滨海地区不同茶菊品种农艺性状及有效成分综合评价

丁丁， 郑伶杰， 王红宝， 郑丽锦， 郭艳超

（1.河北省农林科学院滨海农业研究所，河北省盐碱地绿化工程技术创新中心，河北 唐山 063299；2.河北省农林科学院石家庄果树研究所，石家庄 050061； 3.河北省林业和草原技术推广总站，石家庄 050081）

菊花（Chrysanthemum morifoliumRamat.）为菊科（Asteraceae）菊属（ChrysanthemumLinn．）多年生草本植物[1]，其干燥头状花序是我国常用的大宗药食同源药材，有效成分主要为黄酮类化合物、挥发油成分、氨基酸及微量元素等，具有散风清热、平肝明目、清热解毒的功效[2]。茶菊是菊花中以茶用为主的品种，具有一定的观赏和饮用价值。随着人们生活水平的提高以及对生活质量的重视，茶用菊花因其芳香的气味、优雅的外观、清爽的口感和多重保健功能越来越受到消费者的认可，具有极大的发展潜力和推广价值[3]。

菊花栽培历史悠久，在我国分布广泛，浙江、河南、安徽、湖北、江苏、河北、四川、山东等省均有种植。按产地和加工方法不同，可分为毫菊、滁菊、贡菊、杭菊和怀菊，这些均收录于2020 版《中华人民共和国药典》[2]。除此之外，市场上流通的还有祁菊、川菊、金丝皇菊、婺源皇菊、皇菊等地方习用品种，多做茶用[4]。菊花为短日照植物，江浙地区虽为茶菊主产区，但高温高湿的气候导致茶菊早期营养生长过旺、病虫害严重，生产质量不高。滨海地区气温偏低，光照充足，气候更适宜菊花生长，且研究表明，滨海地区的轻度盐渍化土壤更有利于作物营养成分的积累[5]。随着国家健康大产业的蓬勃发展，茶用菊的种植规模在大幅增加，在滨海地区应用并发展茶用菊产业，既可以减少农作物用地之争，还可以提高滨海盐碱地利用效率，具有良好的经济效益、社会效益和生态效益。菊花变异丰富，不同产地及栽培环境会影响菊花的植物学性状[6]，造成植株、叶片及头状花序等相关性状发生改变。因此，评价茶菊资源在滨海地区的栽培适应性是亟需解决的问题。目前，评价菊花资源的方法很多[7-9]，但基于滨海地区茶菊栽培适应性的研究较少。本研究引进10 个茶菊品种，参照GB/T 19557.19—2018《植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南 菊花》[10]对其植株、叶部、头状花序相关的13个农艺性状及《中华人民共和国药典》规定的3 个有效成分进行测定，利用相关分析、主成分分析结合隶属函数法对其适应性及品质进行综合评价，旨在筛选适宜滨海地区应用的茶菊品种，为滨海地区优质茶菊的栽培推广、良种选育提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为10 个茶菊品种，2012 年以来引自河南省和北京市，详细信息见表1。

表1 供试茶菊资源信息Table 1 Tea Chrysanthemum resource information

1.2 试验地情况

试验于2020年5月下旬在河北省农林科学院滨海农业研究所天旭试验基地进行。该区地处39°25'13″N、118°50'03″E，属暖温带半湿润大陆季风气候，具有光照充足、降水集中、四季寒暖干湿分明等特点[11]。年平均降水量636 mm，多年平均气温11.4 ℃，全年无霜期188 d。土壤类型为滨海盐土，土壤全盐含量在0.36%左右，pH 7.46~7.95，碱解氮和速效磷含量分别为84.19 和49.39 mg·kg-1，速效钾含量为452.63 mg·kg-1，有机质含量为14.28 g·kg-1。

1.3 试验设计

2020 年5 月，对供试茶菊品种剪取生长一致的顶芽进行扦插育苗，扦插基质为草炭和蛭石按体积比1∶1 混合而成，待扦插苗生根后定植。采用起垄宽畦高栽模式进行定植，垄宽120 cm，垄高30 cm，垄间距50 cm，每垄栽植2 行，株行距为50 cm×50 cm，垄面铺设2 行滴灌管，覆防草布，每品种设置3次重复，试验期间进行常规水肥管理。

1.4 指标测定

1.4.1 性状观察与测试 在现蕾期调查植株和叶部性状，在盛花期即群体70%植株开花时调查花部性状，调查及测定方法参照GB/T 19557.19—2018《植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南菊花》[10]。结合市场和生产实际需要，选择株高、茎粗、冠幅、叶长、叶宽、叶重、单花鲜重、单花干重、花径、花瓣层数、花瓣数、外轮瓣长和外轮瓣宽共13个性状进行测定，每个品种随机选择10株进行测量与记录，取平均值[12]。

1.4.2 绿原酸、木犀草苷和3，5-O-二咖啡酰基奎宁酸含量的测定 菊花有效成分含量测定参照2020 版《中华人民共和国药典》[2]方法并稍作改动。

高效液相色谱 (high performance liquid chromatography，HPLC)条 件： Dikma C18 色 谱 柱（4.6 mm×250 nm，5 μm）；流 动 相 A（甲 醇）∶B（0.2%的磷酸水溶液）=45%∶55%，洗脱时间0~14 min；流速1 mL·min-1；柱温30 ℃；检测波长348 nm；进样量4 μL。

混合对照品溶液制备：精密称取绿原酸对照品、木犀草苷对照品、3,5-O-二咖啡酰基奎宁酸对照品适量，加70%的甲醇制成每1 mL 含绿原酸35 μg、木犀草苷25 μg、3,5-O-二咖啡酰基奎宁酸80 μg的混合溶液。

供试品溶液制备：在盛花期采集菊花头状花序，烘干磨粉，称取一定质量茶菊粉末（过1 号筛），加入70%乙醇，料液比（g·mL-1）为1∶100，称定质量，超声处理40 min，冷却至室温，精密称量后用70% 甲醇补足减失的质量，摇匀，8 000 r·min-1离心15 min，取上清液，0.45 μm 微孔滤膜滤过，取滤液即得样品溶液。

标准曲线绘制：分别精密吸取稀释成不同水平的混合对照品溶液4 μL，进样分析，重复3 次。以对照品溶液的质量浓度为横坐标（X），峰面积（Y）为纵坐标进行线性回归，绘制标准曲线，得到回归方程。

1.5 数据处理与分析

利用Excel 2016 统计茶菊各项农艺性状的测量值以及平均值。利用SPSS 22.0 软件进行单因素方差分析、相关分析以及主成分分析，结合隶属函数法对不同茶菊品种在滨海地区的生态适应性和品质进行综合评价。

采用最大方差法提取主成分，提取标准为主成分特征值大于1，累计贡献率达85%以上。根据各指标的系数评估各品种的主成分得分。隶属函数值、权重、综合评价值参照下列公式计算[13-14]。

式中，Xj表示第j个因子的得分值，Xmin表示第j个因子得分的最小值，Xmax表示第j个因子得分的最大值；Wj表示第j个公因子在所有公因子中的重要程度即权重，Pj为各品种第j个公因子的贡献率；D值为不同茶菊品种各项指标隶属函数值累加所得的综合评价值。

2 结果与分析

2.1 不同茶菊品种植株和叶部相关性状比较

对10 个茶菊品种的株高、茎粗、冠幅、叶长、叶宽和叶重等数量性状进行统计分析，结果（表2）表明，各性状之间存在差异且变异丰富。其中，叶重的变异系数最高，为53.49%；其次为叶宽、叶长和株高，变异系数分别为29.34%、27.78%和25.54%；冠幅和茎粗的变异系数最低，分别为20.12%和20.02%。由此可见，叶部相关性状较植株相关性状变异更丰富。由表2 还可以看出，‘晓起皇菊’和‘贡黄菊’的株高均显著高于其他品种；‘金丝皇菊’的茎粗最大，其次为‘玉台1 号’和‘贡黄菊’，这3 个品种间差异不显著，‘金丝皇菊’茎粗显著高于其余品种；‘黄金菊’的冠幅显著高于其他品种，‘晓起皇菊’和‘贡黄菊’次之；‘金丝皇菊’的叶长和叶宽均高于其他品种，叶重显著高于其他品种。

表2 不同茶菊品种植株和叶部相关性状Table 2 Traits related to plant and leaf of different tea Chrysanthemum varieties

2.2 不同茶菊品种头状花序相关性状比较

对10 个茶菊品种的单花鲜重、单花干重、花径、花瓣层数、花瓣数、外轮瓣长和外轮瓣宽等头状花序相关性状进行统计分析，结果（表3）表明，各性状之间存在差异且变异丰富。其中，单花鲜重和单花干重的变异系数较高，分别为65.87%和49.84%；其次为花瓣层数和花瓣数，变异系数分别为41.62%和39.50%；花径的变异数最小，为21.27%。由表3 还可以看出，‘金丝皇菊’的单花鲜重、单花干重、花径和外轮瓣长均显著高于其他品种；‘贡黄菊’的花瓣层数最多，其次为‘晓起皇菊’，二者之间无显著差异，但均显著高于其他品种；‘贡黄菊’的花瓣数最多，其次为‘晓起皇菊’和‘贡白菊’，三者间无显著差异，但‘贡黄菊’和‘晓起皇菊’花瓣数均显著高于其他品种；‘贡白菊’的外轮瓣宽显著高于其他品种。

表3 不同茶菊品种头状花序相关性状Table 3 Traits related to flower morphology of different tea Chrysanthemum varieties

2.3 不同茶菊品种绿原酸、3，5-O-二咖啡酰基奎宁酸和木犀草苷含量比较分析

对10 个茶菊品种的绿原酸、3,5-O-二咖啡酰基奎宁酸和木犀草苷含量进行测定分析，结果（表4）表明，绿原酸含量最高的品种为‘贡黄菊’，达1.32%，其次为‘玉台1 号’‘黄金托桂’和‘藕粉托桂’，绿原酸含量分别为1.20%、1.19% 和1.16%，‘金丝皇菊’绿原酸含量最低，仅为0.55%；‘贡黄菊’的3,5-O-二咖啡酰基奎宁酸含量最高，为2.24%，其次为‘玉台1 号’和‘乳荷’，含量分别为1.94%和1.82%，‘黄金菊’的3,5-O-二咖啡酰基奎宁酸含量最低，仅为0.67%；木犀草苷含量最高的品种为‘贡黄菊’，达1.38%，其次为‘晓起皇菊’和‘金丝皇菊’，分别为0.67%和0.64%，‘贡白菊’的木犀草苷含量最低，仅为0.13%。

表4 不同茶菊品种的3种有效成分含量Table 4 Contents of 3 effective components of different tea Chrysanthemum varieties (%)

2.4 相关性分析

对不同茶菊品种的植株、叶部、头状花序相关的13 个农艺性状和3 个有效成分进行相关性分析，结果（表5）表明，各性状之间存在不同程度的相关性。株高与叶长呈显著正相关；茎粗与叶长、叶宽和叶重呈极显著正相关；冠幅与花径呈显著负相关；叶长、叶宽分别于与叶重呈极显著正相关，与单花鲜重和花径呈显著正相关；叶宽与外轮瓣长呈显著正相关；叶重与单花鲜重和花径呈显著正相关，与外轮瓣长呈极显著正相关；单花鲜重与单花干重呈极显著正相关，与花径呈显著正相关；花瓣层数与花瓣数呈极显著正相关；绿原酸与3,5-O-二咖啡酰基奎宁酸呈显著正相关。

表5 不同茶菊品种各指标之间的相关性Table 5 Correlation among traits of different tea Chrysanthemum varieties

2.5 主成分分析

主成分分析能以较少的主因子替代原始指标[15]。对10 个茶菊品种的16 个单项指标进行主成分分析，以“特征值>1”为标准，共提取了4个主成分，各主成分的贡献率分别为41.609%、20.814%、14.307% 和14.043%，累 计 贡 献 率 达90.772%，表明这4个独立的综合指标可以代替原来16个单项指标的大部分信息（表6）。

表6 茶菊品种各性状的系数及贡献率Table 6 Coefficient and contribution rate of various characters of tea chrysanthemum varieties

2.6 滨海地区不同茶菊品种的综合评价

10 个不同茶菊品种的公因子得分值C(x)、隶属函数值U(x)和综合评价值D如表7 所示。经计算，4 个主成分的权重分别为0.458、0.229、0.158和0.155。D值的大小反映不同茶菊品种在滨海地区栽培应用的综合品质表现，D值越大表明综合品质越好。由表7 可以得出，‘贡黄菊’的D值最大，表明其综合品质最好；其次为‘金丝皇菊’和‘晓起皇菊’；‘黄金菊’的D值最小，表明其综合品质最差。

表7 不同茶菊品种综合评价Table 7 Comprehensive score of different tea chrysanthemum varieties

3 讨论

优质茶菊种质资源的发掘是栽培地区茶用菊花品种选育和品质改良的前提[16]。滨海地区盐碱地分布广泛且土壤盐渍化程度不同，不同环境条件对茶菊生长和品质的影响不同[17]。因此，对不同茶菊种质资源在滨海地区栽培的生态适应性和品质评价十分必要。本研究通过对不同茶菊品种植株、叶部及头状花序相关的13 个农艺性状的统计分析，发现各茶菊品种数量性状之间存在不同程度的差异性，其中，性状变异系数大于60%的1 个，为单花鲜重；大于40%的3 个，为叶重、单花干重和花瓣层数；大于30%的3 个，为花瓣数、外轮瓣长和外轮瓣宽；大于20%的6 个，为株高、茎粗、冠幅、叶长、叶宽和花径，以上结果均表明茶菊各数量性状变异丰富，且头状花序相关性状发生变异的可能性高于株高、茎粗和叶片，与陈乐等[18]的研究结果一致。本研究通过对不同茶菊品种3 种有效成分的测定分析，发现‘贡黄菊’的绿原酸、3,5-O-二咖啡酰基奎宁酸和木犀草苷含量均最高，表明‘贡黄菊’在该地区栽培的药用价值高于其他品种。2020 版《中华人民共和国药典》[2]规定，菊花干燥品含绿原酸不得少于0.20%，含木犀草苷不得少于0.08%，含3,5-O-二咖啡酰基奎宁酸不得少于0.7%，本研究各茶菊品种绿原酸含量均大于0.20%，木犀草苷含量均大于0.08%，3,5-O-二咖啡酰基奎宁酸除‘黄金菊’外其余品种均符合要求。试验地栽培环境和烘干方法都可能对菊花有效成分含量造成影响，本研究试验地土壤全盐含量在0.36%左右，推测可能是‘黄金菊’的耐盐性较差，对3,5-O-二咖啡酰基奎宁酸含量造成了影响。

茶菊整个生长过程中，各农艺性状和有效成分之间存在不同程度的相关性。本研究通过对不同茶菊品种植株、叶部、头状花序相关13 个农艺性状和3 个有效成分进行相关性分析，发现各性状之间存在不同程度的相关性。株高与叶长呈显著正相关，茎粗与叶长、叶宽和叶重呈极显著正相关，表明株高和茎粗与叶片之间存在促进作用，可能是茎的生长促进了叶片营养物质的输送。冠幅与花径呈显著负相关，表明菊花营养生长和生殖生长之间存在竞争，这与西宁地区园林小菊资源的适应性评价研究结果一致[19]。叶长、叶宽分别与叶重呈极显著正相关，与单花鲜重和花径呈显著正相关，其中叶宽与外轮瓣长呈显著正相关；叶重与单花鲜重和花径呈显著正相关，与外轮瓣长呈极显著正相关，表明叶片与花朵的生长之间存在促进作用，可能是叶片的光合作用促进花朵生长。本研究还发现绿原酸和3,5-O-二咖啡酰基奎宁酸呈显著正相关，但有效成分指标均与农艺性状无显著相关，推测品种的有效成分含量可能是由品种本身特性决定。

由于茶菊各农艺性状及有效成分等指标均存在差异，很难通过1 个或几个指标对不同茶菊种质资源进行评价。主成分分析可以对复杂因子进行降维，将多个指标转化为少量且互不影响的独立因子，这几个独立因子能代表之前多个指标的大部分信息[20]。王启璋等[19]对7 份园林小菊资源的表型性状及生理生化指标进行测定，通过主成分分析和综合评价筛选出适宜西宁地区引种栽培的品种。吴盼婷等[21]采用隶属函数法对不同菊花品种幼苗的抗寒性和耐热性进行了评价。由此表明，利用植物学性状和有效成分指标通过合适的统计分析方法可筛选菊花优异种质资源。本研究通过对10 个不同茶菊品种的16 个单项指标进行主成分分析，以“特征值>1”为标准，提取到4个主成分，累计贡献率达90.772%，表明这4 个独立的综合指标代替了原来16 个单项指标的大部分信息。同时结合隶属函数法对10 个茶菊品种在滨海地区的适应性和品质进行评价排序，得出‘贡黄菊’的D值最大，适应性最强，综合品质最好，其次为‘金丝皇菊’‘晓起皇菊’和‘玉台1号’，‘黄金托桂’的D值最小，在该地区栽培适应性最差。研究结果可为滨海地区及其他相似类型区优质茶菊资源的栽培推广和品种选育提供科学依据。