北苍术种苗质量分级标准研究

李博文, 尹海波, 王 丹, 于学霖, 马婧洁

(辽宁中医药大学药学院, 辽宁 大连 116000)

苍术为我国常用的传统中药材,最早记载于《尔雅》,被《神农本草经》列为上品,距今已有2 000多年的药用历史[1]。 2020年版《中华人民共和国药典》规定,药材苍术(Atraxtylodiryhizoma)为菊科植物茅苍术(Atractylodeslancea(Thunb) DC)或北苍术(Atractylodeschinensis(DC) Koidz)的干燥根茎,具有健脾燥湿、祛风散寒、明目的功效[2]。苍术的有效成分以挥发油为主,包括茅术醇、β-桉叶醇、苍术酮、苍术素等,具有抗菌、消炎、镇静、利尿、调节肠胃蠕动、心血管保护和神经系统作用等多种药理活性[3-5]。

北苍术作为苍术药材的基源植物之一,为辽宁省道地药材,种植面积较大,且为市场流通的大宗药材,在国内中药材市场中占有举足轻重的地位。因连年滥采滥挖加之生长环境恶化等原因,北苍术野生资源量逐年减少,人工栽培北苍术占据市场的比重逐渐增大。种苗为北苍术繁殖方式的主要载体,是药材质量的重要依托。因此,北苍术规模化、规范化种植刻不容缓。本实验依据《农作物种子检验规程》[6],对不同产地的北苍术种苗进行分级研究,初步确定北苍术种苗质量分级标准,以期为北苍术质量控制提供参考。

1 材料与仪器

1.1 材 料

实验用北苍术种苗,于2022年种苗生长期,收集于辽宁主产区及河北、内蒙古、吉林等产区,每批至少100株,共15批。经辽宁中医药大学尹海波教授鉴定为北苍术(Atractylodeschinensis(DC) Koidz)种苗。北苍术种苗来源信息见表1,实验样品见图1、图2。

图1 北苍术实验种苗

图2 北苍术种苗测量

1.2 实验试剂

75%乙醇(国药集团化学试剂有限公司);变色硅胶(天津市科密欧化学试剂有限公司);娃哈哈纯净水(杭州娃哈哈集团有限公司)。

1.3 实验仪器

JD60-4电子天平(沈阳龙腾电子有限公司);SL3-250B型超声波清洗机(上海舍岩仪器有限公司);电子数显卡尺(上海申韩量有限公司);直尺(得力集团有限公司)。

2 实验方法

2.1 测定指标及方法

测定北苍术种苗的侧根数、根茎长、根茎粗、种苗长、种苗粗和鲜重共6项指标,并计算各项指标平均值。根茎长:利用直尺或卷尺测量北苍术种苗根茎最顶端至最底端的长度;根茎粗:利用游标卡尺测量北苍术根茎的中部直径;种苗长:利用直尺或卷尺测量北苍术种苗自最顶端至最底端的长度;种苗粗:利用游标卡尺测量北苍术根茎上部芽头或茎的直径;鲜重:采挖北苍术种苗100株,去除泥土、石块等杂质后的平均鲜重;侧根数:数取北苍术种苗的侧根数。

2.2 数据分析

应用SPSS27.0 统计分析软件,采用主成分分析法、相关性分析法、聚类分析法对北苍术种苗各项指标数据进行分析整理[7]。结合K-聚类分析结果制定北苍术种子种苗质量分级标准。

3 结果与分析

3.1 北苍术种苗各指标测定结果

北苍术种苗整株直立,根茎呈疙瘩状,棕褐色,生有长不定根。种苗地上部分如没有叶片,有白色小芽头,粗约0.15 cm;地上部分如长出叶片,叶片绿色,叶缘有稀疏刺齿,两面无毛。

15批北苍术种苗的指标测定结果见表2。各指标的变异幅度为侧根数7.46～29.46条,根茎长0.91～2.91 cm,根茎粗0.67～2.15 cm,种苗长9.86～25.59 cm,种苗粗0.13～0.50 cm,鲜重1.02～9.75 g。变异系数依次为:鲜重>种苗粗>侧根数>根茎长>根茎粗>种苗长。

表2 北苍术种苗各指标统计

3.2 北苍术种苗各指标测定结果分析

15批北苍术种苗相关性分析结果(表3)显示,侧根数、根茎长、根茎粗、种苗长、种苗粗和鲜重等6项指标之间呈极显著正相关(p<0.01),说明种苗侧根数越多、根茎越粗壮、种苗越长、鲜重越大。根据北苍术种苗各指标相关性结果,应用系统聚类分析方法进行分析,采用组间连接法,区间选择平方欧氏距离,在接近阈值10处划分为三类,结果如图3。根据分析结果可知,LN-1、LN-2、JL-1与JL-3共4批种苗聚为一类;LN-5、LN-7共2批种苗聚为一类;涵盖辽宁、内蒙古、河北和吉林产地的其余9批种苗聚为一类。结合主成分分析结果(表4,表5),主成分1的累积贡献率为85.097%,超过85%,则认为主成分1可基本代表北苍术种苗的指标信息。

图3 北苍术种苗系统聚类分析

表3 北苍术各指标间相关性分析

表4 北苍术主成分分析

表5 北苍术主成分分析成分矩阵

3.3 北苍术种苗质量标准制定

应用K-均值聚类分析方法,对北苍术种苗的6项指标进行分析,结果见表6。根据K-均值聚类分析结果,得到北苍术种苗6项指标的3个最终聚类中心,其中 Ⅰ 级种苗2份,Ⅱ 级种苗8份,Ⅲ 级种苗5份。对6项指标的聚类中心值进行方差分析,结果(表7)显示,6个指标之间差异极显著(p<0.01),F值依次为:种苗长>侧根数>种苗粗>根茎粗>鲜重>根茎长,6项指标对北苍术种苗质量的影响显著,可以用做分级标准。并参考主成分分析结果,侧根数为分级的主要指标,其余5种指标为参考指标。根据测得北苍术种苗数据结果,结合北苍术种苗6项指标的相关性分析结果以及聚类分析结果,并结合实际生产需要,确定北苍术种苗的分级标准,见表8。

表6 北苍术种苗最终聚类中心值

表7 北苍术种苗最终聚类中心值方差分析

表8 北苍术种苗分级标准

4 结论与讨论

北苍术种苗质量等级划分为三个等级,Ⅰ级种苗侧根数≥27条,根茎长≥2.42 cm,根茎粗≥2.11 cm,种苗长≥24.80 cm,种苗粗≥0.47 cm,鲜重≥9.08 g;Ⅱ级种苗:侧根数≥15～<27条,根茎长≥1.92～<2.42 cm,根茎粗≥1.50～<2.11 cm,种苗长≥18.94～<24.80 cm,种苗粗≥0.35～<0.47 cm,鲜重≥4.96～<9.08 g;Ⅲ级种苗:侧根数≥9～<15条,根茎长≥1.12～<1.92 cm,根茎粗≥0.88～<1.50 cm,种苗长≥13.52～<18.94 cm,种苗粗≥0.18～<0.35 cm,鲜重≥1.73～<4.96 g。经验证分级合理,以上3个等级的种苗认定为合格及优质种苗。在实际生产中,需全部符合当前等级的6项指标,才可定为该等级种苗,任一指标不符合即降为下一等级。选择侧根数、根茎长、根茎粗、种苗长、种苗粗、鲜重作为质量分级的代表性指标,通过对6项指标的测定和分析,表明北苍术种苗的侧根数、根茎长、根茎粗、种苗长、种苗粗和鲜重等性状都与北苍术种苗质量紧密相关,并且因其可即时测量,且此分级标准分级明显,故在实际生产中有一定可操作性。

种子种苗是中药材生产的物质基础,直接影响中药材的质量和产量,制定科学合理的中药材种苗分级标准是保障中药材质量的必要手段[9]。结合课题组已有的北苍术种子分级标准[8],初步建立北苍术的种子及种苗分级标准。北苍术种子及种苗质量分级标准所采用的方法适用于北苍术种子及种苗的质量控制,为北苍术生产应用提供分级标准建议,为北苍术规范化生产奠定基础,也为其他中药材种子及种苗质量标准的制定提供参考依据[10]。本研究以侧根数、根茎长、根茎粗、种苗长、种苗粗和鲜重等6项指标初步制定了北苍术种苗质量标准,其中,侧根数为主要指标,根系发达,对植株的生长有着举足轻重的作用。在对北苍术种子及种苗进行质量优劣分辨时,种子分辨除根据含水量、净度、千粒重、发芽率和生活力等5项指标外,还应观察种子形态特征是否饱满,是否有光泽、有无损伤、发霉、病变、虫蛀等状况;种苗分辨时,除6项指标外,还应观察植株生长状况(是否萎蔫、是否完整,病虫害情况等)[11]。北苍术种子及种苗质量分级标准的制定,可规范北苍术药材的生产源头,选用优质的种子进行育苗,采用规范化的育苗技术和田间管理措施,保证种苗质量,以期改善北苍术药材市场上种质资源混乱不清、药材质量参差不齐的现状。