全 文 ：植　　　物　　　研　　　究
BULLETIN OF BOTANICAL RESEARCH
第 19 卷　第 2 期 1999 年　4 月
Vol.19　No.2 April , 　1999
龙牙木忽木种群分化研究(Ⅱ)薄层色谱的聚类分析
叶万辉1　匡海学2　王振月2　马　权2
(1.中国科学院华南植物研究所 , 广州　510650)　(2.黑龙江中医药大学 ,哈尔滨　150040)
摘　要　通过应用薄层色谱分析法 ,对采自黑龙江省小兴安岭 、张广才岭和完达山
地区的龙牙木忽木叶的化学成分进行比较分析 ,发现不同种群之间叶的化学成分具有
较大差异。通过对其化学成分的聚类分析 ,可将本区域的龙牙木忽木划分为两个类
群。这个结果与前文对其形态特征分析所得结果完全一致 ,充分说明本区域龙牙木忽
木属于同一种物种的两个变种 ,即原变种 Aralia elata var.elata 的新组合变种 —
东北木忽木 Aralia elata var.mandshurica (Rupr.et Maxim.)W.H .Ye。
关键词　木忽木;种群分化;分类;形态变异
STUDIES ON THE POPULATION DIFFERENTIATION OF
ARALIA ELATA (Miq.)SEEM.(Ⅱ)CLUSTER
ANALYSIS ON THE CHEMICAL CONSTITUENTS
Ye Wan-hui1　Kuang Hai-xue2　Wang Zhen-yue2　Ma Quan2
(1.South China Institute of Botany , Acadimia Sinica, Guangzhou 5100650)
(2.Heilong jiang Univ ersity of T raditional Chinese Medicine , Harbin 150040)
Abstract　The chemical constituents of leaves of Aralia elata , collected f rom Xiaoxin-
gan Mountains , Zhangguangcai M ountains and Wandashan Mountains of Heilongjiang
province , had been analyzed by TLC.The chemical consti tuents v aried among popula-
tions.The differentiation is in accordance w ith the variation of the key taxonomic
characters.With the cluster analy sis method on the chemical constituents , the speci-
mens can be divided into 2 taxa , one is Aralia elata var.elata , the other is a new
combination variety , Aralia elata var.mandshurica(Rupr.et M axim .)W.H.Ye.
Key words　Aralia;Populaton differentiation;Taxonomy;Chemical constituents
国家自然科基金(No.29672107)、黑龙江省科学技术计划项目(G91C-24-09-02-01)。　收稿日期:1997-12-2
1　前　　言
东北地区的龙牙木忽木在形态上分化为 2个类群 ,经过主要分类特征的数量分析后 ,将该
两类群确定为同种下的两个变种〔1〕 。为了进一步说明这种形态上的差异是否与分学成分
之间具有相关性 ,并对该类群化学成分的差异特点进行分析 ,将东北地区不同采集地点的龙
牙木忽木叶进行了化学成分的薄层色谱比较 。同时 ,为了能清楚地表达该两类群间化学成分
的差异 ,还采用多元统计分析方法 ,对其进行了定量的分析 。
2　材料与方法
2.1　实验材料
研究材料采自黑龙江省小兴安岭(带岭 ,47°10′N ,128°53′E),张广才岭(帽儿山 ,46°20′
N ,127°31′E)和完达山(东方红 , 46°18′N ,133°10′E)。其中 ,标本号 10033 , 10038为帽儿山
的龙牙木忽木原变种 ,而 10054为采自带岭 、10000和 10022为采自东方红的东北木忽木 ,即 Ar-
alia elata var.mandshurca 。
2.2　实验分析方法
实验分析的方法和条件 ,均参考以往对木忽木属植物化学成分的分析工作进行〔2〕 。其中 ,
乙醚提取液用苯-乙酸乙酯(6∶)4)为展开剂 ,在硅胶 G-60薄层层析板上展开 ,展距为 15.
6cm;甲醇提取液展开剂系统为氯仿-甲醇-水(65∶32∶3)。展开后观察荧光和显色 ,乙醚
提取液的显色剂为 5%磷钼酸 ,甲醇提取液为 10%硫酸乙醇液。
2.3　数量分析方法
为了使薄层色谱图中的定性数据转变为定量数据 ,采用二元数据法 ,将薄层色谱图中班
点的有和无分别记为 1和 0 。具体转换方法为 ,首先确定薄层板上各斑点的位置 ,而后以其
Rf值为基础 ,查对各样品的斑点有无 。最后将所分析的 5个样品 ,在乙醚和甲醇提取液展
开后的各斑点有 、无的二元数据汇总到一起 ,构成具有 5×31的数据矩阵(前 15个数据来自
乙醚提取液的层析图 ,后 16个来自甲醇提取液的层析图)。
对已构造好的二元数据矩阵 ,应用结合系数 s进行各样品间相似程度的定量计算 ,其公
式为 s=2(a+b)/(2a+b+c+2d)。其中 a 表示二样品共有的斑点数量 ,b表示仅前一个样
品具有的斑点数量 , c表示仅后一个样品具有的斑点数量 ,d表示该两样品没有 ,但其它样品
具有斑点数量。
通过对 5个样品中每 2个样品间斑点情况相似性计算 ,得到每 2个样品之间的相似性
系数矩阵 。然后 ,采用聚类分析中的最大值 、最小值和组平均法 ,对该相似性系数的矩阵进
行聚分析 ,得到各样品按相似性程度的聚类结果 ,并绘出聚类结果的树状图 ,使各样品间的
相似性关系一目了然 。
3　结果与分析
3.1　各样品的薄层层析结果
分别将 5个乙醚和甲醇提取液的样品 ,按同一条件 、在同一层析板上展开 ,经过 5次重
复后 ,平均得到 5个样品的薄层层析图 。
为详细说明各样品所展开的各斑点的特点 ,利用 Rf值将各样品所具有和不具有的斑点
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情况进行了整理(表 1和表 2)。为进一步说明各样品共有斑点的特征及其相似的情况 ,将
乙醚和甲醇提取液展开后斑点的特点汇总于表 3。
表 1 各样品乙醚提取液展开后的斑点情况
Table 1 The spots of ether extract of samples on TLC
RF 值
Rate of flow
10038 10033 10054 10022 10000
特点
C haracter
0.019 1 1 1 1 1 5个样品均有
0.038 1 1 1 1 1 5个样品均有
0.096 0 0 0 1 1 4 , 5号样品有
0.135 1 1 1 0 0 1 , 2 , 3样品有
0.154 0 0 1 1 1 3 , 4 , 5样品有
0.186 1 1 0 0 0 1 , 2号样品有
0.295 1 1 1 1 1 5个样品均有
0.486 0 0 1 0 0 仅 3号样品有
0.500 1 0 0 0 0 仅 1号样品有
0.567 1 1 0 0 0 1 , 2号样品有
0.669 0 0 1 1 1 3 , 4 , 5样品有
0.776 1 1 0 0 1 1 , 2 , 5样品有
0.801 1 1 1 0 0 1 , 2 , 3样品有
0.840 0 0 0 0 1 仅 5号样品有
0.917 1 1 1 1 1 5个样品均有
斑点数
No.of spots 10 9 9 7 9
　　表 2 各样品甲醇提取液展开后的斑点情况
Table 2 The spots of methanol extract of samples on TLC
RF 值
Rate of flow
10038 10033 10054 10022 10000
特点
character
0.027 1 1 1 1 1 5个样品均有
0.077 1 0 1 1 1 仅 2号样没有
0.125 1 0 1 0 0 1 , 3号样品有
0.130 0 1 0 1 1 2 , 4 , 5样品有
0.173 1 0 0 0 0 仅 1号样品有
0.260 1 1 1 1 1 5个样品均有
0.316 1 1 1 1 1 5个样品均有
0.473 1 1 1 1 1 5个样品均有
0.564 0 0 1 1 1 3 , 4 , 5样品有
0.691 0 0 1 0 1 3 , 5号样品有
0.764 0 0 1 0 0 仅 3号样品有
0.848 0 1 1 1 1 仅 1号样没有
0.927 0 0 1 1 1 3 , 4 , 5样品有
0.955 0 1 0 0 0 仅 2号样品有
0.964 0 0 1 1 1 3 , 4 , 5样品有
0.982 1 1 0 0 0 1 , 2号样品有
斑点数
No.of spots 8 8 12 10 11
2092 期　　　　　　叶万辉等:龙牙　木种群分化研究(Ⅱ)薄层色谱的聚类分析
　　表 3 各样品在乙醚和甲醇提取液展开后共有斑点情况
Table 3 Comparison of the spots shared of ether extract and methanol extract on TLC
提取液
Ext ract
总 斑
点 数
No.
of
spots
5 个样品共
有 Coexis-
tence in 5
samples
3 , 4 , 5 样品
共有 Coexis-
t ence in sam-
ple 3 , 4 and 5
1 , 2 样品共
有 C oexis-
t ence in sam-
ple 1 and 2
1 , 2 , 3 样品
共有 Coexis-
tence in sam-
ple 1 , 2 and 3
仅 1 个
样品 有
Only ex-
istence in
one sam-
ple
仅 1 个样品
没有 Only not
existence in
one sample
其它
Others
乙醚
Ether
15 4 2 2 2 3 0 2
甲醇
Methanol
16 4 3 1 0 3 2 3
总计
sum
31 8 5 3 2 6 2 5
% 25.81 16.13 9.68 6.45 19.35 6.45 16.31
由表 3可知 ,5个样品在成分上即有一定的相同性 ,共有斑点达 25%以上;又有一定的
差异和特殊性。在各样品中 ,除 4号样品(标本号 10022)没有自己特有的成分外 ,其余 4个
样品都有各自特有成分 ,并且 1号样品(标本号 10038)和 3号样品(标本号 10054)都有 2个
特有的斑点。
除了共有和特有的斑点外 ,其它斑点还有集中在 1号和 2号样品共有及 3号 、4号和 5
号样品共有的趋势。其中 ,仅 1和 2号样共有的斑点数为 3个 ,再加上 1 ,2 , 3号共有和其它
情况下 1号与 2号共有的斑点数量 ,1号样品和 2号样品的共有斑点数量可达 14个。3号 、
4号和 5号样品也有类似的规律 ,仅 3 , 4 ,5 样品共有的斑点数为 5个 ,加上其它的情况 , 3 ,
4 ,5号样品共有斑点数可达 15个(见表 1 ,表 2)。
由此可见 ,标本号为 10033和 10038两样品之间的关系较为密切 ,同时 10000 ,10022和
10054样品之间的关系也较为密切 ,这一点与形态分析的研究结果一致 。
3.2　层析结果的聚类分析
将表 1和表 2的结果结合起来 ,构成 5个样品之间薄层层析结果的二元数据矩阵 ,并由
此 计算出各样品间的相似性系数矩阵(表 4)。
表 4 各样品间总体特征的相似性系数矩阵
Table 4　　　The matrix of similar coefficient of overall features among samples
标本号 S ample No. 10038 10033 10022 10054
10033 77.3
10022 54.8 41.9
10054 41.9 51.6 71.0
10000 38.7 51.6 71.0 87.1
对表 4结果采用最大值法 ,最小值和组平均法进行聚类分析后 ,得到三种聚类方法聚类
结果(表 5)和聚类结果的树状图(图 1)。
210 植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　　19 卷
　　表 5 三种不同聚类方法的聚类结果
Table 5　　　The results of three different kinds of cluster analysis methods
聚类法
C lustering
聚合步骤
Process
相似性系数
Association coeff icient
聚合结果
Result s
组平均 1 87.10 10054与 10000
Group average 2 77.30 10033与 10038
3 71.00 10054 , 10000与 10022
4 47.15 所有样品聚合在一起
最大值 1 87.10 10054与 10000
Farthest 2 77.30 10033与 10038
3 71.00 10054 , 10000与 10022
4 54.80 所有样品聚合在一起
最小值 1 87.10 10054与 10000
Nearest 2 77.30 10033与 10038
3 71.00 10054 , 10000与 10022
4 38.70 所有样品聚合在一起
图 1　不同聚类方法聚类结果的树状图
F ig.1　The tree of the results of different cluster analysis methods
由表 5和图 1可知 ,三种聚类
法的聚类结果完全一致 ,都表现出
标本号为 10054 的样品与 10000
号样品首先聚合 ,其次是 10033号
和 10038 号样品 , 再次是 10054 、
10000 聚合组与 10022 号样品的
聚合 ,最后 5个样品的两个聚合组
聚合到一起。
但最后聚合步骤的相似性与
以前各步骤相差较大 ,表明各聚合
组内部相似性程度较大 ,而两个聚
合组之间的相似性较差 。这一结
果与形态分析结果完全一致 ,从而
在化学成分分析上支持了东北地
区龙牙木忽木为一个物种的两个变
种的结论 。
4　结论与讨论
4.1　从在东北地区不同地点采集
的龙牙木忽木的化学成分分析上看 ,各样品之间的相似程度不同 ,有些样品间的化学成分组成
基本一致 ,但有些样品间的化学成分组成则有较大的区别。因此 ,过去将东北地区的龙牙木忽
木做为一个类群时 ,出现了化学成分差异较大的报道〔3～ 6〕 。
4.2　从东北地区不同地点龙芽木忽木的化学成分分析上看 ,本区的龙牙木忽木在化学成分组成
上可分为 2个相互之间具有一定联系的大类群。这一结果与前文所做的形态分析结果完全
一致 ,证明了东北地区的龙牙木忽木属于同一物种的 2个变种。
2112 期　　　　　　叶万辉等:龙牙　木种群分化研究(Ⅱ)薄层色谱的聚类分析
4.3　形态特征分析与化学成分分析所得到的一致性结果 ,表明了植物外部形态特征与体内
化学成分组成之间具有一定的相关性 ,说明了植物化学成分组成在分类学上的应用价值 。
4.4　本项研究的结果还表明 ,在今后的化学成分研究工作中 ,一定要注重有关分类学方面
的研究工作 ,对过去一些不同的观点和看法也要给予一定的重视 ,不仅要关注多数学者的意
见 ,也要关注个别学者提出的观点 。
参　　考　　文　　献
1.叶万辉等.龙牙木忽木种群分化研究(Ⅰ):主要分类特征的数量分析.植物研究 , 1996 , 16(4):471～ 476
2.王忠壮等.8种木忽木属药用植物化学成分分析.中国中药杂志 , 1994 , 19(1):6～ 8
3.Sai to , S.et al.S aponins from the leaves of Aralia elata S eem.(ARaliaceae).Chem.Pharm .Bu ll., 1990 , 38(2):411～
414
4.姜永涛等.辽东木忽木的研究进展.沈阳药学院学报 , 1991 , 8(3):229～ 233
5.杨国宏等.辽东木忽木叶中甙类成分的化学研究.中草药 , 1995 , 26(10):541～ 517
6.孙辉.龙牙木忽木叶化学成分研究.黑龙江中医学院硕士学位论文 , 1993
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