三個不同品系中華鱉形態(tài)差異分析

梁宏偉，曹力歡，李 翔，童苗苗，蔣業(yè)林，李 忠，羅相忠，鄒桂偉

(1.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院長江水產(chǎn)研究所，武漢 430223；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，武漢 430223；3.安徽省喜佳農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，安徽蚌埠 233700；4.安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水產(chǎn)研究所，合肥 230031)

三個不同品系中華鱉形態(tài)差異分析

梁宏偉1,2，曹力歡1,2，李 翔3，童苗苗1，蔣業(yè)林4，李 忠1，羅相忠1，鄒桂偉1

(1.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院長江水產(chǎn)研究所，武漢 430223；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，武漢 430223；3.安徽省喜佳農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，安徽蚌埠 233700；4.安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水產(chǎn)研究所，合肥 230031)

通過測量中華鱉(Pelodiscussinensis)淮河品系(3齡)、黃河品系(8月齡)和日本品系(8月齡)的10項形態(tài)參數(shù)，對不同品系和性別的形態(tài)差異進(jìn)行分析。主成分分析表明，3個品系4個主成分的累計貢獻(xiàn)率為80.5%，其中第1主成分是中華鱉的體型因子，貢獻(xiàn)率最大，3個品系的形態(tài)差異主要體現(xiàn)在體型上。通過逐步判別法建立了3個品系的判別函數(shù)，淮河、黃河和日本品系的判別準(zhǔn)確率分別為91.7%、75.0%和73.8%，淮河鱉的形態(tài)與其他品系的中華鱉存在較大的差異。3個品系中不同性別的判別分析顯示，淮河品系中華鱉雌雄判別準(zhǔn)確率也較高，綜合判別率為88.3%，判別效果最好，建立的判別函數(shù)可初步用于不同品系不同性別中華鱉的鑒定。中華鱉形態(tài)特征的差異分析為今后中華鱉種質(zhì)資源鑒定和新品種(系)的選育提供了參考依據(jù)。

中華鱉(Pelodiscussinensis)；形態(tài)差異；主成分分析；判別分析

中華鱉(Pelodiscussinensis)屬爬行綱、龜鱉目、鱉科、鱉屬，俗稱甲魚、水魚、團魚。在世界范圍內(nèi)，鱉主要分布于亞洲、非洲及北美，在亞洲主要分布于中國、俄羅斯東部、朝鮮、越南和日本[1,2]。在中國分布范圍廣泛，除西藏、青海及新疆外各省市、自治區(qū)均有分布，常見于長江流域和華南地區(qū)[1,3]。我國鱉種主要有中華鱉、山瑞鱉、砂鱉和斑鱉，其中山瑞鱉和斑鱉已經(jīng)被列為保護動物，而養(yǎng)殖鱉種主要是中華鱉。由于我國幅員遼闊，氣候差異大，因而不同地域之間形成了各自的中華鱉地理品系，如黃河品系、淮河品系、鄱陽湖品系、洞庭湖品系、臺灣品系、崇明品系和太湖品系等，在外形和生產(chǎn)性能上也存在一定的差異，其中黃河品系生長速度最快，淮河鱉次之，太湖品系最慢[2,4]。近些年來，中華鱉養(yǎng)殖業(yè)得到較快發(fā)展，養(yǎng)殖產(chǎn)量在2015年已經(jīng)達(dá)到34.2萬噸[5]，然而養(yǎng)殖企業(yè)(戶)頻繁引種現(xiàn)象極為普遍，加之缺乏科學(xué)的引種指導(dǎo)，造成了一些種群的混雜和優(yōu)良種質(zhì)特性的退化(如生長速度減慢、群體整齊度降低和畸形率增加等)[6]。

對于種質(zhì)資源鑒定最為簡單直觀的就是外部形態(tài)特征鑒別。中華鱉黃河品系背部呈土黃色，體大裙邊寬，生長和繁殖性能好；日本品系生長速度快，在浙江地區(qū)養(yǎng)殖效果良好；淮河品系背部呈土黃色，主要分布在安徽淮河流域兩岸，以安徽蚌埠周邊區(qū)域為代表，作為優(yōu)良的地方種質(zhì)資源越來越受到重視，目前該地方種的新品(系)種選育已經(jīng)列入安徽省重大科技攻關(guān)項目[2,7,8]。目前對于不同品系之間中華鱉形態(tài)特征上的差異僅有外部形態(tài)和體色等描述，對于不同性別中華鱉的鑒定只有在出現(xiàn)明顯異形特征時通過外部形態(tài)進(jìn)行判別(早期個體的判別準(zhǔn)確性差)，或者在早期通過解剖、制作組織切片觀察的方法進(jìn)行鑒定。為了更加深入了解中華鱉淮河品系、黃河品系和日本品系以及雌雄性別之間的形態(tài)特征差異，本文旨在通過對3個品系的形態(tài)差異進(jìn)行比較分析，為今后中華鱉新品種(系)的選育提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

本試驗所采用的中華鱉淮河品系(簡稱淮河鱉)、黃河品系(簡稱黃河鱉)和日本品系(簡稱日本鱉)均采集自安徽省喜佳農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司?；春喻M為池塘養(yǎng)殖的3齡的中華鱉，黃河鱉和日本鱉均為溫室養(yǎng)殖的8月齡中華鱉。雌雄性別通過外部形態(tài)特征和解剖觀察性腺來確定，年齡均為生物學(xué)年齡。樣本信息見表1。

表1 3個不同品系中華鱉樣本信息Tab.1 Samples information of three strains of P.sinensis

1.2 形態(tài)學(xué)測量

本研究中共對3個品系中華鱉的11項指標(biāo)進(jìn)行了測定，包括體重(Body weight,BW)、背甲長(Carapace length,CL)、背甲寬(Carapace width,CW)、腹甲長(Plastron length,PL)、腹甲寬(Plastron width,PW)、體高(Shell height,SH)、吻長(Snout length,SL)、吻突長(Protuberant snout length,PSL)、眼間距(Interorbital distance,ID)、吻突寬(Protuberant snout width,PSW)和后側(cè)裙邊寬(Back apron width,BAW)。體重采用電子天平進(jìn)行測量(精確度為0.01g)，形態(tài)學(xué)測量方法參考中華鱉國家標(biāo)準(zhǔn)(GB21044-2007)，采用游標(biāo)卡尺(精確度為0.1 mm)進(jìn)行測量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

1.3.1 主成分分析

由于不同規(guī)格個體對中華鱉參數(shù)值的分析會造成一定的影響，在主成分分析前，利用SPSS 22.0軟件對3個品系的形態(tài)參數(shù)進(jìn)行正態(tài)分布檢驗，然后將測得的各項參數(shù)數(shù)值分別除以對應(yīng)的背甲長作為度量值予以校正，從而消除不同規(guī)格造成的影響。最后采用SPSS軟件對3個品系中華鱉的形態(tài)特征數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，得到各主成分特征值和貢獻(xiàn)率及主成分載荷值。

1.3.2 判別分析

使用SPSS 22.0軟件通過逐步判別法建立3個品系的判別函數(shù)和各品系雌雄群體的判別函數(shù)，據(jù)此對所有樣本進(jìn)行判別。判別準(zhǔn)確率=判別正確的個體數(shù)/實測個體數(shù)×100%。

2 結(jié)果

2.1 性狀參數(shù)測定

正態(tài)性檢驗表明，中華鱉各品系形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)均符合正態(tài)分布。校正后的淮河鱉、黃河鱉和日本鱉雌雄群體各性狀參數(shù)列于表2，從形態(tài)參數(shù)上看，3個品系中華鱉均表現(xiàn)出雌性背甲寬/背甲長(CW/CL)、腹甲長/背甲長(PL/CL)和腹甲寬/背甲長(PW/CL)略大于雄性，在體型特征上存在差異。

表2 不同品系中華鱉各性狀參數(shù)Tab.2 Appearance parameters of different stains of P.sinensis

2.1 主成分分析

對3個不同品系中華鱉的性狀參數(shù)進(jìn)行主成分分析，共獲得4個主成分， 9個性狀參數(shù)入選主成分的特征向量、性狀特征值和累計貢獻(xiàn)率見表3和表4。4個主成分的累計貢獻(xiàn)率為80.5%，利用這些進(jìn)行主成分分析能基本上反映所隱含的信息。第一主成分的特征根為3.93，方差貢獻(xiàn)率為43.65%，

表3 中華鱉的主成分的特征向量Tab.3 Principal eigenvector of P.sinensis

其主要作用的是背甲寬和腹甲寬，反映了中華鱉的體型特征，可以稱之為體型因子；第二主成分的特征根為1.29，方差貢獻(xiàn)率為14.35%，其主要作用的是體高，反映了中華鱉的高度特征；第三主成分反映的是裙邊的特征；第四主成分主要反映的是鱉的眼間距(方差貢獻(xiàn)率為10.81%)，稱為眼部特征。淮河鱉的第一主成分的貢獻(xiàn)率(51.47%)高于黃河鱉(35.32%)和日本鱉(33.68%)。

表4 中華鱉的特征值和累計貢獻(xiàn)率Tab.4 Eigen and cumulative contribution rate of 3 strains of P.sinensis

2.3 判別分析

通過逐步判別分析，從9個性狀比值中篩選出對中華鱉日本品系、黃河品系、淮河品系有顯著貢獻(xiàn)的6個變量：體高/背甲長(SH/CL)、腹甲長/背甲長(PL/CL)、腹甲寬/背甲長(PW/CL)、后側(cè)裙邊寬/背甲長(BAW/CL)、吻突長/背甲長(PSL/CL)和眼間距/背甲長(ID/CL)，當(dāng)判別函數(shù)含有這6個變量時，顯著性檢驗結(jié)果Wilks’λ=0.571，P<0.000 1，說明利用6個變量建立的判別函數(shù)判別效果良好，具有極顯著的意義。建立的判別函數(shù)如下：

表5 3個不同品系中華鱉的特征值和累計貢獻(xiàn)率Tab.5 Eigen and cumulative contribution rate of 3 strains of P.sinensis

日本鱉=107.258 SH/CL+402.467 PL/CL+331.876 PW/CL+898.177 BAW/CL+193.996 PSL/CL+1 038.329 ID/CL-408.220；

黃河鱉=130.213 SH/CL+409.273 PL/CL+332.399 PW/CL+936.088 BAW/CL+5.955 PSL/CL+878.982 ID/CL-410.715；

淮河鱉=201.836 SH/CL+449.470 PL/CL+225.815 PW/CL+1 033.609 BAW/CL-126.280 PSL/CL+905.365 ID/CL-385.350

將中華鱉3個品系的6個形態(tài)比例的數(shù)值分別帶入判別函數(shù)，得到的判別結(jié)果見表6。當(dāng)判斷個體中華鱉所屬種群時，將所測數(shù)據(jù)校正后帶入判別函數(shù)，以函數(shù)值最大的判別函數(shù)所對應(yīng)的群體作為該個體所屬類群?；春喻M、黃河鱉和日本鱉的判別準(zhǔn)確率分別為91.7%、75.0%和73.8%?；春喻M和日本鱉之間的錯判率小，在淮河鱉的判別中，沒有錯判為日本鱉，在日本鱉的判別中也僅有1個個體錯判為淮河鱉。

為了進(jìn)一步分析不同品系中華鱉雌雄個體之間的形態(tài)差異，分別對淮河鱉、黃河鱉和日本鱉的雌雄群體進(jìn)行判別分析，得到腹甲長/背甲長(PL/CL)、后側(cè)裙邊寬/背甲長(BAW/CL)、吻突寬/背甲長(PSL/CL)、吻長/背甲長(SL/CL)、眼間距/背甲長(ID/CL)、體高/背甲長(SH/CL)6個顯著貢獻(xiàn)變量，從而得到判別函數(shù)為：

淮河鱉(♀)= 358.265 PL/CL+351.311 BAW/CL-9.784 PSL/CL+428.358 SL/CL+720.919 ID/CL-206.049；

表6 中華鱉3個品系的判別結(jié)果Tab.6 Discrimination among 3 strains of P.sinensis

黃河鱉(♀)= 1 152.383 PL/CL+189.629 PSL/CL+463.273 SH/CL-555.748；

日本鱉(♀)=2 084.582 PSL/CL+ 942.040 SH/CL+567.052 ID/CL-199.184；

淮河鱉和黃河鱉雌雄初始判別準(zhǔn)確率分別與其交叉驗證準(zhǔn)確率一致(表7)，淮河鱉雌性判別準(zhǔn)確率(90.0%)高于雄性(87.6%)，黃河鱉雌性判別準(zhǔn)確率(77.5%)低于雄性(90.0%)，而日本鱉雌雄性別的初始判別是判別準(zhǔn)確率一致，均為80.0%，在交叉驗證的情況下其判別準(zhǔn)確率也基本相當(dāng)。

3 討論

主成分分析是解決多變量高維復(fù)雜系統(tǒng)的一種較為常見的多元統(tǒng)計方法，其主要是通過降維技術(shù)在盡可能少損失原有信息的前提下，將有一定相關(guān)性的多個觀測指標(biāo)簡化為少數(shù)的幾個綜合因子，從而更好地反映數(shù)據(jù)特征[9,10]。該分析方法已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在水產(chǎn)動物的形態(tài)特征分析方面，并在不同群體或水系水生動物的形態(tài)特征分析方面得到良好的應(yīng)用[11-13]。在中華鱉上，劉陽等[14]曾對中華鱉5個不同群體的形態(tài)學(xué)特征進(jìn)行主成分分析，第一主成分反映中華鱉的整個形態(tài)變化，第二主成分反映背部、裙邊和尾部的形態(tài)變化。本研究對3個中華鱉品系的9個性狀比值進(jìn)行主成分分析，獲得4個主成分，累計貢獻(xiàn)率達(dá)80.51%，能較好反映所測中華鱉的形態(tài)性狀信息，其中第一主成分方差貢獻(xiàn)率為43.65%，反映了中華鱉的體型特征，且包含的淮河品系信息較黃河品系和日本品系信息更為豐富，因此3個品系的形態(tài)差異主要體現(xiàn)在體型因子上。

表7 3個品系中華鱉不同性別判別分析結(jié)果Tab.7 Discrimination of different gender among 3 stains of P.sinensis

科研人員通常希望能夠獲得盡可能多的生物學(xué)數(shù)據(jù)用于科研研究，然而性狀之間并非完全獨立，往往彼此相關(guān)、互為影響。判別分析就是通過選擇相互獨立的參數(shù)來建立判別函數(shù)，不僅使判別函數(shù)的形式較為簡便，而且也可以獲得更好的判別效果[15]。有大量的研究表明，利用判別分析對于水生動物進(jìn)行綜合判別可以取得良好的結(jié)果，在不同珠江卷口魚、小黃魚群體、長豐鰱和選育的四倍體異育銀鯽(新品種名稱：長豐鯽)等方面都獲得了良好的判別效果[16-19]。在中華鱉上，李思發(fā)等[20]對我國華東地區(qū)的紹興、南京、巢湖和青島4個群體的幼鱉和成鱉的產(chǎn)地進(jìn)行了判別分析，結(jié)果表明對幼鱉群體的判別準(zhǔn)確率較高(80%以上)，而對于成鱉的判別準(zhǔn)確率較差。劉陽等[14]利用9個判別貢獻(xiàn)較大的參數(shù)建立了5個不同群體中華鱉的判別函數(shù)，判別準(zhǔn)確率介于61.7%～89.5%之間，5個群體被分為兩大支。本研究成功建立了淮河品系、黃河品系和日本品系中華鱉的判別函數(shù)，其綜合判別準(zhǔn)確率為79.1%，能夠初步用于3個品系中華鱉的鑒定，特別是能有效區(qū)分中華鱉淮河品系和日本品系。三個品系中淮河鱉的判別準(zhǔn)確率最高，也表明淮河鱉與其他兩個品系的形態(tài)差異更為明顯，相比較而言，黃河鱉與日本鱉的形態(tài)特征差異較小。

在許多水生動物中，雌雄個體在形態(tài)或生長上都存在一定的差異，一些種類表現(xiàn)出雌性生長速度快于雄性(如，半滑舌鰨和牙鲆)，一些種類表現(xiàn)出雄性快于雌性(如，尼羅羅非魚和黃顙魚)。中華鱉屬于雄性個體生長速度快于雌性個體的水生動物，在生產(chǎn)實踐中雄性苗種的養(yǎng)殖更受歡迎，全雄或高雄性中華鱉的選育已經(jīng)成為了重要的研究課題。因此，中華鱉早期性別鑒定對于中華鱉的選育具有非常重要的意義。對于中華鱉雌雄個體的鑒別，目前通常以尾的長短作為第一辨別特征，雌性個體尾短，尾端不或很少自然伸出裙邊外；雄性個體尾長，能夠自然伸出裙邊。但是這一性別鑒定方法存在一定的不足，對于尾部特征不明顯的個體或者幼鱉鑒定效果較差，特別是對于規(guī)格較小的幼鱉的判別準(zhǔn)確性差，甚至在中華鱉苗種早期無法進(jìn)行準(zhǔn)確的性別鑒定，給科學(xué)研究帶來了一定的困難。在銀色鰻和金錢魚等魚類中成功建立了雌雄判別函數(shù)，雌雄判別率分別達(dá)到85.96%和88.5%，建立判別函數(shù)用以性別鑒定是可行的[21,22]。本研究建立了中華鱉淮河品系、黃河品系和日本品系雌雄判別函數(shù)，對于淮河品系中華鱉性別判別準(zhǔn)確率較高，黃河品系雄性判別準(zhǔn)確率也比較高，而日本品系中華鱉雌雄性別判別準(zhǔn)確率相對較低。雖然建立的判別模型具有較好的判別效果，但是由于本研究中測定的生物學(xué)性狀有限且采用的樣本個體規(guī)格相對較大，因而在今后的科研工作中應(yīng)盡可能采集更多的性狀特征用于不同性別的判別分析，以期獲得更好的判別效果；另外，本試驗中建立的判別函數(shù)對于規(guī)格較小個體的性別判別效果還有待于進(jìn)一步的驗證研究。

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(責(zé)任編輯：張瀟峮)

Morphological differences analysis of three strains ofPelodiscussinensis

LIANG Hong-wei1,2,CAO Li-huan1,2,LI Xiang3,TONG Miao-miao1,JIANG Ye-lin4,LI Zhong1,LUO Xiang-zhong1,ZOU Gui-wei1

(1.YangtzeRiverFisheriesResearchInstitute,ChineseAcademyofFisherySciences,Wuhan430223,China;2.CollegeofFisheries,HuazhongAgriculturalUniversity,Wuhan430223,China;3.AnhuiXijiaAgriculturalDevelopmentCo.Ltd,Bengbu,Anhui,233700,China;4.FisheriesResearchInstitute,AnhuiAcademyofAgriculturalSciences,Hefei,230031,China)

To identify the morphological traits difference ofPelodiscussinensis,the data based on morphological traits of Huaihe (3-year-old),Yellow River (8-month-old) and Japanese (8-month-old) strains were collected and analyzed using principal component and discriminant analysis.The results showed that the cumulative contribution rate of four principal components of 3 strains accounted for 80.5%.These principal components may reflect effectively the body traits information of Huaihe,Yellow River and Japanese strains ofP.sinensis.The first principal components were named the body form factor which cumulative contribution was highest.The information contained of first principal component in Huaihe strain was more than that of Yellow River and Japanese ones.The differences among 3 strains were mainly focused on the body form.The discriminant function among 3 strains were established using discriminant analysis.The accuracy of Huaihe,Yellow River and Japanese strains were 91.7%,75.0% and 73.8%,respectively.The morphological of Huaihe strain was different to the other strains.Meantime,discriminant analysis showed that the accuracy between female and male of three strains were high.The discriminant accuracy of Huaihe strain is highest among 3 strains (88.3%).Results revealed that the discriminant function is feasible to distinguish different strains and gender of Huaihe,Yellow river and Japanese strains.This study will provide basic data for identification and breeding ofP.sinensis.

Pelodiscussinensis;morphological difference;principal component analysis;discriminant analysis

2017-02-08；

2017-05-21

中國水產(chǎn)科學(xué)研究院基本科研業(yè)務(wù)費(2016JBF0101)；安徽省科技重大專項“中華鱉(淮河)品系地方良種選育關(guān)鍵技術(shù)研究”(16030701065)

梁宏偉(1978-)，男，博士，副研究員，從事水產(chǎn)動物遺傳育種研究。E-mail: lianghw@yfi.ac.cn

鄒桂偉。E-mail: zougw@yfi.ac.cn

S966.5

A

1000-6907-(2017)04-0091-06