斑節(jié)對(duì)蝦南海1號(hào)和非洲品系自交、雜交群體的形態(tài)差異分析

蔡云川，江世貴，孫苗苗，黃建華，楊其彬，姜 松，楊麗詩，邱麗華，周發(fā)林

（1.廣東省海洋與漁業(yè)技術(shù)推廣總站，廣東 廣州 510220；

2.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所/農(nóng)業(yè)部南海漁業(yè)資源開發(fā)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510300；

3.連云港市海洋與水產(chǎn)科學(xué)研究所，江蘇 連云港 222044）

斑節(jié)對(duì)蝦南海1號(hào)和非洲品系自交、雜交群體的形態(tài)差異分析

蔡云川1，江世貴2，孫苗苗3，黃建華2，楊其彬2，姜 松2，楊麗詩2，邱麗華2，周發(fā)林2

（1.廣東省海洋與漁業(yè)技術(shù)推廣總站，廣東 廣州 510220；

2.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所/農(nóng)業(yè)部南海漁業(yè)資源開發(fā)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510300；

3.連云港市海洋與水產(chǎn)科學(xué)研究所，江蘇 連云港 222044）

以斑節(jié)對(duì)蝦南海1號(hào)（N）和非洲品系（F）作為親本，進(jìn)行自交與雜交，獲得4個(gè)子代群體NN（N♀×N♂）、NF（N♀×F♂）、FN（F♀×N♂）和FF（F♀×F♂）。運(yùn)用多元分析方法，采用7個(gè)測(cè)量性狀對(duì)其形態(tài)進(jìn)行比較研究。主成分分析結(jié)果顯示，共構(gòu)建了3個(gè)主成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率為68.35%；判別分析結(jié)果顯示，自交群體的準(zhǔn)確判別率相對(duì)較高，雜交群體的正確判別率較低；聚類分析結(jié)果顯示，NN獨(dú)立聚為一支，F(xiàn)F與NF聚為一小支后與FN聚為一支。

斑節(jié)對(duì)蝦；自交；雜交；形態(tài)特征；多元分析

斑節(jié)對(duì)蝦（Penaeus monodon）俗稱草蝦、竹節(jié)蝦，分類學(xué)上隸屬于節(jié)肢動(dòng)物門（Arthropoda）、甲殼綱（Crustacea）、十足目（Decapoda）、游泳亞目（Natantia）、對(duì)蝦科（Penaeidae）、對(duì)蝦屬（Penaeus），是對(duì)蝦屬中最大型種。斑節(jié)對(duì)蝦是世界上三大對(duì)蝦主要養(yǎng)殖品種之一，也是中國南方沿海諸省的重要養(yǎng)殖對(duì)象。優(yōu)良品種是養(yǎng)殖業(yè)健康持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一，因此對(duì)蝦育種得到世界各國的高度重視，并培育出一系列具有應(yīng)用價(jià)值的良種。南海水產(chǎn)研究所于“十五”期間，在攻克了斑節(jié)對(duì)蝦全人工繁育技術(shù)難題后，于2005年啟動(dòng)了斑節(jié)對(duì)蝦的遺傳育種。經(jīng)過10年多努力，建立了斑節(jié)對(duì)蝦遺傳育種技術(shù)體系，培育出了斑節(jié)對(duì)蝦南海1號(hào)新品種、非洲品系、抗氨氮品系以及適應(yīng)低蛋白的家系等一批新品系和家系［1-6］。

經(jīng)濟(jì)性狀是對(duì)蝦遺傳育種的重要指標(biāo)，形態(tài)參數(shù)對(duì)于經(jīng)濟(jì)性狀的貢獻(xiàn)率是選育參數(shù)的重要依據(jù)。形態(tài)特征是物種遺傳特性的外在表現(xiàn)，是遺傳多樣性最直接的體現(xiàn)，是進(jìn)行群體結(jié)構(gòu)鑒定的有效手段［7-13］，具有研究手段直接且經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)［14］。近年來，多元分析被用于魚類［15］、甲殼類［16-19］、貝類［20］的形態(tài)特征分析而采用多元分析方法分析蝦類形態(tài)差異的相關(guān)研究也較多。李朝霞等［21］比較分析了中國對(duì)蝦黃海1 號(hào)選育群體與野生群體的形態(tài)特征差異；郭惠等［22］分析了不同羅氏沼蝦種群形態(tài)差異；趙曉勤［23］分析了日本沼蝦種群的形態(tài)差異；孫苗苗等［24］分析了斑節(jié)對(duì)蝦4 個(gè)地理種群自交與雜交F1的形態(tài)特征。本研究從形態(tài)學(xué)角度入手，以主成分分析、判別分析和聚類分析3種多元分析方法比較和分析了斑節(jié)對(duì)蝦南海1號(hào)選育群體和非洲品系的自交與雜交子代的形態(tài)特征差異，旨在為其種群鑒定、親緣關(guān)系研究以及后續(xù)的良種選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

南海1號(hào)：2005年，以我國南海海南島三亞、臨高、文昌和泰國南部（普吉島）海域野生斑節(jié)對(duì)蝦為基礎(chǔ)種群，經(jīng)過5代的連續(xù)群體選育，獲得了快速生長新品種1個(gè)，即南海1號(hào)，并建立相應(yīng)的核心種質(zhì)群體。

非洲品系：2009—2010年，從非洲南部的坦桑尼亞引進(jìn)斑節(jié)對(duì)蝦野生種質(zhì)資源群體，經(jīng)過多代家系和BLUP選育，培育出非洲品系，并建立相應(yīng)的核心種質(zhì)群體。

2015年在中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所斑節(jié)對(duì)蝦遺傳育種中心，以斑節(jié)對(duì)蝦“南海1號(hào)”和非洲品系作為親本，進(jìn)行自交與雜交，獲得兩個(gè)自交群體NN（N♀×N♂）、FF（F♀×F♂）和兩個(gè)雜交群體NF（N♀×F♂）、FN（F♀×N♂）。為消除環(huán)境因素對(duì)斑節(jié)對(duì)蝦形態(tài)的影響，對(duì)4個(gè)群體斑節(jié)對(duì)蝦熒光標(biāo)記后混養(yǎng)于同一個(gè)池塘中。供試對(duì)蝦樣本的數(shù)量和規(guī)格見表1。

表1 斑節(jié)對(duì)蝦4個(gè)群體樣本數(shù)量和規(guī)格

1.2 4個(gè)群體形態(tài)性狀的測(cè)量

通過隨機(jī)抽樣，利用游標(biāo)卡尺測(cè)量了兩個(gè)自交群體NN、FF和兩個(gè)雜交群體NF、FN的7個(gè)形態(tài)學(xué)性狀，分別是體長（BL）、頭胸甲長（CL）、頭胸甲高（CH）、頭胸甲寬（CW）、第一腹節(jié)長（FSL）、第二腹節(jié)長（SSL）、第六腹節(jié)長（SISL）。

1.3 數(shù)據(jù)分析

對(duì)4個(gè)群體的7個(gè)可量性狀（體長、頭胸甲長、頭胸甲高、頭胸甲寬、第一腹節(jié)長、第二腹節(jié)長、第六腹節(jié)長）數(shù)據(jù)用SPSS（version10.1，SPSS Inc.1999）分別進(jìn)行形態(tài)差異分析。通過主成分分析，得出各主成分的得分、方差和累計(jì)方差貢獻(xiàn)率。通過判別分析，選出對(duì)判別貢獻(xiàn)較大的參數(shù)建立判別公式。根據(jù)4個(gè)群體7個(gè)性狀數(shù)據(jù)間的歐氏距離進(jìn)行聚類分析，并構(gòu)建聚類圖。

在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析前，每尾對(duì)蝦的所有實(shí)測(cè)可量數(shù)據(jù)通過下列公式進(jìn)行轉(zhuǎn)化［11，24-26］，以消除因樣品個(gè)體規(guī)格不整齊對(duì)形態(tài)分析造成的影響。

式中，Ms為各性狀轉(zhuǎn)化后的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，Mo為各性狀的實(shí)際測(cè)量值，Ls為頭胸甲長測(cè)量值的平均數(shù)，Lo為頭胸甲長測(cè)量值。

2 結(jié)果與分析

2.1 4個(gè)群體7個(gè)形態(tài)性狀的方差分析

從表2可以看出，NF與NN除頭胸甲外，體長、第一腹節(jié)長、第二腹節(jié)長和第六腹節(jié)長存在顯著差異；NN與FF頭胸甲高、體長這兩個(gè)性狀差異不顯著，其他性狀均有顯著差異；FF與FN各性狀無顯著差異；NF與FF體長、第二腹節(jié)長、第六腹節(jié)長這3個(gè)性狀間存在顯著差異。

表2 斑節(jié)對(duì)蝦不同群體間7個(gè)形態(tài)特征的差異

2.2 4個(gè)群體7個(gè)形態(tài)性狀的主成分分析

對(duì)4個(gè)群體7個(gè)形態(tài)性狀進(jìn)行主成分分析，共獲得3個(gè)主成分，其貢獻(xiàn)率分別為27.88%、23.37%、17.10%，累計(jì)貢獻(xiàn)率為68.35%。在第一主成分中，BL、CL和CW的影響最大，其負(fù)荷值分別為0.64、-0.83和0.89；第二主成分中作用最大的是FSL、SSL和SISL；第三主成分中作用最大的是CH（表3）。

表3 斑節(jié)對(duì)蝦7個(gè)性狀對(duì)3個(gè)主成分的特性向量及主成分貢獻(xiàn)率

2.3 4個(gè)群體7個(gè)形態(tài)性狀的判別分析

利用逐步判別法，對(duì)7個(gè)形態(tài)性狀進(jìn)行分析，并建立了4個(gè)種群的判別函數(shù)式：

式中，X1～X4分別代表CW、CH、FSL、SISL。

要判斷某尾蝦的種群歸屬，只需將該蝦7個(gè)形態(tài)參數(shù)測(cè)出并整理形成X1～X4，分別代入上述4個(gè)判別函數(shù)中，所得Y值最大的，則該蝦屬對(duì)應(yīng)種群。

4個(gè)群體斑節(jié)對(duì)蝦判別結(jié)果見表4，自交群體的準(zhǔn)確辨別率相對(duì)較高，其中NN的準(zhǔn)確辨別率最高為57.7%，F(xiàn)F準(zhǔn)確辨別率為36.4%，雜交群體FN準(zhǔn)確辨別率為33.2%，NF準(zhǔn)確辨別率為11.9%。

表4 4個(gè)群體斑節(jié)對(duì)蝦的判別結(jié)果

2.4 4個(gè)群體7個(gè)形態(tài)性狀的聚類分析

對(duì)4個(gè)斑節(jié)對(duì)蝦群體7個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析，結(jié)果（圖1）表明，4個(gè)群體斑節(jié)對(duì)蝦可以明顯聚為2大支：NN獨(dú)立聚為一支，F(xiàn)F與NF聚為一小支后與FN聚為一支。

圖1 4個(gè)群體斑節(jié)對(duì)蝦的形態(tài)聚類分析結(jié)果

3 討論

3.1 4個(gè)群體斑節(jié)對(duì)蝦的形態(tài)差異

在物種系統(tǒng)分類研究中，地理隔離一直被認(rèn)為是種及種下階元形成的重要因素。Sun等［7］對(duì)印度尼西亞、泰國、非洲、三亞4個(gè)地理群體斑節(jié)對(duì)蝦進(jìn)行形態(tài)學(xué)分析，結(jié)果顯示不同群體存在顯著的形態(tài)變化，認(rèn)為群體間形態(tài)特征存在差異是由地理因素造成的。孫苗苗等［24］運(yùn)用多元分析方法對(duì)斑節(jié)對(duì)蝦4個(gè)地理種群自交與雜交F1的形態(tài)特征進(jìn)行了分析，認(rèn)為雜交F1的性狀是繼承了其父母本的遺傳信息，因此親本的遺傳特性在F1的形態(tài)變化上起到了重要作用。

本研究方差分析結(jié)果顯示，兩個(gè)自交群體NN與FF除頭胸甲高、體長這兩個(gè)性狀外其他形態(tài)性狀存在顯著差異，說明這兩個(gè)群體間在形態(tài)特征上具有較大區(qū)別。這可能與這兩個(gè)自交群體NN與FF的初始親本有關(guān)。斑節(jié)對(duì)蝦海南1號(hào)初始親本源自我國海南三亞周邊3個(gè)自然群體及泰國南部（普吉島）自然群體，經(jīng)過多代選育獲得的新品種。斑節(jié)對(duì)蝦非洲品系初始親本源自非洲南部海域自然群體，經(jīng)過多代選育獲得的新品系。Sun等［7］研究表明，非洲自然群體與三亞、泰國自然群體的形態(tài)特征存在顯著差異。

3.2 斑節(jié)對(duì)蝦形態(tài)特征多元分析

主成分分析在形態(tài)分析中廣泛應(yīng)用，可以將多個(gè)彼此相關(guān)的指標(biāo)轉(zhuǎn)換為新的、個(gè)數(shù)較少且互相獨(dú)立或不相關(guān)的綜合指標(biāo)，便于統(tǒng)計(jì)分析［27］。研究表明，當(dāng)主成分分析累計(jì)貢獻(xiàn)率大于85%時(shí)，可以通過幾個(gè)相互獨(dú)立的因子來概括種群的形態(tài)差異［28］。本研究4個(gè)群體斑節(jié)對(duì)蝦獲得3個(gè)主成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率為68.35%，因此不能采用少數(shù)幾個(gè)方差貢獻(xiàn)率較大的因子來表現(xiàn)該4個(gè)群體的多個(gè)性狀。但是通過分析可知，斑節(jié)對(duì)蝦頭胸甲的形態(tài)特征對(duì)其整體的影響較大，在貢獻(xiàn)率較大的第一主成分中CL和CW的影響較大。

判別分析從7個(gè)特征性狀中篩選出有顯著貢獻(xiàn)的4個(gè)變量CW、CH、FSL、SISL，可見頭胸甲對(duì)斑節(jié)對(duì)蝦形態(tài)特征有較大的影響作用，進(jìn)一步證實(shí)了主成分分析的結(jié)果。4個(gè)群體的平均正確判別率為34.80%，處于較低水平。孫苗苗等［13］研究認(rèn)為親本的遺傳特性在子代的形態(tài)變化上起重要作用。在本研究中，通過兩個(gè)群體親本間的自交與雜交產(chǎn)生的4個(gè)群體，其誤判率較高。自交群體NN的正確辨別率（57.70%）顯著高于其他3個(gè)群體，形態(tài)聚類結(jié)果依然顯示其獨(dú)立聚為一支，因此推測(cè)斑節(jié)對(duì)蝦南海1號(hào)具有特有的形態(tài)特征，但這一結(jié)論需要進(jìn)一步驗(yàn)證。

［1］ 黃忠，江世貴，林黑著，等.5個(gè)斑節(jié)對(duì)蝦半同胞家系生長、消化及免疫的比較［J］.海洋漁業(yè)，2014（2）：163-169.

［2］ 姜松，楊其彬，黃建華，等.蛋白水平對(duì)不同斑節(jié)對(duì)蝦家系生長與消化酶活性的影響［J］.海洋漁業(yè)，2013（1）：86-94.

［3］ 黃建華，李永，楊其彬，等.斑節(jié)對(duì)蝦家系氨氮耐受性的比較［J］.南方水產(chǎn)科學(xué)，2012（6）：37-43.

［4］ 孫苗苗，黃建華，楊其彬，等.13個(gè)斑節(jié)對(duì)蝦家系的生長及抗氨氮特性比較［J］.上海海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，2011（4）：510-516.

［5］ 王專偉，黃建華，楊其彬，等.15個(gè)斑節(jié)對(duì)蝦家系生長及抗白斑病毒分析［J］.海洋科學(xué)進(jìn)展，2011（4）：521-528.

［6］ 全國水產(chǎn)技術(shù)推廣總站.2010 水產(chǎn)新品種推廣指南［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2011：178-205.

［7］ Sun M M，Huang J H，Jiang S G，et al.Estimates of heritability and genetic correlations for growthrelated traits in the tiger prawn Penaeus monodon［J］.Aquaculture Research，2013，doi：10.111/ are.12290.

［8］ Tidu C，Sardá R，Pinna M，et al.Morphometric relationships of the European spiny lobster Palinurus elephas from northwestern Sardinia［J］.Fisheries Research，2004，69（3）：371-379.

［9］ Konan K M，Adepo-Gourene A B，Ouattara A，et al.Morphometric variation among male populations of freshwater shrimp Macrobrachium vollenhovenii Herklots，1851 from C?te d’Ivoire Rivers［J］.Fisheries Research，2010，103（1-3）：1-8.

［10］ Thomas H，Clay D.Morphometric and meristic differences between shallow and deep-water populations of white hake（Urophycis tenuis）in the southern Gulf of St Lawrence［J］.Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences，1998，55（10）：2274～2282.

［11］ Ferrito V，Mannino M C，Pappalardo A M，et al.Morphological variation among populations of Aphanius fasciatus Nardo，1827（Teleostei，Cyprinodontidae）from the Mediterranean［J］.Fish Biology，2007，70（1）：1-20.

［12］ Anvarifar H，Khyabani A，F(xiàn)arahmand H，et al.Detection of morphometric differentiation between isolated up- and downstream populations of Siah Mahi（Capoeta capoeta gracilis）（Pisces：Cyprinidae）in the Tajan River（Iran）［J］.Hydrobiologia，2011，673（1）：41.

［13］ Begg G A，Waldman J R．An holistic approach to fish stock identification［J］．Fisheries Research，1999，43（1-3）：35-44．

［14］ Pinheiro A，Teixeir C M，Rego A L．Genetic and morpholcal variation of Solca lascaris（Risso，1810）along the Portuguese coast［J］．Fisheries Research，2005，73（1-2）：67-78．

［15］ 李冰，柴學(xué)森，張成鋒，等.建鯉和黑龍江野鯉自交和正反交F1形態(tài)差異分析［J］.中國水產(chǎn)科學(xué)，2014，21（1）：59-66.

［16］ 康偉，吳廉，劉金生，等.圖們江水系絨螯蟹的形態(tài)差異與遺傳混雜［J］.中國水產(chǎn)科學(xué)，2016，23（3）：555-564.

［17］ 張萌，白俊，金輝，等.不同地理群體的克氏原螯蝦形態(tài)差異多元分析［J］.南昌大學(xué)學(xué)報(bào)（理科版），2016，40（2）：188-196.

［18］ 王志錚，祝本強(qiáng)，任夙藝，等.日本囊對(duì)蝦（Marsupenaeus japonicus）秋繁同生群仔蝦不同耐干露性能群體間的形態(tài)表型差異［J］.海洋與湖沼，2016，47（3）：673-680.

［19］ 鄭友，胡火根，唐建清，等.不同水域克氏原螯蝦群體的形態(tài)差異分析［J］.南昌大學(xué)學(xué)報(bào)（理科版），2014，38（1）：96-102.

［20］ 農(nóng)瑩，楊明柳，邢永澤，等.紅樹蜆與歪紅樹蜆形態(tài)差異分析［J］.廣西科學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，31（4）：268-272.

［21］ 李朝霞，李健，王清印，等.中國對(duì)蝦“黃海1號(hào)”選育群體與野生群體的形態(tài)特征比較［J］.中國水產(chǎn)科學(xué)，2006，13（3）：384-388.

［22］ 郭惠，陳立僑，楊國梁，等.不同羅氏沼蝦種群形態(tài)差異的比較研究［J］.中國水產(chǎn)科學(xué)，2006，13（4）：531-535.

［23］ 趙曉勤，倪娟，陳立僑，等.日本沼蝦4種群的形態(tài)差異分析［J］.中國水產(chǎn)科學(xué)，2006，13（2）：224-229.

［24］ 孫苗苗，黃建華，楊其彬，等.斑節(jié)對(duì)蝦4 個(gè)地理種群自交與雜交F1的形態(tài)特征分析［J］.水產(chǎn)學(xué)報(bào)，2012，36（10）：1512-1519.

［25］ Hurlbut T，Clay D.Morphometric and meristic differences between shallow and deep-water populations of white hake（Urophycis tenuis）in the southern Gulf of St Lawrence.Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences，1998，55，2274-2282.

［26］ Chryssa A，Roman L，Ioannis D L.Biometric analysis of lacustrine and riverine populations of Palemonetes antennarius（H.Milne-Edwards，1837）（Crustacea，Decapoda，Palaemonidae）from north-western Greece.Limnologica，2009，39：244-254.

［27］ 張堯庭，方開秦.多元統(tǒng)計(jì)分析引論［M］．北京：科學(xué)出版社，1982：393- 401．

［28］ Veasey E A，Schammass E A，Vencovsky R，et al．Germplasm characterization of Sesbania accessions based on multivariate analysis［J］．Genetic Resources and Crop Evolution，2001，48（1）：79-90．

（責(zé)任編輯 崔建勛）

Morphological variance analysis of inbred and hybrid offsprings of African strain and“Nanhai No.1”of Penaeus monodon

CAI Yun-chuan1，JIANG Shi-gui2，SUN Miao-miao3，HUANG Jian-hua2，YANG Qi-bin2，JIANG Song2，YANG Li-shi2，QIU Li-hua2，ZHOU Fa-lin2
（1.Guangdong Ocean and Fishery Technology Extension Center，Guangzhou 510220，China；
2.Key Lab.of South China Sea Fishery Resources Exploitation & Utilization，Ministry of Agriculture/ South China Sea Fisheries Research Institute，Chinese Academy of Fishery Sciences，Guangzhou 510300，China；
3.Lianyungang Marine and Fishery Sciences Research Institution，Lianyungang 222044，China）

Three muhivariation analysis methods（principal component analysis，discriminant analysis and cluster analysis）were used to investigate the morphological variations among two inbreds（NN and FF）and two corresponding hybrids（NF and FN）in Penaeus monodon from two populations of African strain and “Nanhai No.1” based on seven morphological indexes.In the principal component analysis，three principal components were constructed，and the cumulative contributory ratio was 68.35%.The discriminant analysis indicated that the discriminant accuracy of inbreds populations was higher than that of hybrid populations.The cluster analysis revealed that two major groups were observed for the four populations.The first group was NN，and the second group was FF，NF and FN.

Penaeus monodon；selfing；hybridize；morphological characteristics；multivariation analysis

S911；S968.22

A

1004-874X（2016）12-0102-06

10.16768/j.issn.1004-874X.2016.12.018

2016-09-22

國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-47）；廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2014B020202003）；廣東省海洋漁業(yè)科技與產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)（A201501A06，B201500B05）；深圳市生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)資金現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物產(chǎn)業(yè)推廣扶持計(jì)劃項(xiàng)目（NYSW201400331010053t）

蔡云川（1977-），男，碩士，高級(jí)工程師，E-mail：caiyc77@163.com

周發(fā)林（1975-），男，博士，副研究員，E-mail：zhoufalin@aliyun.com

蔡云川，江世貴，孫苗苗，等.斑節(jié)對(duì)蝦南海1號(hào)和非洲品系自交、雜交群體的形態(tài)差異分析［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，43（12）：102-107.