全 文 ：第巧卷第 4 期
15 0。年 1 1月
西南民族学院学报 · 畜牧兽医版
X iN a n M in Z 往 Xu ey u a o Xu eB a o
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4
19台9
月反.
川产五味子属药用植物数量分类学研究
罗 腆
(西南民族学院牧医系 )
何 铸
(西南农业大学生物部 )
罗 林
(四川大学生物工程系 )
摘 要
应 用模 糊聚类分析和时应分析时川产五味子属 (S h c i: an d,· a M ic h x . )药用植物进行 了
数童分类学研 究 . 分类采用 了形态学 、 植物化学 、 地理分布 多方面性状 . 结果表明 , 川产五
味子属的 12 个种 、 变种 、 变型可分 为五组 ; 种子表面特征是本属植物鉴定最有用的特征 ; 对
应分析能将分类单位之 间 、 性状之间 、 分类单位和性状之间的关 系在一个平面 图上 定童 、 直
观地表示 出来 , 是植物数量分类研究的有效手段 。
关社饲 五味子 ; 数量分类 ; 对应分析 。
五味子是我国常用传统 中药 , 《 神农本
草经 》 列为上品 。 传统上将产于我国北部的
北五味子 S 。 人艺: a ,: d r a e h ￡。 e n : ; 5 B a i l l 。
作为 “ 正品 ” . 据调查 〔` ’ , 四 川 省的五味
子属 ( S o .IJ 林二 : d : 。 M i c h x . ) 药用植物 资
源相当丰富 , 有很大的开发利用前景 。 川产
五味子种类较多 , 各地用药亦未加 区别 。 五
味子作为药用植物 , 不同种类其效能差异大
小不一 。 一般地 , 分类关 系较近的种类 , 其
化学成份 、 效用可能较一致 . 然而 , 前人对
本属种间关系的探讨相当少 . 本文拟综合形
态学 、 植物化学 、 地理分布等资料 , 运用数
量分类学 ( N u m e r i e a l t a x o n o m y ) 方 法 ,
对川产五味子 12 个种 、 变种 、 变型的关系作
出定量 、 直观的描述 , 找出对于分类及鉴定
最有用的性状 , 为进一步研究川声五味子的
化学成份及合理开发利用四 川省五味子资源
提供依据 . 由于细绒毛五味子 s . t o m et : t el la
一
A
.
C
.
S m it h分布有限 ( 在 四川仅分布 于 峨
边县部分地区 ) , 资源稀少 , 本研究未作考
虑 。
1 9 5 9年 ,月 2 6 日收稿 。
1 建立原始数据拒阵
以表 l所列川产五吐子的 12 个 种 、 变
种 、 变型为运算分类单 位 ( O Tu , 。 p e r a t -
10 ” a l t a x o n o m i e u n i t )
, 经反复筛 选 ,
选得性习丈 ( C l l a r a o t e r ) 2 5个 , 取自标本 观
察记录及部份文献 、 作者野外观测记录和实
验结果 . 计有外部形态学性状 2 个 , 植物化
学性状 4 个 , 地理分布特征 2个 ( 见表 2 ) .
性状来经先验加权 . 性状的编码 分 三 种 悄
况 : 二元性状 ( 记为 “ 二 ” ) , 有序多态性
状 ( 记为 “ M ” ) , 连续数值 性 抉 ( 记 为
“ N ” )
。 为了编码方便 , 少数无序多 态性
状作适当考虑也都纳入有序多态性状 。
编码 后才犯得的数据 , 将分类单位按行的
顺序 、 性状编号按列的次序排列 , 得到N 行
( 共N = 9 个O T L , ’ s ) , M 列 ( 共M = 2 8个
性状 ) 的原始数据矩阵 .
裹 1 . 分类单位名称
令
L 1s t o f n a m e o f O T U
’
S
~ ~ . ~ ~ . ~ . - . ~ 目~ - ~ ~ 一口钾曰山~ . 目 . 甲. . ,一 、
C h i n
e s e
U a l l e
学 名
S
e i e n t i f i e fl s m e
红花五味子
毛脉五味子
华中五味子
翅枝 五味子
球蕊五味子
淡花球蕊五味子
狭叶五味子
多果狭叶五味子
) 1镇五味子
柔毛五味子
金山五味子
铁箍 i比
S
c h i s a , d r
a r u b : i j l
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5
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P u b e s e e n s v a r
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5
.
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5
.
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·
a n d r a S t a P f f
.
r y P` e a A . C . S m i t h
5
.
s P h a e ,叹 n d r a S t a p f f . P a l l i d a A . C . S nr i t h
5
.
l a n e i f
o
I l’ 。 ( R e h d . & W i l s . ) A . C . S m i t h
5
.
l a n c i f
o l i a v a r
.
P o l夕 e a r P a H兮
夕 . n e夕 l e e t a A . C . S m i t h
5
.
P u b e s c e n s H
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& W i l
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.
5
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3
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咨
2 数学分析方法及结果
2
.
1 橄栩城类分析 ( F u z z y e l u s t e r a n a ly -
几吞: )
由子植物的许多性状是有模糊性的 , 性
抉乏间弃无绝对分明的 界限 , 故我们采用棋
糊数学方法迸行分析 。 首先对原始数据矩阵
进行标 准化处理 ( S t a n d o r d i : a t i o n ) :
其 中 x 、= l / n 艺: 。 ;
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9 东
聚类谱 系图
T h e d e n d r o g r a m o f f u z z y
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二 0
.
63 69
图 2 聚类结 合线
F 19
.
2 T h e e o m b i n e d
一
l i n e o f f u z z y
e l u s t e r a n a l y s i s
x , j和 x 。, `分别表示标准化前后第 i 个 O T U的
第 j个性状俏 。 然后计 算模糊相似性矩阵 R .
对模糊知阵 R进行褶积计算 , 得模糊分类关
系R “ , 得到O T U间的隶属度 入,最后得到 动
态性聚类谱系图 ( 图 1 )
为了便于讨论 , 需确定一条等 级 ltJ 分
线 。 以O T U 归并次序为横坐标 , 每次 归 并
的隶属度为纵坐标将聚类的结合过程画出一
条阶梯性析线 ( 图 2 ) , 得到聚类结合线 。
取第三次飞跃的前后纤洽 冰 平 的 中 间 值
[ L = l / 2 ( 0
.
6 5 7 3 + o
.
s s e 4 ) 二 o . 6 3 e 9 〕
定为分类等级的划分值 , 在聚类谱系图 _卜作
为等级划分线 ( 图 l 中的虚线 ) .
2
.
2 对应分析 ( R 一 Q f a e t o r a n a ly s i s )
、 一 对应分析是近年来发展起来的新分析方
法 , 它利用 R 型与 Q型因子分析的对偶 性 ,
将两者统一起来 , 能同时获得各种信息 . 将
对应分析川于植物数量分类学研究 , 在国内
还未见报道 口 其主要特 点是对原始数据矩阵
进行 了标度处理 。
设 P为性状数 , N 为O T U 数 , 标 准 化
( 方法同土 ) 后 的原 始 数 据 矩 阵 为X =
( X
i:
)
, 二二
P 刀计算 T 一 艺 艺 ( i一 ; , 2 , … , P ; j一 .l
一 l j 一 1
2
, … , N ) , 暇 T 公除 以X 中每个元 素 , 将
矩阵X 变换 为新矩阵 尸 , 则尸 . :衷 示铸 节元 素
出现的概率 , P ; 。 和 P 。 j分别为性 状 i 和 O T U
j的边缘概率 . 将 P 。 ;用矩阵甩少各元素 按 列
分别去除 , 得到矩阵尸` 。 再 将尸 ` 中 各行元
素与该行性状的边缘概 率 平 方 根 的 倒 ·数
( l/ 了 P 。 、 ) 怕乘 , 得到经概率加权后的 样
品点坐标 矩阵尸 “ , 这样就统 “ 了最纲 、 、 使表
示性状与表示O T U 的向量有同样意义 .
从矩阵尸 “ 出发 ,进行 R型因子分析 ,算出
性状的协方差矩阵丝 , 再求出矩阵丝的 特 征
值及特征向量 , 得 R型因子载荷矩 阵 。 然后
从矩阵燮出发 , 进行 Q型分 析 , 计 算 O T U
的迹方差矩阵丛 求出 B的特征值及特 征 向
量 ( 此时矩阵廷和旦有相同非零特 征 值 ) ,
得出 Q型因子载荷矩阵 。 再世 一 少算出各 主
因子总信息量的百分比 。
运算结果表明 , 取主因子数为 2 时 , 第
1 主 因子所 占信 息百分比为 7 6 . 32 肠 , 第 2
主因子所占信息百分比为 7 . 97 肠 , 则前 2 主
因所占P = 28 维空间总信息量的累计百分 比
巳达 8 4 . 29 响 , 即忽略后面的主 因子 对 总信
息童损失不大 .
以第 1 主因子为纵轴 , 第 2 主 因子为横
轴 , 参照文献 [’ 〕的 方 法 , 一将 R 型 与 Q 型
因子的二维排序在一张图 _ L表 示 出 来 ( 图
3 )
。
全部数值运算使用 BA SI C语 言编 写 程
序 , 在 I B M P C /X T计算机上调试通过 .
图 3 时应分析结果
R e s u l t o f 只一 Q f a e t o r a n a l y s i s
J了、气、
F 19
.
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e P r e s e n t O T U
’ s
S e e
S e e
t a b l
e
t a b l e
3 分析与讨论
3
.
1 从模糊聚类结果来看 ( 图 1 ) , 川产五
味子 12 个种 、 变种 、 变型大体可分为五组 :
A组包括O T U g 、 7 、 8 , 即川滇 五 味 子
( S
.
o e g l e e t a )
、 狭叶五味 子 ( 5 . 1` , n e ￡_
f
o
l i
a
)
、 多果狭叶五味 子 ( S . J a , , e i f o l `a
V a r
.
P ol y 。 。 : aP )
。 多果狭叶五味子 是 何
铸教授 〔 3 , 定的狭叶五 味子 的 新 变 种 , 在
木研究中 , 两者 以 较 高 的 隶 属 度 水 平
( 0
.
9 104 ) 聚合 , 表明它们的亲缘关系确是
很近的 。 川滇五味子在许多性状上与前两者
相似 , 如雌蕊假花柱长度 、 雄蕊下部花丝长
度 、 网脉在叶下较明显 、 种皮具条粒突起 ,
T L C在 R f0 . 5 3 , 0 . 56 处明显分为两 点 等 ,
并且 川滇五味子和前两者在 四川省的分布上
都主要分布于西南金沙江流域凉山州 , 表明
该组是个较为 自然的相近类群 ,
B组包括 O T U l o 、 1 1 、 2 、 3 。 R e h d .
& W i l
s 〔。 ’ 认为毛 脉 五 味 子 ( S . P u b e -
: 。 。 n : v a r . p :名b i 。 e r y 15 , O T U Z ) 是 属
于华 中五 味 子 ( S . s P h e n a ,: t h e r a , O T U
3 ) 的变种 , 经 A . C . S m it h研究后改 属 于
柔毛五味子 ( 5 . 户: ` b e : e e n s , O T U 10 ) 的
变种 , 于 2 9 4 7年发表在 S a r g e n t i a V l l _ l二 ,
其理由是前者为全体无毛 , 且其花 被片显著
长过于宽 . 何铸 〔 2 〕尚发现毛脉 五 味 子 的
种皮表面近平滑 , 而华中五味子种皮具条粒
突起 , 同意 S m i ht 的处理 。 在本研 究中 , 华
中五味子 ( 隶属度为 0 . 7 0 7 4 ) 后于柔毛五味
子 ( 隶属度 为0 . 8 7 3 5 ) 与毛脉五味子聚合 ,
表明S fn i t h的处理是正确的 , i司 时 , S m i t h
认为华中五味子与柔毛五味子是 “ 近邻 ” 的
看法也是可以成立的 . 根据雄蕊群等特点 ,
金山五味子 ( 5 . 口 l a u e e s e e n s , O T U 1 1 )
归在 木组也是较自然的 。 一
C组包括 O T U S 、 6 、 1 , 即淡花 球蕊
.`
五味子 ( S .s P h ae r a柞d r af .P al l fd a, O T U
6 )
、 球蕊五味子 ( 亏 . 5 夕h o e r a o d r a f . 勺 -
P` e a , O T U S ) 和红花五味 子 ( S , r : `b r -
i 了oI ar , O T 匕 1 ) 前两者聚类的隶属度较
高 ( 0 . 9 2 7 7 ) , 与 S o i t h的结论一致 。
铁箍 散 ( 5 . 户r o P i n g u a v a r . s i 。 e n s ` s ,
O T U 1 2 ) 和翅枝五味子 ( 5 . h e n r 夕i , O T U
4 ) 单独各自成一组 。 S m i ht 根据翅枝 五味
子幼枝具明显翅 , 认为它是较特殊的 , 本研
究中 , 、 它以较低的隶属度水平 ( 0 . 5 8 6 4 ) 与
华中五味子等聚类 , 从然 一可以认为翅枝五味
子与后者 ( B组 ) 关 系较近 , 但它们之间 的
差异仍应予以重视 。 核型研究 ( 待发表 ) 亦
表明翅枝五味子在核型上是相对特化的 。 铁
箍散是在 四川分布最广的五味 子属 植物 , 但
它在生境 、 叶形 、 特别在雄蕊群上与其它种
类差异较大 ,且还发现它在木脂素 ( L i g n a n)
成份上 ( 待发表 ) 与其它种类有差异 。 本研
究中 , `已敏后与上述 各 种 聚 合 ( 隶 属 度
0
.
4 0 6 8 )
, 表明它与川产五味子其它种类的
关系较远 , 药少小才应特别注意 。 据 作 者 考
证 , 共根部即为 民间常用中药 “ 巴戟 ” , 这
也从侧面反映 一 J’ , 在果实入药时 , 应将其 与
“ 五味子 ” 分别对待 。
3
.
2 由于对应分析结果图上纵轴 ’ ( 第 1主 因
子 ) 所 占信息百分比 较 大 ( 7 6 . 3 2 % ) , 横
轴较小 ( 7 . 97 ) , 故并类主要依据在纵轴上
的坐标 。
对应分析对 O T 日的分组倩况 ( 图 3 ) 与
模糊聚类的结呆大体 一致 。 但 O T U I ( 红
花五味于 ) 被分到组 UI 中 , 与华中五味子等
归在一组 。 作者根据红花五味子与组 1 中其
它 O T U在分布和雄蕊特点上的相似性 ,认为
对应分析的结果较为自然 。 但 当注意到 , 红
花五味子在图 3 匕的位置偏离组 m 中 心 较
远 , 王洪吉 〔。 」还发现 它含仃 红 花 五 味 子
醋 ( r u b s c h i s a n t l、 e r i ,: ) 、 ( 一 ) 一红花五
味子索 [ ( 一 ) 一 r u b s e h i s a n d r i ; 1〕 等特殊
的木脂素成份 , 说明它是一个相对 特 殊 的
种 , 这些在作药用时应予重视 .
在各性状之间 , 除性状 20 及 2 1外 , 其它
距离较近 , 归为一组 。 性状 20 ( 种子表面具
瘤体 ) , 21 ( 种子表面具条粒突起 ) , 各自
成一组 ( 图 3 ) `
可 以看出 , 性状 20 J 21 在第 1主 因子上
的负荷量较大 ( 即性状 20 、 21 在纵轴上坐标
的绝对值较大 ) , 表明性状 20 、 2 1对本研究
的 12 个O T U 的分类有重要影响 。 性状 20 、 21
均与种子表面特征有关 , 表明种子表面特征
对分类和鉴定有很重要的作用 。 例如 , 图 1
中的 A组和图 3 中的组 亚 ,组内各O T U 的 种
子表面均具条粒突起 ; 图 l 中的 B组和图 3
中的组 1 除 O T U 3 外组 内各O T U的种子 表
面均近乎滑或平滑 ; 在图 1和图 3中都单独成
组的 O T U 4 ( 翅枝五味子 ) , 其种子 表 面
瘤体特别明显 。 这与根据经验的结呆是一致
的 。
应该指 出 , 其它性状 ( 组 I V ) 在 第 1
主 因子 .七的负荷量较小 , 对分类的 影 响 也
小 , 然而组 IV对分类的综合 影 响 , 应 由该
组内各性状负荷量之和 来衡量 , 因此 ,组 I V
对分类的影响也应引起重视 。 图 3 中的组 I 、
组 1 中的O T U 一。 单独成组 的 O T U 1 2 , 它
们距性状 20 、 21 均较远 , 而与组 I V 较 近 ,
可 以认为它们的分类 , 除受到种子表面特征
影响外 , 还受到组 I V 内多个性状的综 合 影
响 , 亦与根据经验的结果一致 。
从上述讨论可知 , 对应分析比起传统 的
R型分析与 Q型分析 , 能够同时研究 O T U 之
间 、 性状 之间 、 O T U与性状之间的 关 系 ,
并能将这三种信息在同一张图上直观地表示
出来 , 同时 , 它还兼具主成份分 析 ( p r i n c -
i p a l c o m p o n e n t s a n a l y s i s ) 的优 点 , 找
出对于分类贡献较大的性状 。 是植物数量分
类学研究的有效手段 .
在本研究 中 , 用模糊聚类分析和对应分
析所得的结果 , 许多是符合传统分类和根据
经验所得结果的 与原有分类不合之处 , 可
能是误差造成的 , 也可 能是本质的 , 必须结
合其它资料进行综合分析 。
( 5 〕 王 洪 吉 , 红 花五味子化学研 究
药学学报 19 5 5 , ( 1 1 ) : 5 32
〔 6 〕 S n e a t h , P . H . A . a n d R . R . S o -
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A n n u a l R e v i e w
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t
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S o u t h w e s t M i n o r i t y N a t i o n a l i t i e s C o l l e g e )
L u o L i n
( D e p a r m e
n t o f B i o l o g y
,
S o u t h 二 e s t A g r i e u l t u r a l U n’ i v e r s i t y )
H e Z h u
( D e p a r t ln e n t o f B i o e
n g i n e e r i g
.
S i e h u a n U n i v e r s i t y )
A b s t r a c t
1 2 s p e e i e s
, v a r i e t i e s
,
f o r m s o f S e h i s a n d r a M i
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.
i n S i e h u a n p r o v i n e e w e r e
r e s e a r c h e d b y m e a n s “ f u z z y e l u s t e r a n a l y s i s ( F C A ) a n d R一Q f a e t o : a n a ly s i s
i n t h i s p a p e r
.
Z s e h a r a e t e r s ( 2 2 m
o r p h o l o g i e a l
,
4 p h y t o e h e m i s t r i e a l
,
2 ` e o g r a p -
h i e a l a n d d i s t r i b u t i v e ) w
e r e u s e d
.
T h e r e s u l t : o f F C A a n d R一Q f a e t o r a n a l y s i s s h o w e d t h a t t h e s e I Z O T U ’ 5 e a n
b e d i , i d e d i n t o 5 g r o u p s : ( l ) S
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,
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y e a r p a ; ( 2 ) 5
. 户u b e s e e n s , S . P u b e s e e n S v a r . p u b i n e r v i s , 5 . s p h e n a n r h e r 。 , 5 .
9 I a v 。 e s c e o s , 5
.
r u b r i f l
o r a ;
( 3 ) S
.
S P h a e r a , d r a
,
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s i n e o s i s
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w h i e h w a s s i m i l a r t o t h e p r e v i o u s e l a
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s s i f i e a i t o n
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T h e r e l a t i o n s h i p o f e h a r a e t e r s a n d O T U
’ 5 w a s a l s o d i s e u s s e d i n
P r e s e n t p a p e r
.
A e e o r a d i n g t o t h e d i s e u s s i n g
,
i t w a s r e e o g n i z e d t h a t t h e e h a r a e t e r
o f s c e d s u r f a e e s ll o u ld l) e
、 c r y u s e f u l i n t li e e l a s s i f i e a t i o n o f g c h i s a n d l “
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喂
由
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