12]也尤為重要。本研究初步制定了漢中紅桿天麻零代子質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，為本地區(qū)天麻規(guī)范化、規(guī)?；a(chǎn)提供一定的參考依據(jù)。