金銀花是一種常用中藥材，具有清熱解毒、涼散風(fēng)熱的功效，金銀花在我國有著悠久的種植歷史，河南、山東等地都是金銀花的主要種植區(qū)，在金銀花的栽培過程中，把握金銀花的性狀特征進(jìn)行分類種植取得良好效果。

　　《土壤與作物》(季刊)創(chuàng)刊于2012年3月，黑龍江省科學(xué)院主管，中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所主辦，是我國又一個(gè)有關(guān)土壤學(xué)、農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)及其相關(guān)基礎(chǔ)學(xué)科的綜合性學(xué)術(shù)期刊。將認(rèn)真貫徹“雙百”方針，面向國際科技前沿和國家需求，旨在介紹土壤與作物系統(tǒng)研究的最新成果，促進(jìn)土壤管理的優(yōu)化和農(nóng)田生產(chǎn)力的持續(xù)提升，為相關(guān)學(xué)科的人才培養(yǎng)和國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流提供交流平臺(tái)，推動(dòng)區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展，在科學(xué)性、規(guī)范性、嚴(yán)謹(jǐn)性和實(shí)用性上體現(xiàn)出刊物的特色。

　　通過資源調(diào)查與收集，觀察和測(cè)量了金銀花栽培種質(zhì)41個(gè)分類群共743份植物樣本的株高、葉長(zhǎng)、葉寬、花藥長(zhǎng)、單枝花蕾數(shù)、花蕾顏色等63個(gè)性狀，采用主成分分析法，從63個(gè)編碼性狀中篩選出6個(gè)主成分因子共16個(gè)關(guān)鍵性狀，作為新的變量，采用Ward聯(lián)接法和平方Euclidean距離對(duì)41個(gè)OTUs進(jìn)行聚類分析。結(jié)果顯示，以遺傳距離11.84為閾值，41個(gè)種質(zhì)被分為5組。因子分析的結(jié)果表明，葉形和株型、花蕾性狀、被毛及新枝顏色等性狀對(duì)金銀花栽培種質(zhì)內(nèi)的分類鑒別有重要的意義。該研究為進(jìn)行金銀花核心種質(zhì)的篩選和良種選育奠定基礎(chǔ)。

　　經(jīng)過長(zhǎng)期的自然選擇與人工選擇，使其種質(zhì)發(fā)生明顯的變異和分化，形成了很多農(nóng)家品種或品系，種質(zhì)資源十分豐富[2]。近年來，隨著金銀花價(jià)格的不斷走高，其栽培面積不斷的擴(kuò)大，但各地間引種混亂，造成不同地區(qū)出現(xiàn)同質(zhì)異名或異質(zhì)同名的情況，導(dǎo)致生產(chǎn)中缺乏統(tǒng)一的優(yōu)良品種，限制了生產(chǎn)發(fā)展和種植效益的提高。盡管研究已表明農(nóng)家品種或品系在植株形態(tài)、藥材質(zhì)量和產(chǎn)量均呈現(xiàn)出明顯差異，且引種后其植株形態(tài)、藥材質(zhì)量和產(chǎn)量也會(huì)發(fā)生變化[3]，但至今尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)多個(gè)產(chǎn)地金銀花種質(zhì)農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析。

　　本研究通過收集金銀花主要產(chǎn)區(qū)山東、河南、河北、江蘇的743份種質(zhì)材料，對(duì)其農(nóng)藝性狀特征進(jìn)行描述，并基于表型數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)量分類，探討不同地區(qū)農(nóng)家品種或品系的性狀差異，篩選用于不同類型材料鑒別的主要性狀，為金銀花種質(zhì)資源的整理以及核心種質(zhì)資源的構(gòu)建提供依據(jù)。

　　1材料與方法

　　1.1植物樣品于5月下旬分別前往山東、河南、江蘇和河北等金銀花主產(chǎn)區(qū)進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，并收集金銀花種質(zhì)資源，共計(jì)743份種質(zhì)材料，涉及41個(gè)農(nóng)家種或品系，其中包括變種紅金銀花種質(zhì)55份作為外類群，被用于數(shù)量分類研究，見表1。采集樣品包括二白期花蕾、帯葉新枝、帶花新枝等，單株取樣，樣品用硅膠保存。

　　1.2農(nóng)藝性狀調(diào)查通過參閱文獻(xiàn)[4-6]，確定了金銀花主要農(nóng)藝性狀35個(gè)作為調(diào)查的性狀指標(biāo)，并明確了相應(yīng)的調(diào)查方法。調(diào)查的性狀指標(biāo)包括株型、分枝多少、纏繞情況、葉形、葉面顏色及被毛、葉背顏色及被毛、葉脈及葉柄顏色、花型、花蕾顏色及被毛、花絲顏色、花萼形狀、花期、花頂膨大與否、新枝及莖干顏色、株高、葉長(zhǎng)與葉寬、葉柄長(zhǎng)、花長(zhǎng)、花梗長(zhǎng)、新枝節(jié)間長(zhǎng)、單枝花蕾數(shù)等。

　　在采樣的地點(diǎn)首先記錄樣本的采集地信息，包括采集地名稱、陰坡陽坡生長(zhǎng)、生長(zhǎng)年限等，然后觀測(cè)單株的株型、纏繞情況、分枝多少、臨花對(duì)生情況、枝間結(jié)花性狀并記錄，記錄單枝花蕾數(shù)及花期，用卷尺測(cè)量株高并記錄，用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)量新枝莖干直徑并記錄。然后采集樣本封袋標(biāo)號(hào)，用硅膠保存。觀察并記錄所有樣本性狀特征，包括葉面顏色、葉背顏色、葉柄顏色、葉脈顏色、花形、花蕾顏色、花絲顏色、花萼形狀、新枝及莖干顏色等，用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)量其數(shù)量性狀并記錄，包括葉長(zhǎng)、葉寬、葉柄長(zhǎng)、花長(zhǎng)、花藥長(zhǎng)、花藥寬、花梗長(zhǎng)等，用體式顯微鏡觀察樣本的葉被毛及花蕾被毛長(zhǎng)短情況并記錄。其中花性狀全部測(cè)量二白期的花蕾，葉片厚度的測(cè)量不考慮次級(jí)葉脈的影響。

　　1.3性狀及編碼性狀的編碼方法取決于性狀的類型。對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，區(qū)分出二元性狀、有序多態(tài)性狀及數(shù)值性狀并進(jìn)行分解，分解的性狀及編碼見表2。數(shù)值性狀無需編碼，直接取其度量值[7];對(duì)于二元性狀，肯定的狀態(tài)賦值為1，否定的狀態(tài)賦值為0;無序的多態(tài)性狀如花蕾顏色等，則將其分解為多個(gè)新的二元性狀，按二元性狀編碼方式處理[8];有序多態(tài)性狀按狀態(tài)的等級(jí)依次編碼為1，2，3……。最后實(shí)際上獲得了63個(gè)性狀。

　　1.4分析方法數(shù)量分類通常是通過數(shù)學(xué)方法將所有的分類性狀加以等權(quán)處理，再以性狀間的相似性來進(jìn)行歸類。借助計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠?qū)Υ罅�、多元的�?shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，分類效率和分類的客觀性都比傳統(tǒng)的分類方法大為提高[9]。本研究采用因子分析的方法對(duì)63個(gè)編碼后的性狀進(jìn)行處理，篩選出對(duì)于區(qū)分不同栽培種質(zhì)材料有較大權(quán)重的因子。為了避免對(duì)分類產(chǎn)生無意義的加權(quán)，對(duì)于無序多態(tài)性狀最多篩選出一個(gè)編碼性狀。

　　采用SPSS19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。為確保篩選出的因子是具有代表性的性狀，能夠作為金銀花栽培種質(zhì)分類的依據(jù)，本研究首先利用主成分分析法(principlecomponentanalysis)對(duì)金銀花743份材料的63個(gè)性狀變量進(jìn)行因子分析，然后用正交轉(zhuǎn)軸法中的最大變異數(shù)法(varimaxmethod)萃取因子，保留因子特征值(eigenvalue)大于1的成分[10]，并選用因子負(fù)荷量表(factorloading)中絕對(duì)值大于0.50的變量，最終篩選獲得16個(gè)主要分類性狀。利用16個(gè)主要性狀數(shù)據(jù)對(duì)41份金銀花栽培種質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，度量區(qū)間采用平方Euclidean距離，并通過對(duì)組間聯(lián)接、組內(nèi)聯(lián)接、最近鄰元素、最遠(yuǎn)鄰元素、質(zhì)心聚類法、中位數(shù)聚類法、Ward法等7種聚類方法[11]進(jìn)行分析比較，選擇合適的方法構(gòu)建聚類分析樹狀圖。

　　2結(jié)果與分析

　　2.1數(shù)量性狀統(tǒng)計(jì)分析將測(cè)定的金銀花各個(gè)農(nóng)家種或品系的數(shù)量性狀經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析后見表3，包括最大值、最小值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差及變異系數(shù)。結(jié)果表明，株高和花梗長(zhǎng)度的變異系數(shù)較大，分別為0.353，0.462，表明各農(nóng)家種或品系在株高和花梗長(zhǎng)度上存在較大差異。從表3還可以看出，在所收集的材料中，江蘇大毛花和河南大毛花單枝花蕾數(shù)最多，河南野生2最少，山東野生3次之;河南野生1植株最高，山東亞特立本最矮;河北四季花葉長(zhǎng)和葉寬值均為最大，山東大毛花和河南野生2均最小;江蘇四季花花蕾最長(zhǎng)，山東野生3最短;河北九豐一號(hào)花直徑、花藥長(zhǎng)和花藥寬均最大，河南野生1、河南線花和河南野生大毛花均最小;山東野生3花梗長(zhǎng)度最大，河北大毛花最小;山東亞特青蕾新枝莖干直徑最大，河北紅銀花最小。

　　2.2質(zhì)量性狀統(tǒng)計(jì)分析經(jīng)觀察所收集各農(nóng)家種及品系的質(zhì)量性狀，發(fā)現(xiàn)株型與栽培所在地有密切關(guān)系，如采自河北巨鹿的栽培種質(zhì)均為樹形，采自江蘇連云港的栽培種質(zhì)大多為匍匐形，株型和株高的變化會(huì)受到修剪方式的影響。就纏繞情況來看，絕大部分種質(zhì)為上部纏繞，極少種質(zhì)為不纏繞和全纏繞，這可能與栽培修剪方式有關(guān)。葉片形狀的變化不大，多為橢圓形至披針形，少為圓形葉。葉脈、葉柄、花蕾、莖干及新枝顏色的類型多樣，變化較明顯，且各性狀之間具有較高的一致性，如河北紅銀花、江蘇紅、山東紅金、山東亞特紅蕾的葉脈、葉柄、花蕾及新枝顏色均為淡紅或紅紫;而采自河北巨鹿種質(zhì)的葉脈、葉柄和花蕾顏色多為黃綠或綠色，花絲顏色多為黃綠或黃白�；ㄐ沃睏l和內(nèi)鉤的比例相當(dāng)，且與栽培地域不具相關(guān)性。絕大多數(shù)種質(zhì)花蕾頂部膨大，少數(shù)種質(zhì)不膨大�；ㄝ嘈螤疃酁槁褷钊�角形和披針形，極少種質(zhì)為三角形。僅毛花系、河北大線花和山東野生3具葉面被毛，其他種質(zhì)均無毛。僅紅花系、河北大麻花和山東2個(gè)國外引種種質(zhì)葉背無毛，其他種質(zhì)均有毛。各種質(zhì)間花蕾被毛的長(zhǎng)短及疏密差異不明顯。

　　2.3因子分析通過初步因子分析，對(duì)本研究中初步選取的35個(gè)性狀進(jìn)行嚴(yán)格的篩選，剔除種質(zhì)間差異不顯著的性狀和帶有明顯重復(fù)的性狀[12]，最終篩選獲得16個(gè)影響金銀花種質(zhì)分類的關(guān)鍵性狀，見表4。為確認(rèn)16個(gè)關(guān)鍵性狀具有較高的相關(guān)性，對(duì)其編碼后數(shù)值進(jìn)行KMO和Bartlett球形度檢驗(yàn)[13]，其KMO檢驗(yàn)值為0.567，Bartlett球形度檢驗(yàn)給出的相伴概率為0.00，表明變量間具有極顯著相關(guān)性。

　　通過二次因子分析計(jì)算16個(gè)關(guān)鍵性狀的因子載荷值，并將其歸為5類，見表4。第1類因子為葉形和株型，包括葉長(zhǎng)、葉柄長(zhǎng)、葉寬和株型;第2類因子為花蕾性狀，包括單枝花蕾數(shù)、花萼形狀和花蕾顏色;第3類因子為被毛及新枝顏色，包括葉背被毛、花蕾被毛和新枝顏色;第4類因子為花梗長(zhǎng)度和新枝節(jié)間長(zhǎng)度;第5類因子為花期;第6類因子為花型和花絲顏色。

　　用主成分分析法對(duì)16個(gè)關(guān)鍵性狀進(jìn)行分析，得到其因子特征值及貢獻(xiàn)率，見表5。對(duì)16個(gè)性狀的6大類因子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)平方和載入后，萃取出因子特征值大于1的因子。結(jié)果表明，第1個(gè)主因子的方差貢獻(xiàn)率達(dá)到了25.327%，前3個(gè)主因子的累積方差貢獻(xiàn)率占總貢獻(xiàn)率的53.32%(>50.0%)，前6個(gè)主因子的累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到了78.295%，說明依據(jù)篩選獲得的16個(gè)關(guān)鍵性狀作為變量對(duì)金銀花栽培種質(zhì)進(jìn)行數(shù)量分類是可靠的[14]。且結(jié)合6大因子類型及其載荷值可以看出，葉形和株型、花蕾性狀、被毛及新枝顏色等性狀對(duì)金銀花栽培種質(zhì)內(nèi)的分類鑒別有重要的作用。

　　2.4聚類分析以41個(gè)金銀花材料作為變量，分別將其16個(gè)關(guān)鍵性狀的數(shù)值經(jīng)編碼處理后輸入SPSS19.0軟件中建立數(shù)據(jù)庫，并采用相似性矩陣對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，聚類方法采用Ward聯(lián)接法，度量區(qū)間采用平方Euclidean距離進(jìn)行Q型聚類分析，得到Q聚類樹狀圖，見圖1。根據(jù)各分類單位的性狀特征，通過等級(jí)結(jié)合線L1，將41個(gè)金銀花材料劃分為兩大類群，即河北紅銀花、江蘇紅、山東亞特紅蕾、山東紅金、山東-美國引種和山東-意大利引種聚為一類，其余聚為第2類。通過等級(jí)結(jié)合線L2，又將第2類中的35個(gè)金銀花材料劃分為兩大類，其中采自河北巨鹿的種質(zhì)(2～15號(hào))聚為一類，其余采自河南新密、山東臨沂和江蘇連云港的種質(zhì)聚為另一類。等級(jí)結(jié)合線L3進(jìn)一步將41個(gè)金銀花材料劃分為5個(gè)類群，其中變種紅金銀花單為一類，包括河北紅銀花、江蘇紅、山東亞特紅蕾和山東紅金，命名為A組;山東-美國引種和山東-意大利引種聚為一類，命名為B組;采自河北巨鹿的種質(zhì)(2～15號(hào))聚為一類，命名為C組;河南大毛花、河南小毛花、河南野生1、江蘇大毛花、江蘇亞特、山東大毛花、山東雞爪花和山東中花一號(hào)聚為一類，命名為D組;其余聚為一類，命名為E組。

　　3討論

　　3.1聚類分析結(jié)果的討論結(jié)合因子分析和主成分分析的結(jié)果，可以看出，A組主要依第二類因子中的花蕾顏色聚為一類，均為紅色。B組為2個(gè)栽培引種，分別引種自美國和意大利，與本土栽培種質(zhì)有明顯的表型特征的差異，在等級(jí)結(jié)合線L2處與A組紅花系聚在一起，表明其與A組的親緣關(guān)系較近一些，B組的花蕾顏色在花蕾底部偏紅，新枝顏色葉為紅紫色，葉背淡紫紅色，葉形也與A組相似。C組均采自河北省巨鹿縣，主要依第一類因子中的葉長(zhǎng)、葉寬、葉柄長(zhǎng)和株型聚為一類，這14個(gè)種質(zhì)的修剪方式和生長(zhǎng)環(huán)境一致，巨鹿地區(qū)是平原地區(qū)，與山東臨沂、河南新密山地林下栽培有較大的不同，這可能是造成其形狀特征趨同，且與其他栽培種質(zhì)區(qū)分開的原因。D組和E組為采自河南新密、山東臨沂和江蘇連云港的種質(zhì)，在等級(jí)結(jié)合線L3處分成2組，大致可分為毛花組(D組)和雞爪花組(E組)，其花萼形狀多為披針形，與其他3組有明顯的區(qū)別，主要依第3類因子中的葉背被毛、花蕾被毛和第4類因子中的花梗長(zhǎng)度、新枝節(jié)間長(zhǎng)劃分。結(jié)合性狀數(shù)據(jù)可以看出，毛花組的花蕾被毛短而密，雞爪花組的花蕾被毛短而疏，雞爪花組的平均花梗長(zhǎng)度顯著大于毛花組，表明花蕾被毛和花梗長(zhǎng)度可以作為區(qū)分毛花系和雞爪花系的性狀指標(biāo)。這2組在等級(jí)結(jié)合線L2處與C組分開，這3個(gè)地點(diǎn)均在北緯34度附近，低于C組河北巨鹿的北緯37.22度，因此可能是受日照等氣候因素的影響，導(dǎo)致D組和E組栽培種質(zhì)的性狀特征與C組產(chǎn)生了差異，有待后面從化學(xué)成分等方面做進(jìn)一步的研究工作。

　　3.2依據(jù)農(nóng)藝性狀特征進(jìn)行數(shù)量分類，對(duì)金銀花種質(zhì)資源的保護(hù)與引種栽培具有重要的意義本次采樣過程中發(fā)現(xiàn)，不同地區(qū)相互引種導(dǎo)致同一栽培種在不同地區(qū)不同名，或者不同栽培種在不同地區(qū)同名的現(xiàn)象，并存在引進(jìn)的種質(zhì)重新引回原產(chǎn)地的現(xiàn)象(如河北巨鹿的巨花一號(hào)引種至山東，稱為四季花，后又引入河北巨鹿)，造成一定程度的引種混亂，給其種質(zhì)資源的保護(hù)和種質(zhì)的鑒定研究帶來困難。因此，本次研究將每個(gè)栽培種質(zhì)看做是孤立的樣本，不考慮其在不同地區(qū)間的引種關(guān)系，給其名稱前加上采集地的標(biāo)簽，從表觀特征性狀做數(shù)值化處理來描述和探討不同栽培品種間的差異和親緣關(guān)系遠(yuǎn)近，從而避免了重復(fù)引種帶來的影響。種質(zhì)資源越豐富，研究越深入，在中藥材品種改良、新品種培育越有針對(duì)性和預(yù)見性，因此，所掌握的種質(zhì)資源數(shù)量和對(duì)其性狀表現(xiàn)是十分重要的。本研究用主成分分析、因子分析和聚類分析的數(shù)學(xué)方法對(duì)金銀花栽培品種依農(nóng)藝性狀進(jìn)行了定量分析，為金銀花栽培品種的分類、種質(zhì)資源保護(hù)和引種栽培提供了可靠的依據(jù)。

　　3.3關(guān)鍵性狀及核心種質(zhì)的篩選對(duì)開展金銀花良種選育具有重要的價(jià)值由于自然選擇、人工引種栽培和長(zhǎng)期的生態(tài)適應(yīng)，金銀花形成了一些地方品種、農(nóng)家品種，是極其寶貴的自然財(cái)富。本研究大量選取栽培金銀花的性狀特征并篩選出對(duì)金銀花種質(zhì)分類具有重要意義的關(guān)鍵性狀，以期找出與金銀花有效成分含量相關(guān)的表征性狀，從而篩選出能夠代表絕大多數(shù)金銀花栽培種質(zhì)核心種質(zhì)，并對(duì)金銀花良種選育進(jìn)行評(píng)價(jià)。因此，采用數(shù)量分類學(xué)篩選獲得的金銀花種質(zhì)關(guān)鍵性狀和核心種質(zhì)的研究對(duì)新品種的選育、特異種質(zhì)材料的利用以及種質(zhì)創(chuàng)新具有重要意義。

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