黃 振,慈惠婷,柳志勇,薛玉前,任秀霞,薛璟祺,張秀新,*
(1.棗莊職業(yè)學院,山東棗莊 277800;2.中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所,北京 100081)
藥用菊花為菊科植物菊(Chrysanthemum morifoliumRamat.)的干燥頭狀花序,2020 年版《中國藥典》(一部)收載的亳菊、滁菊、貢菊、杭菊、懷菊5 種藥材類型[1],具有藥茶兩用功能?,F(xiàn)代藥理研究表明,藥用菊花富含綠原酸、木犀草苷和3,5-O-二咖啡酰基奎寧酸(3,5-Dicaffeoylquinic acid,3,5-DCQA)3 個藥效指標成分[1],以及木犀草素與芹菜素等黃酮類化合物[2],均可作為藥用菊花質(zhì)量評價的主要指標。同時,這5 類藥效成分具有抗氧化[3]、抗炎[4]、抗腫瘤[5]、抗病毒[6]、保肝[7]、降血壓[8]、神經(jīng)保護[9]等多種功效。另外,藥用菊花還富含多糖[10]、氨基酸[11]、礦質(zhì)元素[12]等營養(yǎng)功能成分。其中,多糖兼具抗腫瘤[13]、抗氧化[14]及延緩衰老[15]等生理功能。在實際生產(chǎn)中,藥用菊花因受產(chǎn)地、品種類型、栽培技術、采收期與加工方式等多種因素的影響,致使其產(chǎn)量與品質(zhì)成分含量等存在較大差異。通過對不同產(chǎn)地來源的藥用菊花品種產(chǎn)量與品質(zhì)功能成分的測定分析與綜合評價,可為篩選高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的專用藥用(茶用)菊花新品種提供參考。
主成分分析(Principal component analysis,PCA)及聚類分析研究,多用于多指標的品質(zhì)、產(chǎn)量性狀的綜合評價。目前,主成分及聚類分析已廣泛應用于蘋果[16]、鮮食葡萄[17]、冬棗[18]、櫻桃番茄[19]、大蒜[20]等果蔬作物以及食用菊農(nóng)藝與食用品質(zhì)性狀綜合評價[21]、藥用菊花多酚物質(zhì)等活性成分的質(zhì)量評價[22]、藥用及茶用菊花農(nóng)藝性狀的遺傳多樣性分析等[23],而對不同原產(chǎn)地與引種地藥用菊花品種資源的產(chǎn)量與品質(zhì)指標的主成分分析及其綜合評價體系的構建研究,鮮有報道。
本研究針對我國藥用菊花生產(chǎn)中存在的品種混雜、種性退化、規(guī)范化種植水平低、重視茶用而忽視藥用等不良問題[24],通過實地調(diào)研取樣與引種栽培試驗,結合外觀產(chǎn)量性狀的指標觀測,運用超高效液相色譜(Ultra-high performance liquid chromatography,UPLC)法和比色法,測定與分析不同產(chǎn)地藥用菊花中品質(zhì)成分含量,繼而通過多重比較、相關性分析、主成分分析和聚類分析,對不同產(chǎn)地藥用菊花品種的產(chǎn)量高低與品質(zhì)優(yōu)劣進行綜合評價。最終篩選出適于山東棗莊地區(qū)種植的產(chǎn)量性狀突出、品質(zhì)成分優(yōu)良的藥用或茶用菊花專用品種,并初步建立了藥用菊花品種資源的綜合評價體系,為我國藥用菊花的資源評價、新品種選育、規(guī)范化引種栽培及其藥食同源利用提供理論依據(jù)。
引種試驗圃地設在山東省棗莊市薛城區(qū)小呂巷村,2019 年4~5 月,分別從我國5 大類菊花藥材的7 個產(chǎn)地,共計引進種植了8 個主栽品種。同時于原產(chǎn)地和引種地分別對應采收盛花期開放的菊花頭狀花序鮮樣16 份,并均于100~105 ℃蒸青3 min、50 ℃恒溫烘干[25],粉碎,過80 目篩[26],備用。上述不同產(chǎn)地來源的樣品,經(jīng)中國農(nóng)業(yè)科學院張秀新研究員鑒定為菊科植物菊(C.morifoliumRamat.)的干燥頭狀花序。其樣品詳細信息見表1。
表1 不同產(chǎn)地藥用菊花品種的取樣信息Table 1 Sampling information of medicinal C.morifolium varieties from different areas
綠原酸(純度≥98%,批號9308021-20191108)、木犀草苷(純度≥98%,批號118D021-20210118)、3,5-O-二咖啡?;鼘幩幔兌取?8%,批號428B 021-20210428)、木犀草素(純度≥98%,批號C29N10 Q104574)、芹菜素(純度≥98%,批號T04S8F43072)北京索萊寶科技有限公司;甲醇、甲酸 色譜純,北京匯海科儀科技有限公司;其他試劑蘆丁、苯酚、葡萄糖等 國產(chǎn)分析純,上海源葉生物科技有限公司。
ACQUITY 超高效液相色譜儀 Waters 公司;DHG-9070 電熱鼓風干燥箱 上海一恒科學儀器有限公司;FW135 型粉碎機 北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司;AR1140 電子分析天平 Adventurer 公司;KQ-500DB 型數(shù)控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司;5427R 離心機 SIGMA 公司;SC-30 數(shù)控超級恒溫槽 寧波新芝生物科技股份有限公司;UV-1750 紫外-可見分光光度計 島津(上海)實驗器材有限公司。
1.2.1 主要產(chǎn)量指標的測定 2019 年10~11 月盛花期,于藥用菊花原產(chǎn)地和棗莊引種地隨機選取各藥用菊花品種10 株(重復3 次),舌狀花開放70%~80%時采收頭狀花序,用游標卡尺測量花序直徑(mm)、計數(shù)單株花頭數(shù)(個);用電子天平測定單花鮮重(g)、單花干重(g)、單株花頭鮮重(g)、單株花頭干重(g)。
1.2.2 主要藥效成分的測定 參考2020 年版《中國藥典》(一部)菊花項下藥效指標成分的測定方法[1]與劉漢珍等[27]、江珊珊等[28]的實驗方法,稍加改進,采用UPLC 法同時測定不同產(chǎn)地藥用菊花中綠原酸、木犀草苷、3,5-DCQA、木犀草素、芹菜素的含量。
1.2.2.1 供試品溶液的制備 取菊花樣品粉末(過80 目篩)約0.25 g,精密稱定,置100 mL 具塞錐形瓶中,精密加入70%甲醇25.0 mL,密塞,稱定質(zhì)量,超聲處理(功率300 W,頻率45 kHz)40 min,溫度為20 ℃,放冷,再稱定質(zhì)量,用70%甲醇補足減失的質(zhì)量,搖勻(溶液離心10 min,13000 r/min),0.45 μm 微孔濾膜濾過,取續(xù)濾液作為供試品溶液。
1.2.2.2 對照品溶液的制備 根據(jù)前人報道[27-28],分別精密稱取綠原酸1.17 mg、木犀草苷2.52 mg、3,5-O-二咖啡?;鼘幩?.32 mg、木犀草素1.16 mg、芹菜素1.16 mg,置于10 mL 棕色量瓶中,用70%甲醇溶解后定容,搖勻,得各對照品儲備液。精密移取上述各對照品儲備液1 mL,加70%甲醇稀釋定容成10 mL(可用0.45 μm 微孔濾膜過濾),即得每1 mL 含綠原酸11.7 μg,木犀草苷25.2 μg,3,5-O-二咖啡?;鼘幩?3.2 μg,木犀草素11.6 μg,芹菜素11.6 μg 的混合對照品溶液(10 ℃以下保存)。
1.2.2.3 色譜條件 色譜柱:Waters ACQUITY UPLC HSS T3(2.1 mm×100 mm,1.8 μm)柱;流動相:甲醇(A)-0.1%甲酸(B),流動相A 體積比例為55%,流動相B 體積比例為45%,等度洗脫12 min;檢測波長:320 nm;流速:0.2 mL/min;柱溫:30 ℃;進樣量:1 μL。各樣品平行測定3 次,取平均值。
1.2.2.4 樣品含量的測定 按上述色譜條件,分別精密吸取供試品溶液各1 μL,依次注入液相色譜儀,測定上述5 個藥效成分的峰面積。分別以上述各對照品的質(zhì)量濃度為橫坐標(x),以峰面積值為縱坐標(y),得出各標準曲線:
1.2.3 總黃酮含量的測定 參考朱琳等[29]的方法,稍加改進,采用亞硝酸鈉-硝酸鋁比色法測定。分別精密稱定樣品粉末(過80 目篩)約1.0 g,置100 mL具塞錐形瓶中,精密加入70%乙醇30 mL,密塞,稱定質(zhì)量,靜置30 min,室溫超聲處理20 min(功率200 W,頻率45 kHz),放冷,稱定重量,用70%乙醇補足減失質(zhì)量,搖勻,溶液離心10 min(13000 r/min),濾過,取續(xù)濾液10 mL 于100 mL 容量瓶中,用70%乙醇溶液定容至刻度,搖勻,即得供試品溶液。
精密吸取供試品溶液2 mL 置于10 mL 試管中,加5%亞硝酸鈉溶液1 mL,混勻,放置6 min,加10%硝酸鋁溶液1 mL,振蕩搖勻,放置6 min,再加4%氫氧化鈉試液5 mL,振蕩搖勻后用30%乙醇定容至刻度,放置15 min,在510 nm 處測定吸光度。以蘆丁為標準品,得標準曲線方程為A=2.31C-0.0172(R2=0.9927),式中A:吸光度,C:蘆丁質(zhì)量濃度。
1.2.4 可溶性糖含量的測定 參考楊畢超等[30]的方法,稍加改進,采用苯酚-硫酸法進行測定。供試品溶液的制備與上述總黃酮供試品溶液的制備方法相同[30]。吸取0.5 mL 樣液,放入10 mL 試管中,加濃硫酸5.0 mL、5%苯酚1.0 mL,40 ℃水浴中保溫30 min,在490 nm 測定吸光度。以葡萄糖為標準品,得標準曲線方程為A=199.08C-1.080(R2=0.9965),式中A:吸光度,C:葡萄糖質(zhì)量濃度。
采用Excel 2003 進行數(shù)據(jù)平均值、標準差及變異系數(shù)分析;利用SAS 9.2 軟件進行單因素方差分析(ANOVA)和Duncan 法檢驗(a=0.05)均值差異顯著性,并進行相關性分析(Pearson 法)以及主成分與聚類分析。依據(jù)方差累計貢獻率≥85%的標準提取主成分,以各主成分對應的方差貢獻率作為權重,由主成分得分和對應權重相乘求和構建綜合評價函數(shù)[31]。主成分聚類分析采用類平均系統(tǒng)聚類法。
綜合分析盛花期(舌狀花開70%~80%)的植株產(chǎn)量性狀指標,是篩選高產(chǎn)品種的基礎。由表2 知,不同產(chǎn)地藥用菊花品種的產(chǎn)量性狀變異系數(shù)不同。其中單株花頭數(shù)變異系數(shù)最大,為39.03%,其次為單株花頭干重、單株花頭鮮重,變異系數(shù)分別為34.04%、28.89%,變異豐富,具有選擇潛力,可作為高產(chǎn)品種的選育目標。但不同產(chǎn)地品種間的主要產(chǎn)量性狀差異顯著(P<0.05)。如表2 所示,棗莊引種紅心菊(Z1)后的單株花頭數(shù)、單株花頭鮮重和單株花頭干重都最高,且顯著高于不同產(chǎn)地的其他品種(P<0.05),分別為496.50 個、472.18 g 和104.27 g,其次是射陽產(chǎn)地紅心菊(S1)分別為468.50 個、413.55 g、67.93 g,表明不同產(chǎn)地的紅心菊比較高產(chǎn);單株花頭數(shù)是決定藥用菊花單株花頭干重的主要因素(r=0.800),這與盛蒂等[32]前人研究結果一致;而棗莊引種的黃山貢菊(Z4)則顯著低于上述樣本(P<0.05),分別為159.38 個、182.44 g、35.22 g,表現(xiàn)低產(chǎn)。另外,棗莊引種懷小黃菊(Z8)后的花序直徑、單花鮮重和單花干重較高,且顯著高于其他品種(P<0.05),分別為47.66 mm、1.68 g 和0.29 g,其次是棗莊引種大洋菊(Z3)后的花序直徑、滁菊(Z5)的單花鮮重與單花干重,分別為46.54 mm、1.62 g、0.29 g;而棗莊引種黃山貢菊(Z4)后的花序直徑、射陽產(chǎn)紅心菊(S1)的單花鮮重、亳州產(chǎn)小亳菊(S6)的單花干重相對較低,分別為24.64 mm、0.89 g、0.14 g。
表2 不同產(chǎn)地藥用菊花品種的產(chǎn)量指標分析結果Table 2 Analysis of yield index of medicinal C.morifolium varieties from different areas
由表3 知,不同產(chǎn)地藥用菊花品種的藥效指標成分綠原酸、3,5-DCQA、木犀草苷均已達到2020年版《中國藥典》規(guī)定的標準含量[1]。但其功能成分含量變異系數(shù)不同。其中,木犀草苷變異系數(shù)最大,為63.08%;其次是木犀草素、芹菜素的變異系數(shù),均在53%以上。且不同產(chǎn)地藥用菊花品種間的藥效指標成分含量差異顯著(P<0.05)。其中,滁州產(chǎn)滁菊(S5)的綠原酸、3,5-DCQA 含量最高(分別為3.75%、8.07%),顯著高于其他品種(P<0.05);其次是棗莊引種的懷小白菊(Z7)含量較高(分別為3.74%、6.45%);而歙縣產(chǎn)黃山貢菊(S4)的含量最低(分別為1.09%、1.71%)。棗莊引種早小洋菊(Z2)后的木犀草苷、芹菜素和棗莊引種紅心菊(Z1)后的木犀草素含量最高(分別為3.49%、0.015%、0.49%);而亳州產(chǎn)小亳菊(S6)的木犀草苷、歙縣產(chǎn)黃山貢菊(S4)的木犀草素、芹菜素含量最低(分別為0.19%、0.02%、0.001%)??傸S酮和可溶性糖也是反映藥用菊花藥茶兩用功能的主要成分,且原產(chǎn)地與引種地藥用菊花品種間存在顯著差異(P<0.05)。其中,桐鄉(xiāng)產(chǎn)早小洋菊(S2)、滁州產(chǎn)滁菊(S5)的總黃酮和可溶性糖含量較高(分別為16.54%、25.10%;16.08%、23.18%);而棗莊引種后的小亳菊(Z6)的總黃酮、黃山貢菊(Z4)的可溶性糖含量最低(分別為6.81%、12.63%),約低出2 倍。綜上表明,滁州產(chǎn)滁菊、棗莊引種的懷小白菊藥效功能較佳,適于藥用;桐鄉(xiāng)原產(chǎn)地與棗莊引種地的早小洋菊為適于藥茶兩用的杭菊類型;而原產(chǎn)地與引種地的小亳菊、黃山貢菊的藥茶兩用功能總體表現(xiàn)較差。這與楊朝帆等[33]的研究結果基本一致,而與陳韻姿等[34]的研究結果(亳州亳菊藥效較優(yōu))不盡相同。這種不同產(chǎn)地藥用菊花品種品質(zhì)指標間的差異,可能與品種特性、產(chǎn)地環(huán)境、栽培技術和加工方法等綜合因素的影響有關[33,35]。
表3 不同產(chǎn)地藥用菊花品種功能成分含量的分析結果(%)Table 3 Analysis on functional components of medicinal C.morifolium varieties from different areas (%)
由表4 可知,盛花期不同產(chǎn)地藥用菊花品種的13 個產(chǎn)量與品質(zhì)指標性狀,存在顯著或極顯著相關性。其中,花序直徑與單花鮮重、單株花頭鮮重、木犀草素、芹菜素呈顯著正相關(P<0.05);單株花頭數(shù)與單株花頭鮮重、單株花頭干重,單花鮮重與單花干重,單株花頭鮮重與單株花頭干重,均呈極顯著正相關(P<0.01);單花干重與綠原酸、3,5-DCQA,綠原酸與3,5-DCQA 均呈極顯著正相關(P<0.01);而單花鮮重與3,5-DCQA 則呈顯著正相關(P<0.05);芹菜素與綠原酸、3,5-DCQA、木犀草素均呈極顯著正相關(P<0.01);木犀草苷與綠原酸、芹菜素,木犀草素與綠原酸、3,5-DCQA 均呈顯著正相關(P<0.05);可溶性糖與總黃酮呈顯著正相關(P<0.05),而與單花干重、綠原酸呈顯著負相關(P<0.05)??梢?,不同產(chǎn)地藥用菊花品種產(chǎn)量性狀和品質(zhì)指標間密切相關,綜合評價不同產(chǎn)地藥用菊花品種的產(chǎn)量高低與品質(zhì)優(yōu)劣,應進行主成分降維分析。
表4 不同產(chǎn)地藥用菊花品種產(chǎn)量與品質(zhì)指標間的相關性分析Table 4 Correlation analysis between yield and quality indexes of medicinal C.morifolium varieties from different areas
主成分分析是通過降維分析,用少量綜合評價指標來代替原來多個指標的大部分重要信息,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的簡化[36]。而主成分載荷矩陣可以反映不同品種產(chǎn)量與品質(zhì)性狀指標對此主成分負荷的相對大小和作用方向,即該指標對主成分影響的程度,一般以0.5 原則為判斷依據(jù)[37]。因此,對原產(chǎn)地與引種地各8 個藥用菊花品種的13 個產(chǎn)量與品質(zhì)的性狀指標進行主成分分析表明(表5),前4 個主成分的特征值均大于1,累計貢獻率達到84.34%,基本解釋了藥用菊花品種產(chǎn)量和品質(zhì)性狀指標的絕大部分信息,為此提取前4 個主成分。其中,第1 主成分的特征根為5.236,方差貢獻率為40.27%,決定第1 主成分的主要是綠原酸、3,5-DCQA 和芹菜素,為衡量藥用菊花品種的主要藥效成分,可稱為藥效因子。第2 主成分的特征根為2.846,方差貢獻率為21.89%,決定第2 主成分的主要是單株花頭數(shù)、單株花頭鮮重、單株花頭干重,單株花頭數(shù)的特征向量值最大,可稱為高產(chǎn)因子。第3 主成分的特征根為1.637,方差貢獻率為12.59%,決定第3 主成分的主要是總黃酮和可溶性糖,且總黃酮特征向量值較大,主要影響品種的藥用或茶用功能,可稱為總黃酮因子。第4 主成分的特征根為1.245,方差貢獻率為9.58%,決定第4 主成分的主要是花序直徑和木犀草苷,花序直徑的特征向量負值較大,主要影響品種的鮮重和藥效功能,可稱為花徑因子。
表5 4 個主成分的特征向量、特征根和累計方差貢獻率Table 5 Characteristic vector,characteristic root and cumulative variance contribution rate of four principal components
比較不同產(chǎn)地藥用菊花品種的多性狀指標,需對其原始數(shù)據(jù)進行標準化處理,以消除不同單位和數(shù)據(jù)量綱的影響[38]。根據(jù)主成分的特征向量(表5)和標準化后的數(shù)據(jù),計算藥用菊花品種產(chǎn)量與品質(zhì)性狀的主成分得分,以各主成分對應的方差貢獻率為權重,對主成分得分和相應的權重進行線性加權,構建主成分綜合評價模型[31]:F=0.4027F1+0.2189F2+0.1259F3+0.0958F4,由綜合評價模型計算出不同產(chǎn)地藥用菊花品種的產(chǎn)量與品質(zhì)的綜合得分,并依據(jù)綜合得分進行不同產(chǎn)地藥用菊花品種排序(表6)。綜合得分越高,表明該產(chǎn)地藥用菊花品種產(chǎn)量與品質(zhì)的綜合評價越好。由表6 可知,原產(chǎn)地與引種地的各8 個藥用菊花品種產(chǎn)量與品質(zhì)的綜合得分及其優(yōu)良度排序結果顯示:棗莊引種的紅心菊(Z1)、早小洋菊(Z2)、滁菊(Z5)綜合得分較高,依次為0.840、0.809、0.459。而原產(chǎn)地與引種地的小亳菊與黃山貢菊的綜合得分偏低。這種差異可能與品種遺傳特性、產(chǎn)地環(huán)境和栽培技術等因素有關[33,35]。
表6 不同產(chǎn)地藥用菊花產(chǎn)量與品質(zhì)指標的主成分得分、品種綜合得分及優(yōu)良度排序Table 6 Main component score,variety comprehensive score and fine degree ranking of yield and quality indexes of medicinal C.morifolium from different areas
為考察不同產(chǎn)地藥用菊花品種品質(zhì)指標的優(yōu)劣,參照上述主成分分析與綜合評價的原理與方法,構建主成分綜合評價的數(shù)學模型:F=0.5193F1+0.2187F2+0.1218F3,計算品種品質(zhì)的綜合得分,并對其進行優(yōu)良度排序。結果(表7、表8)表明,不同產(chǎn)地藥用菊花品種品質(zhì)的綜合得分排在前3 位的依次為:棗莊早小洋菊(Z2)、滁州產(chǎn)滁菊(S5)、棗莊懷小白菊(Z7)。由表7 可知,3 個主成分中反映菊花藥茶兩用功能的綠原酸、木犀草苷、總黃酮和可溶性糖的特征向量絕對值較大,該PCA 結果與其前述功能成分含量差異顯著性分析結果(表3)一致。因此,滁州產(chǎn)滁菊(S5)、棗莊懷小白菊(Z7)因藥效指標成分(綠原酸、3,5-DCQA)含量較高,應開發(fā)入藥;棗莊早小洋菊(Z2)為品質(zhì)指標綜合評價優(yōu)良的杭菊類型,一般以茶飲為主、兼作藥用[34]。
表7 3 個主成分的特征向量、特征根和累計方差貢獻率Table 7 Characteristic vector,characteristic root and cumulative variance contribution rate of three principal components
表8 不同產(chǎn)地藥用菊花品質(zhì)指標的主成分得分、品種綜合得分及優(yōu)良度排序Table 8 Main component score,variety comprehensive score and fine degree ranking of quality indexes of medicinal C.morifolium from different areas
以13 個產(chǎn)量與品質(zhì)性狀指標為依據(jù),對16 個不同產(chǎn)地藥用菊花樣品在歐氏距離上進行類平均距離法聚類分析。其中,基于不同品種樣品的Q 型聚類結果(圖1)表明,在歐氏平方距離為0.9 時,可將不同產(chǎn)地藥用菊花品種分為5 大類:第Ⅰ類為棗莊紅心菊(Z1),屬射陽杭白菊類型,其綜合評價得分最高,為優(yōu)良的高產(chǎn)品種。第Ⅱ類是綜合評價較好的棗莊引種地品種類型,包括早小洋菊(Z2)、滁菊(Z5)、大洋菊(Z3)、懷小白菊(Z7)、懷小黃菊(Z8)。第Ⅲ類是滁州滁菊(S5),藥效指標成分、總黃酮和可溶性糖含量較高,應以藥用為主,兼顧茶用。第Ⅳ類為棗莊引種地的黃山貢菊(Z4),表現(xiàn)低產(chǎn),綜合評價得分偏低,以茶飲為主。第Ⅴ類是綜合評價得分較低的類型,包括原產(chǎn)地的湖北大洋菊(S3)、桐鄉(xiāng)早小洋菊(S2)、射陽紅心菊(S1)、溫縣懷小黃菊(S8)與懷小白菊(S7)、棗莊引種地的小亳菊(Z6)、歙縣黃山貢菊(S4)、亳州小亳菊(S6)??梢奞 型聚類結果與其PCA 綜合評價排序結果(表6)一致,這也反映了我國五大藥用菊花的產(chǎn)地起源、親緣關系及其藥茶用途等狀況。
圖1 不同產(chǎn)地藥用菊花品種樣品的Q 型聚類Fig.1 Q-type cluster analysis of samples of medicinal C.morifolium varieties from different areas
基于不同指標的R 型聚類結果(圖2)表明,在歐氏平方距離為0.8 時,可將不同產(chǎn)地藥用菊花的13 個產(chǎn)量與品質(zhì)指標分為4 類:第Ⅰ類是花序直徑,主要與藥用菊花的外觀品質(zhì)和鮮重等有關;第Ⅱ類是單株花頭數(shù)與單株花頭鮮重、單株花頭干重,三者具有極顯著相關性,聚為一類,是高產(chǎn)指標;第Ⅲ類包括單花鮮重、單花干重、木犀草素、綠原酸、3,5-DCQA、芹菜素和木犀草苷7 種指標,這些指標間具有顯著或極顯著相關性,主要反映菊花品種的藥效功能;第Ⅳ類是總黃酮和可溶性糖,二者具有顯著相關性,反映菊花品種的藥茶兩用功能。可見R 型聚類結果與PCA 提取的4 個主成分(表5)結果相吻合。
圖2 不同產(chǎn)地藥用菊花品種指標的R 型聚類Fig.2 R-type cluster analysis of indexes of medicinal C.morifolium varieties from different areas
不同產(chǎn)地或同一引種地不同藥用菊花品種的單株花頭數(shù)、單株花頭鮮重與單株花頭干重等外觀性狀間存在顯著差異,為篩選藥用菊花高產(chǎn)品種提供了基礎。研究表明,單株花頭數(shù)變異系數(shù)最大,且與單株花頭干重呈極顯著正相關(r=0.800),是構成藥用菊花產(chǎn)量的主要因素;其中,以棗莊紅心菊單株干產(chǎn)量最高。因此,在藥用菊花規(guī)范化種植中,可施以摘心技術,來增加花頭數(shù)而提高產(chǎn)量。同時,不同產(chǎn)地或同一引種地不同藥用菊花品種的功能成分含量也不同,且存在顯著差異。其中,木犀草苷和木犀草素變異系數(shù)較大。滁州產(chǎn)滁菊的綠原酸、3,5-DCQA 的含量顯著高于其他產(chǎn)地的藥用菊花品種,總黃酮含量較高;其次是棗莊引種地早小洋菊的木犀草苷、芹菜素和棗莊引種地懷小白菊的綠原酸含量也均顯著高于其他品種。這與品質(zhì)成分的主成分分析結果一致:滁州產(chǎn)滁菊和棗莊懷小白菊的藥效較優(yōu),適于藥用;棗莊早小洋菊的品質(zhì)功能成分綜合評價優(yōu)良,應以茶飲為主、兼作藥用。而原產(chǎn)地與引種地的黃山貢菊和小亳菊則表現(xiàn)低產(chǎn)、質(zhì)差。因此,藥用菊花產(chǎn)地與其品種產(chǎn)量和品質(zhì)有關。這種不同產(chǎn)地藥用菊花品種產(chǎn)量與品質(zhì)成分含量的差異,可能與不同產(chǎn)地藥用菊花的栽培類型、生態(tài)特性、栽培技術、采收期和加工方法等因素有關,還有待進一步研究。而且,本實驗應用UPLC 法同時測定藥用菊花樣品中綠原酸、木犀草苷、3,5-DCQA 等5 種藥效成分含量的結果可行。但綜合評價藥用菊花的品質(zhì)優(yōu)劣,還應測定與分析藥用菊花中芹菜苷、槲皮素、金合歡素、氨基酸、可溶性蛋白、微量元素等指標成分,以便精準評價藥用菊花的藥茶兩用功能。
本研究所作的相關性分析、主成分分析和聚類分析結果表明,16 個不同產(chǎn)地來源的藥用菊花品種樣品的產(chǎn)量與品質(zhì)性狀間存在顯著或極顯著相關性,由于相關性的信息重疊性,需要對主成分進行降維分析、綜合評價。因此,從13 個性狀指標中提取了前4 個主成分,累計方差貢獻率達到84.34%,可分別歸納為藥效因子、高產(chǎn)因子、總黃酮因子和花徑因子;綜合評價得分排在前3 位的依次為棗莊引種的紅心菊、早小洋菊、滁菊。結合不同產(chǎn)地藥用菊花品種產(chǎn)量和品質(zhì)的聚類分析結果,判定在原產(chǎn)地,滁州滁菊適于藥用;在棗莊引種地,紅心菊為優(yōu)選的高產(chǎn)品種,早小洋菊為品質(zhì)綜合評價優(yōu)良的品種。因此,基于主成分及聚類分析,初步構建了藥用菊花品種產(chǎn)量和品質(zhì)的綜合評價體系,這對我國藥用菊花品種資源評價、引種篩選與綜合利用等具有實踐指導意義。