生物技术数据分析精选(九篇)

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第1篇：生物技术数据分析范文

（玉溪师范学院资源环境学院，云南 玉溪 653100）

摘要：利用原子吸收分光光度计和原子荧光分光光度计，对云南省不同产地的12个食用薯蓣（Dioscorea spp．）样品进行了Na、Mg、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Pb、As 10种无机元素含量的测定，并应用spss 软件对其进行了主成分分析与聚类分析。结果显示，主成分分析提取的前3个主因子含有云南食用薯蓣中无机元素85．345％的信息，第一个主因子的贡献率达53％以上，其特征无机元素为Fe、Mg、As、Zn、Pb、Cr、Na。聚类分析将所有样品分为两类，以无机元素含量为指标进行聚类分析可以将不同种的食用薯蓣进行区分。说明利用主成分分析和聚类分析对薯蓣无机元素进行分析是可靠有效的，研究结果可为药食两用的植物资源利用提供参考。

关键词 ：薯蓣（Dioscorea spp．）；原子吸收；原子荧光；无机元素；主成分分析；聚类分析；云南省

中图分类号：S632．1；O657．31；S312（274） 文献标识码：A 文章编号：0439－8114（2015）06－1399-04

DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.06.030

Principal Component Analysis and Clustering Analysis of Inorganic Elements

of Edible Yam in Yunnan Province

ZHANG Ya，YANG Ya－li，SHEN Tao，ZHENG Li，DOU Xiao－ji，HU Zhi－xuan，JIA Lin

（College of Resources and Environment of Yuxi Normal University， Yuxi 653100， Yunnan， China）

Abstract： The contents of elements including Na，Mg，Cr，Mn，Fe，Ni，Cu，Zn， Pb and As in twelve yam （Dioscorea spp．） samples were determined by means of Atomic absorption spectrophotometer and Atomic fluorescence spectrophotometer． The principal component analysis of SPSS and cluster analysis were used to study characteristic elements in yam． The results showed that three principal components accounting for over 85．345％ of the total variance were extracted from the original data． Fe，Mg，As，Zn，Pb，Cr and Na were the characteristic elements in yam. The samples were clustered into two groups. Different yam varieties were distinguished by cluster analysis with amount of inorganic elements． The results of Principal component analysis and Clustering analysis showed that the samples were clustered into five groups. The characteristics of elemental distribution were related to the breeds of yam. It will provide reference for utilizing resources utilization of medicinal and edible plants．

Key words： yam（Dioscorea spp．）； atomic absorption； atomic fluorescence； inorganic elements； principal component analysis； clustering analysis； Yunnan province

收稿日期：2014－06－03

基金项目：云南省自然科学基金项目（2013FD050）；玉溪师范学院大学生创新性实验计划项目（2011A05）

作者简介：张 亚（1990－），男，云南玉溪人，2011级本科生，研究方向为植物资源评价研究，（电话）13708691525；通信作者，贾 琳（1980－），女，

云南玉溪人，讲师，硕士，主要从事兰科植物遗传多样性和物种保护的研究；（电子信箱）sdauyail@163．com。

薯蓣属（Dioscorea spp．）植物属于百合目（Liliales）薯蓣科（Dioscoreaceae），为一年生或多年生的缠绕性藤本植物［1］。薯蓣肥大的地下肉质块茎可供食用或药用，具有很高的营养价值及补脾养胃、生津益肺等药用价值［2］。目前，对于薯蓣中薯蓣皂素及重金属元素的研究已有较多报道［3－7］，这些研究多见于药用薯蓣的有效成分及安全性的探讨，对于食用薯蓣征元素的研究较少。化学计量学是分析化学处理数据的强有力工具，其中主成分分析和聚类分析是最常用的方法。主成分分析是一种将多个指标化为少数几个综合指标的统计分析方法，能够用少数几个综合指标来反映大量原始指标的主要信息，使问题简化并得以解决。聚类分析是根据研究对象的特征、对研究对象进行分类的方法，是应用最为广泛的分类技术［8］。目前国内外的学者已将主成分分析和聚类分析用于医学、食品、农业、环境等诸多领域［9－20］，运用这两种统计分析方法对食用薯蓣开展研究是可靠且具有现实意义的。试验基于对云南省所产食用薯蓣中10种无机元素的分析测定，确定其特征元素，利用SPSS软件对其进行主成分分析与聚类分析，以期为药食两用的植物资源利用提供参考。

1 材料与方法

1．1 材料

1．1．1 薯蓣样品 在云南省玉溪市和红河哈尼族彝族自治州等地，分别采集了12个薯蓣样品，样品编号及产地见表1。

1．1．2 试剂 硝酸、高氯酸、盐酸、硫酸均为国产优级纯试剂，硫脲为分析纯试剂。

1．1．3 仪器 试验所用仪器主要有TAS－990型原子吸收分光光度计（北京普析通用仪器公司）、AFS－3100型原子荧光分光光度计（北京海光仪器公司）、AR1140型万分之一分析天平（梅特勒－托利多仪器公司）、DDL－4x1KW型控温电炉（金坛市金城国胜实验仪器厂）、SRJX－8－13型高温马弗炉（北京市永光医疗仪器厂）、BPZ－6033LC型真空干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司）、Milli－Q Academic纯水系统（美国Millipore公司）。

1．2 方法

1．2．1 样品预处理 先将各地样品取整株新鲜薯蓣进行拍照鉴定；鉴定后用软毛刷刷洗块茎表面，再以自来水冲洗干净，去离子水淋洗3遍；沥水后置于滤纸上充分吸干，适当粉碎后放入烘箱干燥，样品烘干后取出粉碎，置于干燥器中备用。

1．2．2 样品消化与测定 试验在供试薯蓣中测定的无机元素分别是Na、Mg、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Pb、As。取样品4 g（精确至0．000 1 g）置于250 mL锥形瓶中，加入硝酸－高氯酸（V/V＝5∶1）混合液30 mL，于控温电炉上加热，待样品不再产生棕色气体时，升高电炉温度，至瓶内液体体积为1 mL左右时取下，冷却，用去离子水无损地转移至50 mL比色管中，定容摇匀，然后分别测定Na、Mg、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Pb的含量。另称取样品2 g（精确到0．000 1 g）于50 mL瓷坩埚中，于控温电炉上碳化至无黑烟，移入550 ℃高温马弗炉中灰化4 h，取出冷却后，小心加入1∶1的盐酸10 mL溶解灰分，无损地转移至25 mL比色管中，加入50 g/L的硫脲2．5 mL，再用1∶9的硫酸分次涮洗坩埚后转入比色管中，定容摇匀后测定As的含量。

1．3 数据处理

应用SPSS 19．0统计软件对试验所得数据进行分析，采用Z－score方法对数据进行标准化处理，再分别进行主成分分析和聚类分析。

2 结果与分析

2．1 云南食用薯蓣中无机元素含量

通过测定分析，得到云南食用薯蓣中10种无机元素的含量，具体见表2。根据表2中测定的无机元素含量，制作各元素的分布曲线；为了绘图的方便并便于比较，把Mg含量降低至1/10；把Fe含量降至1/100；把总砷含量扩大至100倍，使三者与其他元素处于同一数量级水平处在同一分布图中，结果见图1。由图1可以看出，在12个薯蓣样品中，Fe、Mg、Na、Zn、Cu为含量较高的元素，无机元素含量几乎均表现为相似的峰形，且这一相似的峰形和无机元素含量均呈现为Fe＞Mg＞Na＞Zn＞Cu的趋势。

2．2 主成分分析

运用SPSS 19．0统计软件对所得数据进行主成分分析，得到的相关系数矩阵见表3。由表3可以看出，63．6％的数据其绝对值大于0．30，各变量两两之间有较大的相关系数；因此适宜用主成分分析法来研究变量之间的关系，从而得到相关系数的特征根和方差贡献率，具体见表4。如表4所示，前3个因子的累积贡献率达到85．345％，大于85％，特征根为：λ1＝5．342，λ2＝2．162，λ3＝1．031；故选前3个作为主成分。

表5为因子载荷矩阵，其中的每一个载荷量表示主成分与对应变量的相关系数。从表5可见，第一个主成分与Fe、Mg、As、Zn、Pb、Cr、Na的相关系数较大，第二个主成分与Ni明显正相关，与Cu明显负相关，第三个主成分与Mn的相关系数较大，这3个主成分几乎反映了云南食用薯蓣中无机元素的所有信息。

2．3 聚类分析

试验采用系统聚类分析Q聚类法对12个样品进行聚类分组，用欧氏距离平方法测量，每两两样本间用Ward’s法连结，聚类分析结果见图2。从图2分析可知，12个样品可聚为两类，其中S3、S6、S7、S8、S9、S10、S12聚为第一类；S1、S2、S4、S5、S11聚为第二类；第一类主要为参薯，第二类主要是云南薯蓣和毛胶薯蓣。这表明聚类分析的结果可以在一定程度上反映物种间的亲缘关系。除S11外，来自不同产地的参薯可聚为一类，日本薯蓣与参薯同属薯蓣属周生翅组，亲缘关系较近，也聚为一类；同属顶生翅组的毛胶薯蓣与云南薯蓣聚为一类。结合无机元素含量来看，第二类薯蓣中，其Fe、Mg、Na和Zn的含量高于第一类。

3 小结与讨论

试验结果表明，在云南省玉溪市和红河哈尼族彝族自治州等地所采集的12个食用薯蓣样品中含量较高的无机元素为Fe、Mg、Na、Zn、Cu，其含量表现为Fe＞Mg＞Na＞Zn＞Cu的趋势，故可以此种趋势作为云南食用薯蓣无机元素指纹谱而与其他薯蓣类及其制品在无机元素指纹谱上的区别特征。

主成分分析结果表明，前3个主因子含有云南食用薯蓣中无机元素85．345％的信息，总方差53％以上的贡献来自第一个主因子，可以认为Fe、Mg、As、Zn、Pb、Cr、Na是云南食用薯蓣的特征无机元素。魏玉明等［21］研究表明，Cr、Mn、Fe、Ni、Cd、Hg是穿龙薯蓣（D． nipponica Makino）的特征无机元素，这说明药用薯蓣与食用薯蓣的特征无机元素是不同的，可用此来进行区分。

聚类分析结果表明，以无机元素含量为指标进行聚类分析可在一定程度上反映云南食用薯蓣物种间的亲缘关系，能够将不同种的食用薯蓣进行区分。杨在君等［11］的研究表明，以微量元素含量为指标，采用聚类分析对丹参（Salvia miltiorrhiza Bge．）及其近缘种植物进行分类，可将丹参和其他鼠尾草属（Salvia L．）植物区分开来；陈兰珍等［22］对不同种类的蜂蜜进行了研究，结果表明，不同种类蜂蜜中微量元素的含量有较大的差别；尹海波等［23］、徐敏等［24］、等［25］分别对不同产地的牻牛儿苗（Erodium stephanianum Willd．）、川黄柏（Phellodendron chinense Schneid）和当归［Angelica sinensis（Oliv．）Diels］所含的无机元素进行聚类分析，结果表明，无机元素的分布特征与产地和种质呈一定的相关性。本研究结果也表明，相同产地的不同种食用薯蓣其无机元素含量存在较大的差异，人们在食用过程中可根据需要进行选择。

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第2篇：生物技术数据分析范文

关键词：人口性别构成；空间结构；影响因素；应对策略；云南省

中图分类号：C92 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2017）01-0110-04

人口性别结构是一个国家或地区两性人口数量的比例关系[1]。其影响人口出生率和死亡率，与人口自身增长和社会经济发展有着直接联系。一个国家或地区的人口性别比过高或过低都是不正常的，均会造成一系列的社会问题。

本文通过收集第五次、第六次全国人口普查资料，对16个地州市的人口性比重、性别比等数据进行对比分析，深入了解人口性别构成的地区、城乡差异，探讨人口性别结构形成的影响因素，并提出改善人口性别结构的对策与措施。

一、云南省人口性别结构的总体状况

从一普到五普，性别比均呈上升趋势，与2000年相比较，到2010年，性别比下降了2.3个百分点。性别比低于105，属正常，性别比为105～107，属正常或略偏高，性别比高于107，属略偏高或偏高[1]，一普、二普、三普时属正常，四普时属正常或略偏高，五普、六普时属略偏高或偏高，五普时最高，为110.1[2]（见表1）。

二、云南省人口性别结构的地区状况

（一）性别比总体呈下降趋势，但仍高于全国水平，降幅存在明显的地区差异

与2000年的110.06相比较，2010年下降了2.22个百分点，为107.84，但仍高于全国2000年106.74和2010年105.20的水平。从16个地州市来看，除了玉溪、昭通、丽江、德宏和迪庆持续升高外，其他11个地州市都呈下降趋势。上升幅度最大的是迪庆州，为4.78个百分点，下降幅度最大的是普洱市，为6.87个百分点。2010年，性别比最高的是迪庆州，为113.88，最低的是大理州，为102.82（见下页表2）。

（二）性别比呈东北略偏高，西南偏高，西北最高，中部最低的空间结构

2010年，大理和楚雄性别比低于105，属正常，保山、玉溪、昆明人口性别比略高于105，也属正常，德宏、丽江性别比为106～107，属正常略偏高，版纳、红河、文山性别比107～110，属略偏高，临沧、昭通、曲靖、普洱、怒江、迪庆性别比都高于110，属偏高。总体来看，性别比构成呈东北略偏高，西南偏高，西北最高，中部最低的空间结构。

（三）随着孩次的增加，性别比大多呈升高的趋势

从云南省2009年11月1日―2010年10月31日分孩次性别比来看，随着孩次的增加，性别比大多呈升高趋势，从第一孩次到第五孩次及以上，最高的地区分别是昭通、迪庆、楚雄、德宏和普洱（见表3）。

三、云南省人口性别结构的城乡状况

（一）性别比普遍呈下降趋势，降幅在城乡和地区上存在明显的差异性

从五普、六普相关数据来看，与2000年相比较，城市人口性别比下降了6.8个百分点，镇下降了3.31个百分点，县或村下降了0.58个百分点。

（二）性别比呈县或村普遍高于镇，同时又高于城市的空间结构

到2010年，除了版纳、大理、德宏呈城市高于镇的空间格局外，其他地州市都普遍呈镇高于城市，除了怒江是镇高于县或村外，其他地州市都呈县或村高于镇，同时又高于城市。总体来看，性别比的城乡空间结构特点是县或村高于镇，同时又高于城市（见下页表4）。

（三）出生婴儿性别比总体呈上升趋势，乡村高于镇，同时又高于城市的城乡格局

与2000年相比较，出生婴儿性别比总体上升了1.55个百分点，城市上升了4.48个百分点，镇上升了4.47个百分点，县或村上升了1.04个百分点。五普、六普城乡出生婴儿性别比均呈乡村高于镇，同时又高于城市的城乡格局（见表5）。

城乡人口性别比随年龄增高而下降，年龄别性别比呈县或村高于镇，同时又高于城市的空间格局，分年龄别性比重男性大于女性，随着年龄的增长呈相反趋势[3～4]。2010年，到64岁组以后，性别比下降到100以下[4]。中国分年龄性别比要到70岁才跌破100[1]，比中国平均水平提前了6岁，其反常及负面影响不言而喻。

四、云南省人口性别结构形成的影响因素分析

首先，出生婴儿性别比过高或偏高问题存在，且城乡差异明显。生育率下降，生活水平提高，卫生条件改善，特别是流产率的下降，均会提高出生婴儿性别比[1]。出生人口性别比偏高会降低出生人口规模、加速人口老龄化以及造成婚姻挤压等人口后果[5]。其次，经济欠发达地区，对生育男孩的偏好较强，如怒江、迪庆、曲靖、昭通、普洱、临沧、德宏等地区。经济发展水平较高的中部地区性别比偏低，如昆明、玉溪、楚雄等地。而大理州性别比偏低与当地白族居民生育以女为喜，女主外，男主内，女人可以承担更多的家务劳动和社会责任密切相关。再次，受两性死亡率、年龄别两性人口保存几率差异的影响，人口年龄结构的加速老化对改善人口性别结构起着越来越重要的作用[6]。最后，人口迁移对我国各省区性别比的差别影响，根据2010年第六次人口普查数据，云南省属于女性净迁出大于男性净迁出[1]的情况，致使性别比上升。受到国民经济各部门就业人口的性别结构要求不同的影响，一些煤矿城市和重工业城市的人口性别比较高，比如曲靖市。

五、讨论

云南省人口性别比呈下降趋势，总体水平高，性别比的地区、城乡差异明显。人口性别比构成总体上呈东北略偏高，西南偏高，西北最高，中部最低的空间格局，呈县或村高于镇，同时又高于城市的城乡结构特征。对此，可以采取以下措施来改善人口性别结构失衡问题：加对民众的宣传教育，消除重男轻女的思想意识，防止由于孩次增加引起的地区性别比严重失衡；提高妇女的社会地位，要切实保障女性人口在社会中的平等地位，这样才会从根本上减轻育龄夫妇对男性婴儿的偏好，减少出生人口性别的人为选择[7]。加强对基层医疗卫生管理部门的监管力度，严禁非医学需要的胎儿性别鉴定，非医学需要的选择性别终止妊娠[8]。完善法规制度，确保女婴、女童的合法权益。加快欠发达地区经济发展步伐，不断健全和完善养老保障体制。

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Yunnan Province Population Gender Composition’s Spatial Structure，Influencing Factors and Coping Strategies：Based on the Analysis of the Census Data of the Fifth and the Sixth

CHEN Xi-qiong

（City College of Qujing Normal University，Qujing 655011，China）