基于GIS技术的五味子品质区划研究

肖井雷　张小波　刘玉翠　李梦　李波　单英俏　曲晓波

[摘要]为明确五味子优质药材产区空间分布，通过走访和实地调查，收集五味子药材样品和分布信息，基于五味子中4种木脂素类化学成分含量、生态环境因子和空间分布数据，利用GIS技术、最大信息熵模型、SPSS统计分析方法，进行五味子品质区划。结果显示五味子主要分布于辽宁的东北部、吉林的东部、黑龙江的东部。五味子醇甲含量较高的地区在吉林东南和辽宁的东北部，五味子甲素含量较高的地区在吉林中部和河北东北部地区，五味子乙素含量较高的地区在吉林地区，五味子酯甲含量较高的地区在吉林东南和辽宁的东北部地区。综合考虑五味子中4种成分含量高低，五味子优质药材集中分布在吉林东南和辽宁的东北部地区。

[关键词]五味子； 生态； 品质； 区划

[Abstract]This paper is aims to clarify the spatial distribution of high quality medicinal materials Schisandrae Chinensis Fructus Based on investigation and field investigation， the samples and distribution information of Schisandrae Chinensis Fructus were collected Based on the data of four kinds of lignin chemical constituents， ecological environment factors and spatial distribution data of Schisandrae Chinensis Fructus， using GIS technology， maximum information entropy model and SPSS statistical analysis method for regionalizing the quality of Schisandrae Chinensis Fructus The results showed that Schisandrae Chinensis Fructus was mainly distributed in the northeast of Liaoning， east of Jilin， east of Heilongjiang The content of schisandrin was higher in the samples from northeastern part of Jilin province and the northeastern part of Liaoning province， The content of deoxyschizandrin was higher in the samples from middle of Jilin province and northeastern Hebei province， where the content of schisandrin B was higher in the samples from Jilin area， The higher schisantherin A sample were from southeast of Jilin and northeast of Liaoning Considering the content of four components in Schisandrae Chinensis Fructus， the quality of Schisandrae Chinensis Fructus was concentrated in the southeast of Jilin and the northeastern part of Liaoning

[Key words]Schisandrae Chinensis Fructus； ecology； quality； zoning

五味子為木兰科植物五味子Schisandra chinensis（Turcz） Baill的干燥成熟的果实，习称“北五味子”[1]。我国东北部黑龙江、吉林和辽宁省为五味子的主产区，且区域内所产五味子质量最优。随着五味子市场需求量的不断增加，五味子人工种植中片面追求产量，如何保证五味子药用质量是面临的挑战。本文在五味子主产区吉林、黑龙江和辽宁省实地调查采样与质量分析的基础上，基于空间分析技术，利用最大信息熵模型和统计分析方法，研究五味子药材品质和生态环境之间的关系，对其品质进行等级划分，以期为五味子生产布局和种植规划提供科学依据，并为人工规范化种植基地的选择和优质原料收购区域的确定提供参考。

1材料与方法

11仪器与试药

Agilent 1260高效液相色谱仪（美国安捷伦公司）、KQ100E型超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）、XFB500型粉碎机（上海将来实验设备有限公司）、AL204型1/1万电子天平（梅特勒托利多仪器上海有限公司）。五味子醇甲（批号110857201412）、五味子酯甲（批号111529201411）、五味子甲素（批号110764201312）、五味子乙素（批号110765201312）对照品，购自中国食品药品检定研究院，供含量测定用。乙腈、甲醇均为色谱纯。

12药材样品和生态环境数据

课题组于2014年到五味子产地实地调查获取药材样品，并记录药材样品采集地的经纬度、海拔等位置信息。

本文所使用生态因子数据库来源于“中药资源空间信息格网数据库”，包括对中药资源分布有影响的气候、土壤、地形和植被类型等55个指标。endprint

2方法

214种木脂素类成分含量测定[34]

211色谱条件色谱柱为依利特ODSC18（46 mm×250 mm，5 μm），柱温30 ℃。流动相为乙腈（A）水（B）梯度洗脱，0～17 min，50% A；17～25 min，50%～55% A；25～30 min，55%～75% A；30～35 min，75% A；35～40 min，75%～65% A；40～45 min，65%～50% A。流速10 mL·min-1。检测波长217 nm，进样量为10 μL。

212对照品溶液制备分别精密称取五味子醇甲、五味子酯甲、五味子甲素、五味子乙素对照品适量，用甲醇溶解，配制成单一对照品贮备液。另精密吸取各单一对照品贮备液适量，配制成含五味子醇甲（0125 1 g·L-1）、五味子酯甲（0018 95 g·L-1）、五味子甲素（0025 8 g·L-1）、五味子乙素（0103 5 g·L-1）的混合对照品液。

213供试品溶液制备取不同五味子，粉碎，过3号筛，精密称取约03 g，置25 mL量瓶中，加甲醇约20 mL，超声处理（功率 250 W，频率 20 Hz），取出，加甲醇至刻度，摇匀，滤过，取续滤液，即得。

214线性关系考察依次进样混合对照品贮备液3，5，8，10，12，15，18 μL，测定。以峰面积对质量浓度进行线性回归。

215样品测定分别吸取供试品溶液10 μL进入高效液相色谱仪，记录峰面积，计算样品中五味子醇甲、五味子酯甲、五味子甲素、五味子乙素的量。

22五味子分布区划[2]

采用MaxEnt（333k）软件，基于五味子样品的位置信息，计算生境适宜度。应用ArcGIS提取采样点处的生境适宜度值，依据正态分布的参数μ，δ，最小值作为适宜生长和不适宜生长的分界线。正态分布中的μ+δ作为适宜区和最适宜区的分界线。即[0，Min）为不适宜区，[Min，μ+δ]为适宜区，（μ+δ，1]为最适宜区。

23五味子品质区划[5]

基于五味子药材样品的位置和4种木脂素类成分含量，使用克里金（Kriging）插值法，分别估算五味子醇甲、五味子酯甲、五味子甲素和五味子乙素含量的空间分布。应用ArcGIS图层叠加功能，基于五味子分布区划和每种成分的空间插值结果，去掉不适宜五味子分布的区域，分别估算五味子4种成分含量的空间分布情况；基于五味子分布区划和4种成分的空间插值结果，综合评价4种成分含量的总体空间分布情况。

3结果与分析

314种木脂素成分测定

通过实地调查，获取45份五味子药材样品，分布信息见表1。

按21项下的色谱条件进行分析，结果显示：五味子醇甲、五味子酯甲、五味子甲素、五味子乙素分离度（R）良好，理论塔板数（n）高，具体见表2，图1。五味子醇甲、酯甲、甲素和乙素测定的回归方程可用，回归方程、线性范围及相关系数见表3。

按21项下的方法，对测得45份五味子药材样品中五味子醇甲、酯甲、甲素和乙素的含量，结果见表1。

32五味子分布区划[613]

基于五味子采样点位置信息和55个生态因子数据，应用MaxEnt对影响五味子分布的因子进行筛选，结果显示贡献率排名前6位的生态因子为：11月降水、1月平均气温、8月降水、坡度、土壤类型、植被类型，累积贡献率为787%，具体内容见表4。

基于采样点数据，采用最大信息熵模型计算生境适宜度，结果见图2。基于受试者工作特征（ROC）曲线，进行生境适宜度分析模型计算结果精度评价，其AUC为0978，表明基于该训练集的计算出的生境适宜度的准确度很高[8]。五味子分布适宜度较高的区域在辽宁的东北部、吉林的东部、黑龙江的东部。

33五味子品质区划

基于五味子采样点数据和五味子醇甲含量，应用ArcGIS软件的空间插值功能，估算五味子醇甲的空间分布情况，结果见图3。由图3可知，五味子醇甲含量较高的分布区集中在吉林东南和辽宁的东北部地区。

基于五味子采样点数据和五味子甲素含量，应用ArcGIS软件的空间插值功能，估算五味子甲素的空间分布情况，结果见图4。由图4可知，五味子甲素含量较高的分布区集中在吉林中部地区。

基于五味子采样点数据和五味子乙素含量，应用Arcgis软件的空间插值功能，估算五味子乙素的空间分布情况，结果见图5。由图5可知，五味子乙素含量较高的分布区集中在吉林地区。

基于五味子采样点数据和五味子酯甲含量，應用Arcgis软件的空间插值功能，估算五味子酯甲的空间分布情况，结果见图6。由图6可知，五味子酯甲含量较高的分布区集中在吉林东南和辽宁的东北部地区。

基于五味子分布区划和4种成分的空间插值结果，综合评价4种成分含量高低的总体空间分布情况，结果见图7。由图7可知，五味子中4种成分含量加和后较高的分布区集中在吉林东南和辽宁的东北部地区。

4结论

五味子主要分布于辽宁的东北部、吉林的东部、黑龙江的东部。五味子醇甲含量较高的分布区集中在吉林东南和辽宁的东北部地区，五味子甲素含量较高的分布区集中在吉林中部地区，五味子乙素含量较高的分布区集中在吉林地区，五味子酯甲含量较高的分布区集中在吉林东南和辽宁的东北部地区。综合考虑五味子中4种成分，含量较高的分布区集中在吉林东南和辽宁的东北部地区。

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[责任编辑吕冬梅]endprint