基于表型性状和药材品质的8个贵州太子参品系的筛选与评价

[摘要] 目的：运用单株选育法，对目标太子参单株进行株系比较试验，为太子参新品种的选育提供种质材料。方法：以施秉SB-4号种源的8个太子参单株为选育对象，观测植株的27个表型性状、8个产量性状，UV分光光度计检测各株系的多糖含量。对观测结果运用因子分析法进行比较和筛选，单因素方差分析对其药材中多糖含量进行评价。结果：因子分析将27个表型性状归属于7个主因子，其中ZT-01，ZT-02，ZT-06，ZT-07株系的综合表型性状较好；8个产量性状可简化为新的3个主因子，以ZT-01，ZT-02，ZT-03，ZT-07株系的综合产量性状较好；单因素方差分析显示，ZT-01，ZT-02，ZT-05，ZT-08株系的多糖含量显著高于ZT-03，ZT-04，ZT-06，ZT-07株系。结论：从表型性状，产量性状和品质性状综合考虑，ZT-01，ZT-02，ZT-03，ZT-06，ZT-07表现优良，其中ZT-01，ZT-02株系可作为重点扩繁株系进一步选育；ZT-06，ZT-07株系的株型，主茎节数等表型性状好，可以作为观赏品种选育；ZT-03株系的抗性好，产量高，可以作为抗性品种进行选育研究；ZT-05株系的多糖含量高，翌年继续进行单株筛选。

[关键词] 太子参；表型性状；产量性状；品质性状

中药材的育种工作不仅要以产量和质量作为主要目标，同时也要关注其质量，要协调各性状间的平衡发展。太子参为石竹科植物孩儿参Pseudostellaria heterophylla （Miq. ） Pax ex Pax et Hoffm.的干燥块根，具有益气健脾、生津润肺之功效[1]。近年来，随着太子参野生资源的减少、市场需求的增加，人工栽培资源已成为商品药材的主要来源。但目前贵州施秉县太子参的种质资源较为混杂，质量良莠不齐、种性退化现象日益严重。本文在前期综合运用农艺性状、指标性成分和遗传多样性指标完成太子参种质资源系统性筛选基础上[2-3]，从种质资源圃的施秉SB-4号种源中筛选出8个太子参单株进行株行栽培比较试验，在同一时期种植在同一地点，且栽培管理条件完全一致。翌年，自出苗开始观测植株表型性状、产量性状，测定品质指标。借助因子分析法对太子参的农艺性状进行简化降维，找出影响表型性状的主要因子，分析各性状的相互关系，确定优良株系，旨在为进一步选育出适应云贵喀斯特山区种植的太子参新品种奠定坚实基础。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

贵州省施秉县牛大场镇中药材种植基地，海拔946 m，E 107°56′0.9″，N 27°08′16.0″。试验基地所在地区属高原季风性气候，年均降雨量1 060 mm左右，年均温14～16 ℃，无霜期255～294 d。试验地为新开垦土地，黄壤，微酸性，富钾缺磷，复合肥力中等，排灌方便。

1.2 太子参种质资源

自2007年开始收集太子参种质资源，保存于贵州三泓药业股份有限公司种质资源圃。经多年对种质的纯化，从SB-4号种源中筛选出8个表型有特色的太子参单株，命名为ZT-01，ZT-02，ZT-03，ZT-04，ZT-05，ZT-06，ZT-07，ZT-08，见表1。

1.3 株系比较试验

采用随机区组设计，共8个小区，面积为2 m×2 m=4 m2，小区隔离行0.5 m。2012年11月21日对8个单株太子参采用斜种方式进行种植，每个单株块根种植一个区域。种植前将发酵沤制的基肥撒土面，覆土少许。块根芽头朝上呈“品”字形排列，前后株距20～25 cm，覆土6～10 cm。田间管理按牛大场基地太子参管理方法[3]。

1.4 观察指标选择与测定

从太子参出苗开始，每隔15 d观察1次，记录植株生长情况。2013年5月15日，植株地上部分茂盛时，测量8个株系137个单株的叶片数、分枝数、花数、地上生物量等27个表型性状。药材采收期时，测量137个单株的单株块根数、地下生物量等与产量相关的产量性状。每个单株随机取10个块根测定长、粗、上径、鲜重等与药材外观性状相关的产量性状。

太子参多糖为中性葡聚糖，具有抗应激、抗疲劳、增强免疫作用，与太子参的治疗功效相宜[4-5]。晏春耕等[6]研究认为太子参多糖的高低与其药材商品外观有一定相关性，太子参表面颜色为黄白色，越饱满，多糖含量越高。因此，本文选用太子参多糖作为评价株系品质的内在指标。检测样本为单株，于55 ℃烘干，称重，计算折干率，粉碎过4号筛，苯酚-硫酸法[4]测定太子参多糖含量。

1.5 多糖含量测定

1.5.1 仪器与试剂 GBC Cintra 20型紫外-可见分光光度计（澳大利亚照生公司）；EL-104型电子天平（梅特勒-托利多仪器有限公司）。无水葡萄糖对照品（中国药品生物制品检定研究院，批号 110833-201205）；浓硫酸、苯酚、95%乙醇均为分析纯；水为双重蒸馏水。

1.5.2 标准曲线绘制 精密称取105 ℃干燥至恒重的葡萄糖15.07 mg，加水定容至25 mL，得质量浓度为602.8 mg・L-1的对照品溶液。精密吸取对照品溶液0.5，0.8，1.0，1.3，1.5，1.8，分别置25 mL量瓶中，加水至刻度，摇匀。精密量取上述各溶液2.0 mL，置25 mL试管中，分别精密加入4%苯酚溶液1 mL，混匀。加入浓硫酸5 mL，混匀，放至室温。在487 nm处测定吸光度（A），以A为纵坐标，葡萄糖质量浓度为横坐标，绘制标准曲线，得回归方程A = 0.054 8 x+0.004 2（r=0.999 6）。结果表明，葡萄糖溶液质量浓度在3.014 0～10.850 5 mg・L-1线性关系良好。

1.5.3 供试品溶液的制备 取样品粉末约0.1 g，精密称定。置烧瓶中，加80%乙醇70 mL，水浴加热回流30 min，趁热滤过。残渣用80%热乙醇洗涤2次，每次10 mL。将残渣及滤纸置烧瓶中，加水80 mL，置90 ℃水浴中热浸1 h，趁热滤过，残渣及烧瓶用热水洗涤3次，每次5 mL，合并滤液与洗液，放冷，转移至100 mL量瓶中，加水至刻度，摇匀。精密量取20 mL至50 mL量瓶中，加水至刻度，摇匀，即得。

1.5.4 方法学考察 精密度试验：精密量取葡萄糖对照品溶液，按1.5.2方法测定A，重复测定6次，计算得RSD 0.03%。

重复性试验：精密称取同一样品6份，每份约0.1 g，按1.5.3方法制备供试品溶液，按1.5.2方法测定A，计算得RSD 2.4%。

稳定性试验：吸取完全反应后的样品溶液，487 nm处每隔30 min测1次A，稳定考察时间150 min。计算得RSD 1.5%。

加样回收率试验：精密称取同一样品6份，每份0.05 g，分别准确加入葡萄糖对照品适量。按1.5.5方法测定多糖含量，结果显示平均回收率为101.97%，RSD 1.9%，表明该方法稳定可靠，可用于太子参多糖的提取和定量测定。见表2。

1.5.5 多糖的含量测定 样品按1.5.3方法制备供试品溶液，精密吸取供试样品溶液2 mL，按1.5.2项下“分别精密加入4%苯酚溶液1 mL”起操作，并按多糖含量= （C・D・A・f/W）×100%计算，式中C为多糖稀释液中葡萄糖质量浓度（mg・L-1），D为多糖的稀释因素，f为多糖换算因子（f = 2.38），W为样品称样量（μg）。

1.6 数据分析

采用SPSS 17.0软件进行因子分析、单因素方差分析等。

2 结果与分析

2.1 植株死亡率和染病率

8个太子参株系的出苗率均较高，ZT-01，ZT-03株系出苗率达到100%，ZT-07，ZT-02株系分别为96.67%，93.33%，其他株系出苗率大于70%。出苗后，每月1日和15日定期统计植株染病情况。主要病害有叶斑病和病毒病，ZT-08株系的染病率达35.29%，其次为ZT-02，ZT-04株系，分别为32.14%，27.27%，其他株系染病率较低于10%。在植株生长期中，ZT-08株系的死亡率达35.29%，ZT-04株系为18.75%，见表3。

2.2 表型性状分析

2.2.1 变异性分析 结果表明，不同株系之间的表型性状存在较大差异，除株高和分枝级数的变异系数小于10%外，其余表型性状变异系数都在10%以上。其中变异系数最大的性状指标是正常果数、花蕾数、花数，分别为158.75%，146.14%，138.26%。综合27个表型性状的平均值、最大值、最小值、标准差、极差和变异系数可知，太子参不同株系之间的表型性状差异明显，可从中筛选出优良株系。

2.2.2 因子分析 结果表明，第一主因子（F1）中各变量的特征值向量最大值为0.868（主茎上分枝数），其次为0.865（所有分枝数），0.861（叶片数），0.848（所有茎节数），说明F1主因子主要是由这4个性状直接控制，且这4个性状具有较高的正载荷值，表明主茎上分枝数、所有分枝数、叶片数和所有茎节数之间不存在相互制约的关系，即主茎上分枝数多的株系具有所有分枝数、叶片数和所有茎节数大的特性。因此，育种时可对该因子实行正向独立选择，即选择F1主因子大的株系，可选育出株型较好品种。从生物学意义看，F1主因子主要体现了太子参植株的株型大小，因此F1主因子可视为株型因子。其他一些性状如叶厚、主茎节数在F1主因子上也有一定的载荷值，且为负值，表明株型因子还受到这些性状的负向影响。因此，在太子参育种过程中，若要选育株型因子较好的品种，除考虑到主茎上分枝数、所有分枝数、叶片数和所有茎节数这4个主要性状外，还需兼顾叶厚、主茎节数等性状。

第二主因子（F2）中各变量的特征值向量最大值为0.918（一级分枝叶厚），其次为0.914（一级分枝叶长），0.908（一级分枝叶宽），0.776（一级分枝数），故F2主因子可视为一级分枝因子。其中4个主要性状的载荷值均为正值，说明4个性状之间存在相互促进的关系。其他性状如主茎上分枝数、正常果数和花数的载荷值为负值，与一级分枝因子存在着相互制约关系，即在选育一级分枝因子较好的品种时，应当适当控制主茎上分枝数、正常果数和花数等性状。

第三主因子（F3）中各变量的特征值向量最大值为0.820（第2茎节粗），其次为0.806（第1茎节粗），故F3主因子可视为主茎粗因子。其他性状如一级分枝数和主茎节数也有一定的载荷值，且载荷值均为负值。因此在对主茎粗因子进行选择时，要考虑一级分枝数和主茎节数这2个性状的影响。

第四主因子（F4）征值向量最大值为0.849（主茎高），其次为0.626（最长分枝长），0.605（单株总分枝长），故F4主因子可视为茎长因子。

第五主因子（F5）征值向量最大值为0.705（叶厚），其次为0.704（叶长），0.628（叶宽），故F5主因子可视为叶型因子。

第六主因子（F6）征值向量最大值为0.857（花蕾数），其次为0.758（正常果数），0.682（花数），故F6主因子可视为繁殖因子。

第七主因子（F7）征值向量最大值为0.948（主茎节数），故F7主因子可视为主茎节数因子。这7个主因子能够解释总体76.569%的变异，也使得27个表型性状归属于7个主因子，见表4。

借助回归法对特征根和旋转后的因子载荷系数进行计算，以估计7个主因子在各株系上的因子得分，以权衡每个主因子在每个株系上的位置和分量，以便直观地判断株系的优劣。 ZT-07株系的株型因子得分最高（5.972 7），ZT-06株系次之（5.425 8），ZT-01株系最低（-6.077 2）；ZT-07株系的一级分枝因子的得分最高（11.582 2），ZT-02株系次之（9.537 7），ZT-03株系最低（-8.568 8）；ZT-02株系的主茎粗因子的得分最高（24.387 9），ZT-03株系次之（9.420 7），ZT-06株系最低（-26.446 6）；ZT-04株系的茎长因子的得分最高（8.847 1），ZT-05株系次之（8.707 2），ZT-03株系最低（-5.847 8）；ZT-07株系的叶型因子的得分最高（23.181 5），ZT-01株系次之（10.078），ZT-05株系最低（-14.660 8）；ZT-06株系的繁殖器官因子的得分最高（26.383 2），ZT-08次之（-0.296 6），ZT-02株系最低（-8.479 7）；ZT-07株系的主茎节数因子的得分最高（6.634 4），ZT-06株系次之（3.423 8），ZT-04株系最低（-4.715 5）。以各主因子的贡献率为权数进行线性加权求和可得到各太子参株系的综合因子得分，表达式为F=0.167 13F1+0.156 76F2+0.129 68F3+0.105 95F4+0.086 78F5+0.080 52F6+0.038 88F7。不同太子参株系表型性状的综合因子得分F ZT-02>ZT-06>ZT-07>ZT-01>ZT-04>ZT-03>ZT-05>ZT-08。其中ZT-02株系的综合得分最高（3.711 1），说明该株系的表型性状的综合表现最好；ZT-06株系综合得分次之（1.925 0）；而ZT-08株系的综合得分最低（-4.136 6），可知其株型因子、一级分枝因子、主茎粗因子、茎长因子、叶型因子及主茎节数因子的得分均靠后，即ZT-08的这些表型性状相对于其他株系表现较差。所以，在基于表型性状的育种中将重点培育ZT-02，ZT-06，ZT-07，ZT-01等4个株系，见表5。

2.3 产量性状分析

2.3.1 变异性分析 太子参8个株系的8个产量性状间存在较大差异，各个性状的变异幅度较大。除折干率小于10%外，其余性状的变异系数均大于10%，其中变异系数最大的是单株产量，其次是地下生物量和单株块根数，分别为34.43%，32.99%，25.07%。总体来看，太子参不同株系之间的产量性状差异明显，可从中筛选出产量性状优良株系。

2.3.2 因子分析 结果显示，F1主因子中各变量的特征值向量最大值为单株块根数（0.932），其次为地下生物量（0.902）和单株产量（0.876），故F1主因子可视为产量因子。在高产育种过程中，应充分考虑产量因子，故F1主因子应该越大越好。F2主因子中各变量的特征值向量最大值为单个块根鲜重（0.867），故F2主因子分可视为单个块根重因子。由各产量性状载荷值可看出，随着单个块根鲜重的增加，产量也会提高。所以F2主因子越大越好。F3主因子中各变量特征值最大的为折干率，故F3主因子可以视为折干率因子。其他性状如块根粗也有一定的载荷值，但是为负值，这说明在选育折干率因子的太子参时，应适当控制块根粗。当折干率增加时，块根的产量也增加，但是块根粗则减少，不利于太子参商品的销售，故应适当控制块根粗。这3个主因子能够解释太子参产量性状总体80.305%的变异，使得性状由原来的8个简化为新的3个主因子，见表6。

ZT-02株系的产量因子的得分最高（10.272 1），ZT-01株系次之（8.784 8），ZT-04株系最低（-7.796 8）；ZT-02株系的单个块根重因子的得分最高（18.739 6），ZT-03株系次之（9.184 8），ZT-06株系最低（-11.750 6）；ZT-02株系的折干率因子的得分最高（11.014 4），ZT-08株系次之（2.245 7），ZT-07株系最低（-7.914 7）。不同太子参株系产量性状的综合因子得分由大到小排序为ZT-02>ZT-01>ZT-03>ZT-07>ZT-04>ZT-08>ZT-06>ZT-05。其中ZT-02株系的综合得分最高（11.055 3），这说明该株系的产量性状的综合表现最好；ZT-01株系的综合得分次之（2.167 8）；而ZT-05株系的综合得分最低（-4.289 0）。所以，在基于产量性状的育种中将重点培育ZT-02，ZT-01，ZT-03，ZT-07等4个株系，见表7。

2.4 品质性状分析

ZT-05株系的多糖含量最高，质量分数达到23.883 7%，是其他株系的1.0～1.2倍，与ZT-03，ZT-04，ZT-06，ZT-07株系间差异显著，但与ZT-02，ZT-01，ZT-08株系无显著性差异。ZT-01，ZT-02，ZT-05，ZT-08株系的多糖含量较高，变异系数分别是7.73%，13.40%，4.77%，10.83%；ZT-03，ZT-04，ZT-06，ZT-07株系的多糖含量较低，变异系数分别是10.15%，16.40%，27.41%，10.38%。若以多糖含量作为育种目标性状，可将ZT-05作为第一选择株系，其次是ZT-01，ZT-08，ZT-02株系，而ZT-03，ZT-04，ZT-06，ZT-07株系则不予考虑，见表8。

3 讨论

在育种过程中，需根据育种目标选择合适的主因子，从而筛选出对应的优良株系作为种质材料。同时，以主因子为单位的选育过程中，主因子内所包

含的单一性状同时得到改良，这将优于对单一性状的选择，同时也调高了育种工作中目标性状选择的效率，对株系性状综合评价提供了较为准确的数理学依据[8]。本文通过分析将太子参的27个主要表型性状归属于7个主因子，这7个主因子反映了全部表型性状76.569%的信息，总体贡献率由大到小依次为株型因子>一级分枝因子>主茎粗因子>茎长因子>叶型因子>繁殖器官因子>主茎节数因子。将太子参8个主要产量性状归属于3个主因子，这3个主因子反映了全部表型性状80.305%的信息，总体贡献率由大到小依次为产量因子>单个块根重因子>折干率因子。即采用因子分析的方法，降低了太子参表型性状和产量性状多指标分析的难度，具有较好的直观性和代表性。并且每个主因子都具有明确的生物学意义，在专业上也能得到较为合理的解释。所以，运用因子分析方法简化太子参的表型性状和产量性状指标是可行的。

通过对太子参表型性状、产量性状及品质性状的结果分析，可知ZT-01株系的叶型较好、主茎较粗、主茎节数多、病害少、果熟期较整齐、表型性状综合得分高、倒伏晚、产量性状好、多糖含量较高，是优秀的兼用型株系；ZT-02株系的株型较好、主茎较粗、一级分枝数多、果熟期整齐、表型性状综合得分最高、倒伏晚、产量性状最好、多糖含量高，抗病性中等，是较好的兼用型株系；ZT-07株系的产量性状中等，ZT-06产量性状较差，2个株系的共同特征是多糖含量低、抗病性中等，最突出的特点是株型好、主茎节数多、综合表型性状好；ZT-03株系的出苗率和存活率均为100%，且无病害、产量高、抗性较好，但综合表型性状差，多糖含量较低。ZT-05株系的品质性状好、抗性好、但综合表型性状和产量性状较差，可将此株系作为重点观察株系，翌年继续进行单株筛选；ZT-08株系的品质性状好，但综合表型性状和产量性状较差，且抗性较差；ZT-04株系的表型性状、产量性状和品质性状均较差，抗性也较差。

根据以上分析结果，ZT-01，ZT-02株系可作为重点扩繁株系进一步选育，ZT-06，ZT-07株系可以作为观赏品种选育，ZT-03株系可以作为抗性品种选育，ZT-05株系需翌年继续进行单株筛选，ZT-04，ZT-08株系予以淘汰。

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Breeding on eight strains of Pseudostellaria heterophylla based on phenotypic

traits and quality in Guizhou province

XIONG Hou-xi1， ZHOU Tao1*， JIANG Wei-ke1， CHEN Min2， HUAN Cui-cui1， KANG Chuan-zhi1，

YANG Chang-gui1， XIAO Cheng-hong1， LIAO Ming-wu3

（1. Guiyang College of Traditional Chinese Medicine， Guiyang 550002， China；

2. State Key Laboratory of Dao-di Herbs， National Resource Center for Chinese Materia Medica， China Academy of

Chinese Medical Sciences， Beijing 100700， China；

3. Guizhou Sanhong Medical Co.，Ltd.， Shibing 556200， China）

[Abstract] Objective： To provide new germplasm materials for breeding new varieties of Pseudostellaria heterophylla. Method： The method of single plant selection was adopted， with the comparative experiments being carried out under the same conditions in Shibing county. The 8 plants of Shibing SB-4 were compared respectively with factor analysis for 27 phenotypic traits and 8 yield traits， and single factor variance analysis for the contents of polysaccharides. Result： Using factor analysis， 27 phenotypic traits were classified into 7 principal divisors and 8 yield traits were simplified into 3 principal divisors. The 4 strains of P. heterophylla， ZT-01， ZT-02， ZT-06 and ZT-07， performed better than others in the phenotypic traits， and ZT-01， ZT-02， ZT-03 and ZT-07 in the yield traits. The contents of polysaccharides of ZT-01， ZT-02， ZT-05 and ZT-08 showed significantly higher value. Conclusion： There is significant difference among the 8 strains of P. heterophylla in phenotypic traits， yield traits and quality traits， making it possible to select certain strains for different purposes. ZT-01 and ZT-02 can be breaded further. ZT-06 and ZT-07 were used as ornamental cultivars for its great phenotypic traits. ZT-03 with good resistance and high yield was taken as resistant variety， and ZT-05 would face next selection on the basis of its high content of polysaccharide.

[Key words] Pseudostellaria heterophylla； phenotypic traits； yield traits； quality traits

doi：10.4268/cjcmm20142122