全 文 ：第 3卷 第 1期 沈 阳 药 学 院 学 报 V o f. 3No . 1p . 3g
19 8 6
.
3曹、 6 2期 J O U R N A O F S LH E N A NG YC O L LE G E O F P H AR MAC Y Ma r。 9 18 6 S um 26
中国木贼科植物的数量分类学研究
于荣敏 周 荣汉 * 李 锐
天然药物研究室
提 要 选择了中国木贼科两属 1种植物共 1个分类运算单位 ; 选取了形态学 、 组织学 、 化
学成分等方面的 5 3个性状 , 采用单联法 、 全联法 、 W P G M A法 、 U P G M A法 、 离差平方和法 、 可
变类平均法和可变法等七种方法 , 进行了分类运算。 最后 , 绘出了 U F G M A 法的树系图和 结 合
线图。 研究结果支持将木贼科分为两属 : 木贼属和问荆属 。
关锐饲 木贼科 , 数量分类学
木贼科属于旅类植物的小叶类型 , 系统地位十分特殊 。 全世界约 30 种 , 我国十余种 , 东
北地区有九种 , 大部分供药用 。
对于木贼科植物科下等级的划分 , 基本上可以分为两种观点 : 一种是把木贼科分 为 两
属 , 即 : E q u i s e t u m L i n n . 和 H i p p o e h a e t e M i l d e , 如 M j l d e ( 1 8 6 5 ) , B 6 r n e r ( 1 9 1 2 ) , 另一
种观点则同意将木贼科分为两个亚属即 S u b . 助 u￡s e , u m和 s u b . H落p p o e h a e t e , 如 H a u k e “ ’
( 1 9 6 9 )
。 在国内 , 自秦仁昌教授 ( 1 9 7 8 ) 首次将木贼科分为两属后 , 《 西藏植物志 》 ( 1 9 8 3)
等相继采用 , 但也有人仍将其作为单属性科来处理 〔 2 一 “ ’ 。 因此 , 作者在研究木贼科植物组
织形态学 、 化学等方面的基础上 , 试图应用数量分类学的方法 , 对木贼科植物科下等级的划
分给予定量描述 , 为本科植物的系统演化关系提供 “ 量 ” 的信息 。
材 料 和 方 法
本文选择了中国木贼科 2 属 1 1种共 1 1个分类运算单位 ( o p e r a t so n a l T a x o n o m i。 u n i t ,
简写为 O T u ) (表 1 ) 。 并尽可能全面地选取了形态学 、 组织学 、 化学等方面的 35 个性状 (表
2 )
。 另有少数性状选自文献 〔 ` ’ 。
裹 1 分类单位 ( O T U ) 名称衰
编号 中 文 名 编号 中 文 名
间 荆 属
间 荆
散 生 问 荆
水 生 问 荆
犬 问 荆
草 问 荆
林 间 荆
E q u 名￡e t u水 L i n n .
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木 贼 属
草贼管笔木 节节
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75。10
2 收稿 苦 南京中药学院
DOI : 10. 14066 /j . cnki . cn21 -1349 /r . 1986. 01. 008
4 0 沈 阳药学 院学 报表 2原始 橄 播…{… 1 )犯{{{鸽;{
为了对 原始数据 施行标准 化处理 首先依 据以下公 式计算每 个特性的 平均值和 标准差
~ 从付一 1半 均值y =六仁y +y十… +y)
斗幼 fI f 一1、告和戈 乍麦s =嘴 一1Ly 一y) +(y一 )+… 吸y一 y)I佘一 L1一 I“ J然后 进行标准 化变换
x 一y j二工 (i=1 2…lx )j2 35
对每 个特性 都施行上 述运算 得到标准 化数值 矩阵`然后 再计算o TU之间的 相似性系 (sim jlrity fi nts)本 文采用了 平均欧 氏距离 系数( vg Euelid ndista eorf ns)
D =人 l`一 x,+ …+`X 一x) 1“ j=1 2…1 1)
其中 x和 xj(k= 12… 35)分 别表示 第i和 j个种的 标准化数 据将1 个种每一对距 离系数 计算出来 得距离矩 阵M(0 )(见 3)
第三步 进行分类 运算首 先从M( 0)中找 出最小值 D二。 5428表 明种5和 种4相 似性距 离最近 应先将 它们合并 成一个新 类群 新类群的 距离系数 要重新计 算运 方法采用下列 7种 单联法 (in81l nkg) 全联法 (eompl telinka ge)W PoM^ (weight d
Pai grup m上hod u立ng ithmc avrg )UpGM A(nW ightd pirgo pmtho dus远 aithm tjev 1’ae) 离差平方 和法 可变类平均 法和可 变法不 同的计算 方法得出
不同 的计算 结果在 此我们 取最容易 计算的 最短距离 法(单联 )为例 作一介绍 例如D =Mjn{D D }=Min{ 0892 0952} 二0892
3卷 1 期 中国木贼科植物的数量分类学研究 凌1
裹 3算类
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.
4 6 6 6
G 2 1 = G : . + G 、 s
计算结束后得新的矩阵M ( 1 ) 。
矩阵M ( 2 ) , M ( 3 ) , … …的运算与之相似 。 每循环一次一个类群被归并 , 矩阵减 少一
阶 , 直到将所有的类群都归并成一个类群为止 。
同上法 , 由上述 7 种聚类方法在距离系数基础上进行聚类分析 , 得到 7 个树系图 ( D 慈n -
d r o g r a m )
, 然后进行最优分类 。
将每一对种之间的相暇性系数写出来 , 就得到一个新的矩阵 (协表矩阵 ) 。 根据以下三
个比较系数可以比较协表矩阵和原距离矩阵的一致性程度 。
1
M = m一 { }D ; j 一 。 : i } } , A =卜石纷 二 ( D 、 , 一 D : i ) 2 }’
和 R = 兄 ( n
; , 一 D ) ( n t s 一 6 * )
〔乙 ( n ; j 一石) “ E ( o t , 一石* ) , 〕告
其中求最大值和求和号都是对标号 j 二 2 , 3 , … … , t和 j 二 1 , 2 , … … , t 一 1进行 ; D节
分别表示协表矩阵和原距离矩阵的第 i 行第 j 列元素 , 矛和万表示其相应的平均值 ;
矩阵的阶数 。
和D 5 5
t 表示
计算结果见表 4 。
然后 , 根据徐克学先生提出的综合比较系数 〔 “ ’ 进行最优判别 :
S = a M + 日D + Y ( 1 一 R )
其中 : 、 日和丫为参数 , 在此分别取值为 1/ 3 , 1/ 3和 1/ 6 ; M , D 和 R分别表示协表矩阵与相
3卷 1 期 中国木贼科植物的数量分类学研究 3 4
裹 4分类结果的比较
方 法 (系 数 )
最短距离法 (单联法 )
最长距离法 (全联法 )
离 差平方和法
W PG M A法 (日 =0)
U G PM A 法
可变类平均法甲 =O。 5)
可变法 (日二 一 0 .5)
0
。
3 3 4 0 0
。
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。
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。
1 0 7 7
1
。
83 8 8
0
。
9 780
0
.
9 1 2 7
似性矩阵之 间的最大差异系数 , 平均距离
系数和相关系数 , 结果见表 5 。
s 值愈小 , 分类效果愈好 。 因此 , 全
联法 , W P G M A 法和 u P G M A 法的结果
优于 其它方法 。 画出 U P G M A 法的树系图
(图 1 ) , 并结合生物学意义对其进行分析。
在 u P G M A 法树系图上 , 依据结合线
法 〔 “ ’ 绘出结合线图 (图 2 ) , 根据跳跃值
的大小算出等级的分界线 L = 1 . 4 5 1。
1
。
6 4 7 1 3 4 9 1 0
。
9 32 7
结 果 分 析
裹 5 综合比较系致表
,霆{单期 法 {全“ 法 {糕…w P G M· 可变类平均 可变法 U P GM A
S值
!
。一 {。一…。一 1。一 {1一 {1一…。一
根据数学定量分析的结果 , 从图 2 反应
到图 1上 , 明显看出 , 在分界值 L = 1 . 4 51 的
位置 , 恰好反映出木贼科植物的两个类群 ,
即木贼属和问荆属 。 因此 , 就我国的种类来
说 , 我们有较充分的理由赞成将木贼科分为两属 , 即 : 木贼属和问荆属 。
致 谢 中国农村发展研究中心徐克学先生对本文提出宝贵修改意见 , 本院数学教研室弥敬宝 、 宋继
侠 二位老师帮助处理数据 。 谨致谢忱 。
.
卜, {
.
.曰 II.
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.一于习 』 I月 I.一 : r l
结 合水 平 `距离多如
2
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0
L二 1为 5 1 属
0
.
5
5成162130987
.
- -~ 勺 . , 距离系 数 2 3
图 2
寿 5 6 7 8 9
结 合 次 数
~ 二一~ ~ ~ ~人~ .
10 11
图 1 U P G M A法树系 图 木贼科分类结果钓结合线 图
参 考 文 献
工. H a u蓝e , RL : A m e r eF r n J o u r 5 2 : x 3 1一 13 7 , 1 9 6 1
2 。 贺士元等 : 北京植物志 (上 ) 。 4 一 7 , 1 9 8 4
3 . 中国科 学院植物研究所主编 : 中国高等植物图鉴 (第一册 ) , 1 6] 一 1 17 , 1 9 72
4
. 吴 征锐主编 : 西藏植物志 ( I ) , 2 7一 3 0 , 1 9 8 5
5
. 杨汉碧 , 徐克学 : 植物研究 3 ( 3 ) : 75 一 86 , 19 8 3
6
, 陈守 良 , 徐克学 : 植物分类学报 Z r ( 2 ) : l r 3一 1 2。 , 10 8 5 (英文摘要转 5 0页 )
5 0沈 阳 药 学 院 学 报
THE SY NTHE S I SO F P GE
,
P RE C U R SO R— A L L C IS一 8 , 1 1 , 1 4 -E ! C O S AT R ! E N O ! C A C ID
C h e n G u a n g w e n H o n g Y i n g G a o Y a q i n
S人e 月 y a炸 9 C o l le g e
o f P万a r ,” a e y
I拜 s t玄t u te o f F o r e s才r y
a灯 d P e d o Zo g y
T w o s y n t h e t i e r o u t e s f o r p r e p a r i n g t h e P r e e u r s o r o f P r o s t a g l a n d i n E
i 一 a l l -
e i s
一 8 , 1 1 , 1 4
一 e i e o s a t r i e n o i e a e id w e r e s t u d i e d
。
T h e s t a r t i n g r a w m a t e r i a l w a s a
m i x t u r e o f Io n g e h a i n u n s a t u r a t e d f a t t y a e id s e o n t a i n i n g 5 0一 6 0% 丫一 l i n o l e n i e a e -
i d i n s t e a d o f P u r e 丫一 l i n o l e n i e a e jd a s e i t e d i n t h e l it e r a t u r e . E x P e r im e n t a l r e s u -
I t P r o v e s t h a t b o t h a r e s a t s f a e t o r y f o r s m a l l s e a l e P r e P a r a t i o n s
。
K e y w o r d s 丫一 L i n o l e n i e a e id ; A l l e i s 一 8 , 1 1 , 1 4一 e i e o s a t r i e n o i e a e id a n d m e t h y l
e s t e r ; P r o s t a g l a n d i n E
-
(上接 4 3页 )
T H E S T U D IE S O F N U M E R IC A L C L A S S I F I C A T旧 N O N T HE
P L A N T S O F E Q U ISE T A C E A E I N C H I N A
Y u R o n g m i n Z h o u R o n g h a n L i X i a n
R e s e a r e 瓦 D e P a r t n飞e外 t o f N a t u r a Z D r u g
T h e r e s e a r e h o n n u m e r i e a l e l a s s j f i e a t i o n j n w h i e h 1 1 O T U a n d 3 5 e h a r a e t e r s
s e l e e t e d w a s m a d e
。 a n d b a s e d o n d i s t a n e e e o e f f i e i e n t s
, 7 e l u s t e r i n g m e t h o d s
w e r e e a r r i e d o n
.
A t l a s t
, u s i n g a o P t im i z a t i o n e r j t j e i z e d e r j t e r i o n
, U P G M A
m e t h o d o n t h e d i s t a n e e e o e f f j e j e n t w a s e o n s id e r e d a s a b e s t o n e
。
T h e r e s u l t s o f
n u m e r i e a l e l a s s i f j e a t i o n s h o w t h e o p i n i o n o f t w o g e n e r a
,
i
。 e : H i p P o e孔a e t e M i l d e
a n d E q u i s e t u m L j n n
。 , P r e s e n t e d i n E q u j s e t a e e a e j s s u P P o r t e d
.
K e y w o r d s E q u i s e t a e e a e ; N u m e r i e a l e l a s s i f j e a t i o n