丹参种质资源的数量分类研究
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Abstract Based on the survey of S． miltiorrhiza germplasm resources，the numerical taxonomy method was used for cluster analysis of 33 cultivars with 37 morphological characters． The results revealed that 37 characters could be divided into 8 groups and those belonging to the same group had certain correlations． Principal component analysis showed that the 37 characters could be consolidated into 9 principal components and their accumulative contribution ratio reached 72． 777% ． According to the results of cluster analysis and principal component analysis，a classification system of S． miltiorrhiza was preliminarily proposed with leaf size as the first criterion，the branch number，flower color and leaflet number as the second，third and forth criterion respectively． By Mantel correlation detection，18 characters，which could well represent 37 characters，were chosen for germplasm clustering of S． miltiorrhiza．
片着生部位的不同，复叶数之间也有一定的相关 性，调查中发现茎生叶的复叶数往往要少于基生 叶。此外，花序长和花轮数的变化也存在一致性。
2 结果与分析
2． 1 丹参性状聚类及分析 本试验选取丹参的 37 个性状进行聚类分析，
得到了聚类分析树系图（ 图 2） 。树系图清楚地反 映出各性状间的相关关系，从图中可知，各性状间 相关 性 不 强，且 分 布 分 散，说 明 多 数 性 状 是 独 立 的。但在图中也可观察到少数性状表现为两两相 互关联，甚至相关关系十分紧密。综合来看，性状 的选择基本正确。同时，也可以将其作为今后进 行丹参性状观测和取舍的一种定量化依据。
30
花梗长
31 下唇裂片深浅 浅，0； 深，1
32 下唇裂片边缘颜色 白色，0； 紫色，1
33
株高
34
冠幅
35 雄蕊长度
36
花轮数
37
耐涝性
A 叶片，B 花色，C 花的下唇前缘颜色
图 1 形态性状选取示意图
1． 3 数据处理 调查各丹参品系的性状，根据各性状分类标
准给予分型编号建立原始数据矩阵。将原始数据 标准差标准化（ STD） 后，再计算各个 OTU 之间的 欧 氏 距 离 （ Euclidean distance ） ，并 用 类 平 均 法
56
Βιβλιοθήκη Baidu
山东农业科学
第 46 卷
为促进丹参产业的深入发展，建立丹参品种分类 系统和分型指标体系十分必要，可为丹参种源规 范、优良品种培育奠定基础。张兴国等［2］根据大 叶型、小叶型和野生型品种提出了丹参品种资源 分型指标体系，但该分型体系使用的材料较少，且 分型性状过于细致不方便在生产中应用，同时没 有提出丹参品种分类的等级和标准，因此对其分 类的等级和标准进行进一步的简化和明确是有必 要的。
关键词： 丹参； 数量分类； 主成分分析 中图分类号： S567． 5 + 30． 2 文献标识号： A 文章编号： 1001 － 4942（ 2014） 05 － 0055 － 05
Numerical Taxonomy Study of Salvia miltiorrhiza Germplasm Ｒesources
在欧氏距离 8． 29 处，性状可被分为两大类， 第一类包括叶长、叶柄长、花序长、叶宽以及复叶 数等数量性状，另一大类包括花部特征如花色、花 器官各部分长度和叶面、叶色、叶形指数等特征以 及分枝数。将欧氏距离定位在 7． 6 左右时，可将 性状分成 8 组，第 1 组包括复叶数、茎生叶叶缘、 株高等性状； 第 2 组主要包括反映叶片大小的性 状，如叶柄长、叶长、叶宽以及叶缘，另外还包括花 部特征花序长、花轮数、雄蕊长 3 个性状； 花部性 状主要集中在第 3 组，包括花色、花径、花长、花梗 长、花药长等； 第 4 组反映了叶片特征中的叶形指 数性状； 第 5 组包括花形指数和茎生叶叶色； 第 6 组包括茎基部颜色、耐涝性以及雌蕊长； 第 7 组包 括下唇裂片深浅及其边缘颜色和冠幅； 第 8 组包 括了茎生叶和基生叶的叶面特征和叶柄颜色，还 包括了基生叶叶色、茎色，以及一级分枝数和二级 分枝数。
收稿日期： 2014 －02 －24 基金项目： 国家自然科学基金项目 （ 81001603，81274012） ； 山东省自然科学基金项目（ ZＲ2011HQ007） 作者简介： 郭林林，女，硕士研究生，研究方向为药用植物遗传育种及栽培。E － mail： guolinlin2013@ 163． com * 通讯作者，E － mail： szqsdau@ 163． com
Guo Linlin1 ，Zong Chengkun1 ，Liu Tian1 ，Liu Zhengbo2 ，Song Zhenqiao1* ，Wang Jianhua1
（ 1． College of Agronomy，Shandong Agricultural University，Taian 271018，China； 2． Taian Academy of Agricultural Sciences，Taian 271000，China）
1 材料与方法
1． 1 供试材料 选用 33 个丹参品系作为分类运算单位（ Op-
erational Taxonomic Unit，OTU） ，每个品系选取 3 ～ 5 株进行连续两年的形态调查和拍照，试验材料 种植于山东农业大学药用植物标本园。 1． 2 分类性状的选取和编码
叶部特征是重要的鉴别性状 （ 图 1A） ，随着 生育期的进展，丹参种质中不同时期萌发的叶片 变化较大，根据调查将丹参叶片分为基生叶和茎 生叶。叶片形态调查时间为 5 月花期，此时叶片 形态基本稳定，选取倒 2 叶完全展开叶，以复叶中 顶生小叶为准，调查性状包括叶片的大小、叶形、 叶缘、叶基、叶色、复叶数等 20 个性状。鉴别丹参 品种的另一个较好特征是花部特征（ 图 1B、C） ， 根据调查本试验将其划分为 4 种颜色即白色、浅 紫、紫色、蓝 紫。 同 时 调 查 的 花 部 性 状 还 包 括 花 长、花梗长、花药等 11 个性状。此外分枝数、株高 等特征也有显著不同。以丹参叶部和花部等共计 37 个性状作为探讨其分类标准的性状子集，各性 状编号和分类标准见表 1。
综合各种形态信息借助数量分类学方法可构 建种质间树形图，不仅能较准确研究各种质间的 遗传关系，还能为植物分类和分类标准的建立提 供重要参考［6］。近两年来，数量分类方法已较多 地应用于园艺植物品种分类研究，如木瓜［7］、大丽 花［8］和重楼属植物［9］等。但在药用植物上的应用 研究还很少，作者尝试采用数量分类学对药用植物 丹参进行性状聚类分析和主成分分析，以探讨丹参 资源分类的等级和标准，一方面可为丹参品种分类 系统的建立提供基础，另一方面也为丹参的育种、 品种登陆和新品种保护工作提供参考。
第5 期
郭林林，等： 丹参种质资源的数量分类研究
57
（ UPGMA） 对试验材料进行聚类，该过程用 NTSYS － pc（ 2． 1） 软件进行处理。主成分分析是以标准 化矩阵为基础，求取特征性状的相关系数，计算相 关系数的特征值及特征向量。其性状特征向量、 特征根、贡献率以及累积贡献率由 SPSS 15． 0 软 件分析获得。
Key words Salvia miltiorrhiza； Numerical taxonomy； Principal component analysis
丹参（ Salvia miltiorrhiza Bge． ） 为唇形科鼠尾 草属多年生草本植物，以根及根茎入药。丹参作 为治 疗 心、脑 血 管 病 常 用 的 重 要 原 料，药 用 量 巨 大，是我国重要的大宗药材之一。在多年的丹参 栽培和种植过程中发现丹参种质资源丰富，具有 在生物学性状、农艺性状、根系性状等方面各具特 点的丹参栽培类型，除中国植物志［1］报道的丹参 有两个变种一个变型，即原变种丹参（ S． miltiorrhiza var． miltiorrhiza） 、单 叶 丹 参 （ S． miltiorrhiza var． charbommellii） 和白花丹参 （ S． miltiorrhiza f．
山 东 农 业 科 学 2014，46（ 5） ： 55 ～ 59
Shandong Agricultural Sciences
丹参种质资源的数量分类研究
郭林林1 ，宗成堃1 ，刘甜1 ，刘政波2 ，宋振巧1* ，王建华1
（ 1． 山东农业大学农学院，山东 泰安 271018； 2． 泰安市农业科学研究院，山东 泰安 271000）
alba） 外，各产地均分离出不同的栽培类型，如四 川丹 参 中 分 离 出 大 叶 型、小 叶 型 和 野 生 型 品 种［2］，田伟等［3］筛选出圆叶、狭叶、矮茎和高茎丹 参 4 个丹参品系，唐晓清等［4］分离出皱叶型、单叶 型和小叶型丹参，裕丹参中有 5 个变异类型［5］，本 课题组也分离出 12 种不同类型，这些变异类型不 仅植株形态差异大，而且在根部产量和药效成分 含量方面也存在明显差异。由此也反映出目前栽 培丹参种质混杂。由于无统一的性状指标和明确 的 分 类 标 准，各 地 筛 选 品 系 是 否 相 同 难 以 鉴 定。
表1
丹参形态性状选取及编码
序号
性状
详细编码情况
1
茎色
浅绿，0； 绿，1； 深绿，2
2 茎基部颜色 绿，0； 浅紫，1； 紫，2
3 基生叶柄颜色 浅绿，0； 绿，1； 深绿，2； 紫，3
4 基生叶柄长
5 基生叶复叶数 单叶，0； 三出复叶，1； 五出复叶，2； 七出复叶，3
6 基生叶叶色 浅绿，0； 绿，1； 深绿，2
16 茎生叶叶面特征 平滑，0； 粗糙，1
17 茎生叶叶缘 圆钝锯齿，0； 尖锐锯齿，1
18 茎生叶叶长
19 茎生叶叶宽
20 茎生叶叶形指数
21
花序长
22 一级分枝数
23 二级分枝数
24
花色
白，0； 浅紫，1； 紫，2； 深紫，3； 蓝紫，4
25
花长
26
花径
27 花型指数
28 花药长度
29 雌蕊长度
摘 要： 选取 37 个形态学性状对 33 个丹参品系进行了数量分类学的聚类分析。结果表明： 通过性状聚 类分析，可将丹参 37 个性状划分为 8 类，各类内性状间具有一定相关性。主成分分析表明，37 个性状可综合 为 9 个主成分，其累积贡献率达 72． 777% 。根据性状聚类分析和主成分分析的结果，初步提出丹参的分类体 系以叶片大小为第一级分类标准，分枝数作为第二级标准，花色和复叶数分别作为第三级、第四级分类标准。 通过 Mantel 相关性检测筛选出 18 个性状可较好代表 37 个性状进行种质聚类。
7 基生叶面特征 平滑，0； 粗糙，1
8
基生叶缘 圆钝锯齿，0； 尖锐锯齿，1
9
基生叶长
10 基生叶宽
11 基生叶形指数
12 茎生叶叶柄颜色 浅绿，0； 绿，1； 深绿，2； 紫，3
13 茎生叶叶柄长 按实测平均值计
14 茎生叶复叶数 单叶，0； 三出复叶，1； 五出复叶，2； 七出复叶，3
15 茎生叶叶色 浅绿，0； 绿，1； 深绿，2
片着生部位的不同，复叶数之间也有一定的相关 性，调查中发现茎生叶的复叶数往往要少于基生 叶。此外，花序长和花轮数的变化也存在一致性。
2 结果与分析
2． 1 丹参性状聚类及分析 本试验选取丹参的 37 个性状进行聚类分析，
得到了聚类分析树系图（ 图 2） 。树系图清楚地反 映出各性状间的相关关系，从图中可知，各性状间 相关 性 不 强，且 分 布 分 散，说 明 多 数 性 状 是 独 立 的。但在图中也可观察到少数性状表现为两两相 互关联，甚至相关关系十分紧密。综合来看，性状 的选择基本正确。同时，也可以将其作为今后进 行丹参性状观测和取舍的一种定量化依据。
30
花梗长
31 下唇裂片深浅 浅，0； 深，1
32 下唇裂片边缘颜色 白色，0； 紫色，1
33
株高
34
冠幅
35 雄蕊长度
36
花轮数
37
耐涝性
A 叶片，B 花色，C 花的下唇前缘颜色
图 1 形态性状选取示意图
1． 3 数据处理 调查各丹参品系的性状，根据各性状分类标
准给予分型编号建立原始数据矩阵。将原始数据 标准差标准化（ STD） 后，再计算各个 OTU 之间的 欧 氏 距 离 （ Euclidean distance ） ，并 用 类 平 均 法
56
Βιβλιοθήκη Baidu
山东农业科学
第 46 卷
为促进丹参产业的深入发展，建立丹参品种分类 系统和分型指标体系十分必要，可为丹参种源规 范、优良品种培育奠定基础。张兴国等［2］根据大 叶型、小叶型和野生型品种提出了丹参品种资源 分型指标体系，但该分型体系使用的材料较少，且 分型性状过于细致不方便在生产中应用，同时没 有提出丹参品种分类的等级和标准，因此对其分 类的等级和标准进行进一步的简化和明确是有必 要的。
关键词： 丹参； 数量分类； 主成分分析 中图分类号： S567． 5 + 30． 2 文献标识号： A 文章编号： 1001 － 4942（ 2014） 05 － 0055 － 05
Numerical Taxonomy Study of Salvia miltiorrhiza Germplasm Ｒesources
在欧氏距离 8． 29 处，性状可被分为两大类， 第一类包括叶长、叶柄长、花序长、叶宽以及复叶 数等数量性状，另一大类包括花部特征如花色、花 器官各部分长度和叶面、叶色、叶形指数等特征以 及分枝数。将欧氏距离定位在 7． 6 左右时，可将 性状分成 8 组，第 1 组包括复叶数、茎生叶叶缘、 株高等性状； 第 2 组主要包括反映叶片大小的性 状，如叶柄长、叶长、叶宽以及叶缘，另外还包括花 部特征花序长、花轮数、雄蕊长 3 个性状； 花部性 状主要集中在第 3 组，包括花色、花径、花长、花梗 长、花药长等； 第 4 组反映了叶片特征中的叶形指 数性状； 第 5 组包括花形指数和茎生叶叶色； 第 6 组包括茎基部颜色、耐涝性以及雌蕊长； 第 7 组包 括下唇裂片深浅及其边缘颜色和冠幅； 第 8 组包 括了茎生叶和基生叶的叶面特征和叶柄颜色，还 包括了基生叶叶色、茎色，以及一级分枝数和二级 分枝数。
收稿日期： 2014 －02 －24 基金项目： 国家自然科学基金项目 （ 81001603，81274012） ； 山东省自然科学基金项目（ ZＲ2011HQ007） 作者简介： 郭林林，女，硕士研究生，研究方向为药用植物遗传育种及栽培。E － mail： guolinlin2013@ 163． com * 通讯作者，E － mail： szqsdau@ 163． com
Guo Linlin1 ，Zong Chengkun1 ，Liu Tian1 ，Liu Zhengbo2 ，Song Zhenqiao1* ，Wang Jianhua1
（ 1． College of Agronomy，Shandong Agricultural University，Taian 271018，China； 2． Taian Academy of Agricultural Sciences，Taian 271000，China）
1 材料与方法
1． 1 供试材料 选用 33 个丹参品系作为分类运算单位（ Op-
erational Taxonomic Unit，OTU） ，每个品系选取 3 ～ 5 株进行连续两年的形态调查和拍照，试验材料 种植于山东农业大学药用植物标本园。 1． 2 分类性状的选取和编码
叶部特征是重要的鉴别性状 （ 图 1A） ，随着 生育期的进展，丹参种质中不同时期萌发的叶片 变化较大，根据调查将丹参叶片分为基生叶和茎 生叶。叶片形态调查时间为 5 月花期，此时叶片 形态基本稳定，选取倒 2 叶完全展开叶，以复叶中 顶生小叶为准，调查性状包括叶片的大小、叶形、 叶缘、叶基、叶色、复叶数等 20 个性状。鉴别丹参 品种的另一个较好特征是花部特征（ 图 1B、C） ， 根据调查本试验将其划分为 4 种颜色即白色、浅 紫、紫色、蓝 紫。 同 时 调 查 的 花 部 性 状 还 包 括 花 长、花梗长、花药等 11 个性状。此外分枝数、株高 等特征也有显著不同。以丹参叶部和花部等共计 37 个性状作为探讨其分类标准的性状子集，各性 状编号和分类标准见表 1。
综合各种形态信息借助数量分类学方法可构 建种质间树形图，不仅能较准确研究各种质间的 遗传关系，还能为植物分类和分类标准的建立提 供重要参考［6］。近两年来，数量分类方法已较多 地应用于园艺植物品种分类研究，如木瓜［7］、大丽 花［8］和重楼属植物［9］等。但在药用植物上的应用 研究还很少，作者尝试采用数量分类学对药用植物 丹参进行性状聚类分析和主成分分析，以探讨丹参 资源分类的等级和标准，一方面可为丹参品种分类 系统的建立提供基础，另一方面也为丹参的育种、 品种登陆和新品种保护工作提供参考。
第5 期
郭林林，等： 丹参种质资源的数量分类研究
57
（ UPGMA） 对试验材料进行聚类，该过程用 NTSYS － pc（ 2． 1） 软件进行处理。主成分分析是以标准 化矩阵为基础，求取特征性状的相关系数，计算相 关系数的特征值及特征向量。其性状特征向量、 特征根、贡献率以及累积贡献率由 SPSS 15． 0 软 件分析获得。
Key words Salvia miltiorrhiza； Numerical taxonomy； Principal component analysis
丹参（ Salvia miltiorrhiza Bge． ） 为唇形科鼠尾 草属多年生草本植物，以根及根茎入药。丹参作 为治 疗 心、脑 血 管 病 常 用 的 重 要 原 料，药 用 量 巨 大，是我国重要的大宗药材之一。在多年的丹参 栽培和种植过程中发现丹参种质资源丰富，具有 在生物学性状、农艺性状、根系性状等方面各具特 点的丹参栽培类型，除中国植物志［1］报道的丹参 有两个变种一个变型，即原变种丹参（ S． miltiorrhiza var． miltiorrhiza） 、单 叶 丹 参 （ S． miltiorrhiza var． charbommellii） 和白花丹参 （ S． miltiorrhiza f．
山 东 农 业 科 学 2014，46（ 5） ： 55 ～ 59
Shandong Agricultural Sciences
丹参种质资源的数量分类研究
郭林林1 ，宗成堃1 ，刘甜1 ，刘政波2 ，宋振巧1* ，王建华1
（ 1． 山东农业大学农学院，山东 泰安 271018； 2． 泰安市农业科学研究院，山东 泰安 271000）
alba） 外，各产地均分离出不同的栽培类型，如四 川丹 参 中 分 离 出 大 叶 型、小 叶 型 和 野 生 型 品 种［2］，田伟等［3］筛选出圆叶、狭叶、矮茎和高茎丹 参 4 个丹参品系，唐晓清等［4］分离出皱叶型、单叶 型和小叶型丹参，裕丹参中有 5 个变异类型［5］，本 课题组也分离出 12 种不同类型，这些变异类型不 仅植株形态差异大，而且在根部产量和药效成分 含量方面也存在明显差异。由此也反映出目前栽 培丹参种质混杂。由于无统一的性状指标和明确 的 分 类 标 准，各 地 筛 选 品 系 是 否 相 同 难 以 鉴 定。
表1
丹参形态性状选取及编码
序号
性状
详细编码情况
1
茎色
浅绿，0； 绿，1； 深绿，2
2 茎基部颜色 绿，0； 浅紫，1； 紫，2
3 基生叶柄颜色 浅绿，0； 绿，1； 深绿，2； 紫，3
4 基生叶柄长
5 基生叶复叶数 单叶，0； 三出复叶，1； 五出复叶，2； 七出复叶，3
6 基生叶叶色 浅绿，0； 绿，1； 深绿，2
16 茎生叶叶面特征 平滑，0； 粗糙，1
17 茎生叶叶缘 圆钝锯齿，0； 尖锐锯齿，1
18 茎生叶叶长
19 茎生叶叶宽
20 茎生叶叶形指数
21
花序长
22 一级分枝数
23 二级分枝数
24
花色
白，0； 浅紫，1； 紫，2； 深紫，3； 蓝紫，4
25
花长
26
花径
27 花型指数
28 花药长度
29 雌蕊长度
摘 要： 选取 37 个形态学性状对 33 个丹参品系进行了数量分类学的聚类分析。结果表明： 通过性状聚 类分析，可将丹参 37 个性状划分为 8 类，各类内性状间具有一定相关性。主成分分析表明，37 个性状可综合 为 9 个主成分，其累积贡献率达 72． 777% 。根据性状聚类分析和主成分分析的结果，初步提出丹参的分类体 系以叶片大小为第一级分类标准，分枝数作为第二级标准，花色和复叶数分别作为第三级、第四级分类标准。 通过 Mantel 相关性检测筛选出 18 个性状可较好代表 37 个性状进行种质聚类。
7 基生叶面特征 平滑，0； 粗糙，1
8
基生叶缘 圆钝锯齿，0； 尖锐锯齿，1
9
基生叶长
10 基生叶宽
11 基生叶形指数
12 茎生叶叶柄颜色 浅绿，0； 绿，1； 深绿，2； 紫，3
13 茎生叶叶柄长 按实测平均值计
14 茎生叶复叶数 单叶，0； 三出复叶，1； 五出复叶，2； 七出复叶，3
15 茎生叶叶色 浅绿，0； 绿，1； 深绿，2