野生和養(yǎng)殖三疣梭子蟹雌蟹形態(tài)學(xué)的比較研究

鄭寬寬，何 杰，蘇志星，王緒杰，羅佶龍，許文軍

(1.浙江海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，浙江舟山 316022；2.浙江海洋大學(xué)海洋與漁業(yè)研究所，浙江省海洋水產(chǎn)研究所，浙江省海水增養(yǎng)殖重點實驗室，浙江舟山 316021）

野生和養(yǎng)殖三疣梭子蟹雌蟹形態(tài)學(xué)的比較研究

鄭寬寬1,2，何 杰2，蘇志星1,2，王緒杰2，羅佶龍2，許文軍1,2

(1.浙江海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，浙江舟山 316022；2.浙江海洋大學(xué)海洋與漁業(yè)研究所，浙江省海洋水產(chǎn)研究所，浙江省海水增養(yǎng)殖重點實驗室，浙江舟山 316021）

隨機選取30只野生和養(yǎng)殖雌性三疣梭子蟹作為實驗材料，采用主成分分析和判別分析方法研究兩者形態(tài)學(xué)性狀之間的差異。結(jié)果表明：在所涉及的18個形態(tài)學(xué)性狀參數(shù)中，有9個形態(tài)學(xué)比例參數(shù)存在顯著差異（P＜0.05），其中4個存在極顯著差異（P＜0.01）；經(jīng)主成分分析，提取到的5個特征值均大于1，累計方差貢獻(xiàn)率為66.563%。其中PC1的貢獻(xiàn)率遠(yuǎn)高于其它主成分，PC1有10個主要影響變量構(gòu)成；經(jīng)逐步判別分析，從18個比例參數(shù)中挑選出2個判別貢獻(xiàn)較大的變量（A2/L2，C2/L2），建立判別方程，綜合判別準(zhǔn)確率為86.3%，因此可以根據(jù)兩者形態(tài)學(xué)差異和判別方程來鑒別兩種蟹的來源。

三疣梭子蟹；形態(tài)學(xué)；主成分分析；判別方程

形態(tài)作為生物的表型信息，它既是生物外觀表型等宏觀生物學(xué)指標(biāo)的集中反映，也是生物生理狀況及其生存對策的外在體現(xiàn)[1-2]。目前，形態(tài)學(xué)研究作為一種直觀方便和簡單實用的技術(shù)手段，已廣泛應(yīng)用于動物的種群與產(chǎn)地鑒別[3]、種質(zhì)鑒定[4]以及良種選育[5]等領(lǐng)域。

三疣梭子蟹Portunus trituberculatus是我國重要的海捕水產(chǎn)動物，同時也是我國主要的海水養(yǎng)殖品種。國內(nèi)外已對野生（海捕）和養(yǎng)殖三疣梭子蟹的遺傳多樣性[6]、體質(zhì)狀況[7]、營養(yǎng)品質(zhì)[8]、繁殖力[9]以及病原攜帶情況[10]進(jìn)行了較為廣泛的比較研究，為合理開發(fā)利用野生資源，提高三疣梭子蟹養(yǎng)殖水平提供了科學(xué)的基礎(chǔ)資料。但是，迄今為止尚未見有關(guān)野生和養(yǎng)殖三疣梭子蟹形態(tài)差異的相關(guān)報道。鑒于此，本研究將借助主成分分析、判別分析等方法開展野生和養(yǎng)殖三疣梭子蟹雌蟹的形態(tài)學(xué)比較，研究結(jié)果不僅為消費市場提供鑒別實踐參考，且為進(jìn)一步探究三疣梭子蟹在野生和養(yǎng)殖條件下的生理生態(tài)特征及生存對策提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

本研究所用的野生梭子蟹群體為2016年11月21日于舟山嵊泗附近海域捕獲的活體梭子蟹；池塘養(yǎng)殖梭子蟹為2016年4月25日從舟山嵊泗附近海域捕獲的抱卵蟹經(jīng)浙江省海洋水產(chǎn)研究所試驗場土池繁養(yǎng)后獲得的子一代成體，采樣時間為2017年1月10日，兩群體梭子蟹甲殼長和寬見表1。

表1 野生和養(yǎng)殖三疣梭子蟹雌蟹的甲殼長和甲殼寬Tab.1 The carapace length and carapace width of the wild-caught and pond-reared adult P.trituberculatus females

1.2 形態(tài)學(xué)測量方法

參考董志國等[11]方法，選取三疣梭子蟹頭胸甲、螯肢、步足等部位的36個測量點（圖1），使用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測量（精度為0.01 mm），測量參數(shù)為19個可量性狀，共得到1140個形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)。

1.3 形態(tài)差異分析

為校正由于樣本規(guī)格差異對形態(tài)學(xué)特征值的影響，將每只梭子蟹的所有形態(tài)特征值分別除以它的體長值（L2）進(jìn)行校正[12]，下文中的特征值均是使用SPSS17.0軟件進(jìn)行校正后的值。

1.3 .1主成分分析

根據(jù)所有實驗樣本的形質(zhì)評價指標(biāo)值進(jìn)行主成分分析，其中主成分分析以特征值大于1且累計貢獻(xiàn)率大于65%為原則，確定主成分（PC）的提取個數(shù)。

1.3 .2判別分析

利用形態(tài)特征對野生和養(yǎng)殖三疣梭子蟹雌蟹進(jìn)行判別分析，建立判別公式。利用判別公式隨機判斷野生和養(yǎng)殖雌蟹各40只，然后統(tǒng)計判別準(zhǔn)確率，計算公式為：

判別準(zhǔn)確率P1（%）=判別正確的數(shù)目/實測數(shù)目×100

判別準(zhǔn)確率P2（%）=判別正確的數(shù)目/判別數(shù)目×100

圖1 三疣梭子蟹雌蟹形態(tài)學(xué)測量點位置圖Fig.1 Landmark points for morphological measurements of P.trituberculatus females

其中，Ai為第i個種群判別正確的三疣梭子蟹數(shù)目，Bi為第i個種群實際判別的三疣梭子蟹數(shù)目，k為種群數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS17.0軟件對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，所有數(shù)據(jù)均采用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（means±SD）表示，采用Levene檢驗，取P＜0.05為差異顯著，P＜0.01為差異極顯著。

2 結(jié)果分析

2.1 野生和養(yǎng)殖三疣梭子蟹雌蟹重要形態(tài)特征比較

由表2可見，野生和養(yǎng)殖雌蟹的形態(tài)差異較大，所測18個形態(tài)學(xué)比例參數(shù)中，有9個存在顯著差異（P＜0.05），包括 A2/L2，A3/L2，A5/L2，A6/L2，B1/L2，C2/L2，C3/L2，L1/L2，F(xiàn)4/L2，而且除 A2/L2 外，其它 8 個形態(tài)學(xué)比例參數(shù)均表現(xiàn)為野生雌蟹顯著大于養(yǎng)殖雌蟹（P＜0.05），其中有4個形態(tài)學(xué)比例參數(shù)存在極顯著差異（P＜0.01），包括 A2/L2，C2/L2，C3/L2，F(xiàn)4/L2；兩群體間其它 9 個形態(tài)學(xué)比例參數(shù)無顯著差異，但總體表現(xiàn)出野生雌蟹的比例參數(shù)值均大于等于養(yǎng)殖雌蟹的規(guī)律（P＞0.05）。

表2 野生和養(yǎng)殖三疣梭子蟹雌蟹的形態(tài)特征比較Tab.2 The comparision of morphological indices of wild-caught and pond-reared adult P.trituberculatus females

2.2 主成分分析

經(jīng)Bartlett球形檢驗和KMO適合度檢驗，發(fā)現(xiàn)形態(tài)學(xué)比例參數(shù)相關(guān)系數(shù)矩陣與單位陣有極顯著差異（P＜0.01）且適合度尚可（KMO=0.548＞0.500），表明本實驗研究所涉及的形態(tài)學(xué)比例參數(shù)適合做主成分分析。由表3可見，各主成分總方差的貢獻(xiàn)率分別為PC1=27.585%，PC2=16.322%，PC3=9.705%，PC4=6.753%，PC5=6.197%，顯然可以看出PC1的方差貢獻(xiàn)率遠(yuǎn)高于其它主成分。5個主成分的特征值均大于1，5個主成分的累計貢獻(xiàn)率為66.563%，說明利用幾個相互獨立的因子，可以概括野生和養(yǎng)殖雌蟹之間的形態(tài)差異（表3）。將載荷絕對值P＞0.5的變量確定為主要影響變量，PC1的15個正相關(guān)變量中，其中有10個為主要影響變量；3個負(fù)相關(guān)變量中，沒有主要影響變量。主成分PC2-PC5中載荷絕對值P＞0.5的主要影響變量的個數(shù)均遠(yuǎn)少于主成分PC1，呈現(xiàn)出各主成分主要影響變量個數(shù)及特征值的大小隨著方差貢獻(xiàn)率遞減而遞減的趨勢，且所有載荷絕對值達(dá)到0.627以上的主要影響變量存在于PC1中最多，故而，PC1在進(jìn)行野生和養(yǎng)殖雌蟹的區(qū)分上發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

表3 野生和養(yǎng)殖三疣梭子蟹雌蟹的形態(tài)特征指標(biāo)主成分分析Tab.3 The principal component analysis of morphological indices of wild-caught and pond-reared adult P.trituberculatus females

圖2為PC1與PC2、PC3、PC4、PC5之間得分的散布圖，結(jié)果顯示，野生和養(yǎng)殖雌蟹沿著FAC1軸自左向右雖分別集中于各自相互獨立的區(qū)域，但是仍然具有較高程度的重疊，因此僅借助PC1無法有效地確定部分實驗個體的歸屬問題。盡管PC1的方差貢獻(xiàn)率為27.585%，但是僅占累計方差貢獻(xiàn)率（66.563%）的41.442%，所以只有將PC1和其它的主成分結(jié)合起來才能全面有效地區(qū)分野生雌蟹與養(yǎng)殖雌蟹。

圖2 野生和養(yǎng)殖三疣梭子蟹雌蟹形態(tài)特征的主要主成分散布圖（FAC為主成分）Fig.2 The scatter diagram of major principal components for the morphological parametersof wild-caught and pond-reared adult P.trituberculatus females(factor score)

2.3 判別分析

對野生和養(yǎng)殖雌蟹的形態(tài)學(xué)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行逐步判別分析，分別從18個比例性狀參數(shù)中篩選出2個判別貢獻(xiàn)較大的變量（A2/L2,C2/L2），建立了2個判別方程。

野生雌蟹：

養(yǎng)殖雌蟹：

為進(jìn)一步驗證判別方程的準(zhǔn)確性，隨機取舟山群島附近海域野生和池塘養(yǎng)殖雌蟹各40只，將相關(guān)形態(tài)學(xué)測量數(shù)據(jù)代入判別方程，野生群體判別準(zhǔn)確率P1為85%，P2為87.2%，養(yǎng)殖群體判別準(zhǔn)確率P1為87.5%，P2為85.4%，綜合判別準(zhǔn)確率為86.3%（表4）。因此，建立的2個判別方程可以作為區(qū)分野生和養(yǎng)殖雌蟹的參考依據(jù)。

表4 野生和養(yǎng)殖三疣梭子蟹雌蟹的判別分類結(jié)果Tab.4 The discriminating results of wild-caught and pond-reared adult P.trituberculatus females

3 討論

3.1 多元分析在我國經(jīng)濟(jì)蟹類形態(tài)判別中的應(yīng)用

多元分析方法是動物形態(tài)學(xué)研究的重要分析方法，其中的聚類分析、主成分分析、判別分析方法可從不同角度反應(yīng)出不同種群間的形態(tài)學(xué)性狀差異[2]。由于蟹類甲殼較硬，進(jìn)行形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)的測量時造成的誤差較小，因此形態(tài)學(xué)的多元分析方法在我國經(jīng)濟(jì)蟹類的種群判別、種質(zhì)鑒定等領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用，如高保全等[13]運用聚類分析比較了鴨綠江口、萊州灣、海州灣、舟山4個三疣梭子蟹野生群體的親緣關(guān)系，同時建立了4個種群的判別函數(shù)，為三疣梭子蟹地理種群的識別、親緣關(guān)系的比較、種質(zhì)資源保護(hù)和遺傳育種提供了數(shù)據(jù)支持；何杰等[2]在比較野生和養(yǎng)殖中華絨螯蟹蟹種群體時運用主成分分析法篩選了4個貢獻(xiàn)較大的主成分（PC1，PC2，PC3，PC4），發(fā)現(xiàn)僅通過其中的PC1即可準(zhǔn)確區(qū)分兩個群體，而且所建立的判別公式基本上可完全準(zhǔn)確的判別兩群體蟹的歸屬（綜合判別準(zhǔn)確率在95%以上），為中華絨螯蟹野生蟹種的防偽識別和優(yōu)良性狀的發(fā)掘提供了參考資料；楊文斌等[3]基于16個形態(tài)數(shù)據(jù)的框架測量對長江水系3個不同湖泊（太湖、石臼湖和固城湖）中華絨螯蟹群體建立了逐步判別方法，為中華絨螯蟹的產(chǎn)地和品牌判別提供了理論基礎(chǔ)；另外，王燕飛等[14]通過對同一批三疣梭子蟹在5個月齡的8個生長性狀指標(biāo)的主成分分析，揭示了三疣梭子蟹生長指標(biāo)在各生長階段的增長規(guī)律。本研究使用了主成分分析方法和判別分析方法，進(jìn)行了野生和養(yǎng)殖雌蟹形態(tài)學(xué)的比較研究，結(jié)果表明5個主成分因子中，PC1的貢獻(xiàn)率遠(yuǎn)高于PC2、PC3、PC4和PC5，但是由于PC1與其余主成分之間有較大部分的重疊，因此僅利用主成分分析方法仍不能很好的區(qū)分量群體蟹的來源，但通過18個形態(tài)性狀比例參數(shù)進(jìn)行逐步判別的方法，從中篩選出A2/L2，C2/L2這2個比例參數(shù)，建立判別方程，可有效地區(qū)分野生和養(yǎng)殖梭子蟹，綜合判別率為86.3%，具有較大的應(yīng)用價值。

3.2 野生和養(yǎng)殖三疣梭子蟹雌蟹的形態(tài)學(xué)性狀差異分析

生物形態(tài)是物種許多性狀的集合，受遺傳因子和環(huán)境等其他因素共同作用。本研究表明，野生和養(yǎng)殖三疣梭子蟹形態(tài)性狀存在顯著差異，所測18個性狀比例參數(shù)中有9個差異顯著(P＜0.05)，其中4個差異極顯著（P＜0.01），而且，除A2/L2外，野生蟹形態(tài)學(xué)性狀比例參數(shù)均不小于養(yǎng)殖蟹，尤其是差異顯著的比例參數(shù)均大于養(yǎng)殖蟹，其余9個指標(biāo)差異不顯著（P＞0.05）。由于本研究中野生蟹與養(yǎng)殖蟹的親本來源于同一海域，可基本排除地理種群的遺傳因素導(dǎo)致兩群體蟹的形態(tài)出現(xiàn)差異，因此，作者認(rèn)為野生和養(yǎng)殖三疣梭子蟹的形態(tài)學(xué)差異主要由其不同的生長環(huán)境所致，且這種環(huán)境差異主要包括種群密度、敵害生物、餌料條件和水質(zhì)條件等。從兩群體蟹具體的形態(tài)差異參數(shù)看，主要集中于A2～A5，C2～C4以及L1中，且均表現(xiàn)出野生蟹的參數(shù)比例值更大，性狀更明顯，推測其主要原因一方面是由于野生蟹生活于自然海域中，容易遭受敵害生物的侵襲，需要更尖更長的棘來保護(hù)自身，導(dǎo)致A2/L2～A5/L2較大，這與DAVIS等[15]研究發(fā)現(xiàn)，在敵害生物存在條件下，藍(lán)蟹Portunus sanguinolentus的背甲形態(tài)會發(fā)生變化，其棘會變得更為細(xì)長和尖銳的結(jié)果相吻合；另一方面，野生蟹主要攝食水草、有機碎屑和貝類等底棲動物，餌料豐度和可得性遠(yuǎn)低于池塘養(yǎng)殖環(huán)境下，其需要大幅度地運動來搜尋食物和抵抗海流，致使野生蟹的主要運動器官（游泳足）更為發(fā)達(dá)，即C2/L2～C4/L2參數(shù)值較大，這也與何杰等[2]發(fā)現(xiàn)野生中華絨螯蟹扣蟹的主要運動器官（步足）更發(fā)達(dá)和修長于養(yǎng)殖扣蟹的結(jié)果相似。至于兩群體蟹的螯足形態(tài)特征差異較小（F1～F5中僅F4存在顯著差異），作者認(rèn)為這可能是養(yǎng)殖條件下三疣梭子蟹的種群密度較高，種內(nèi)斗爭更激烈，螯足作為自衛(wèi)和格斗的重要工具，勢必也會選擇性的生長，也就是說野生條件下的捕食和運動強度與養(yǎng)殖條件下的種內(nèi)斗爭強度抵消了兩群體蟹的螯足形態(tài)差異。

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The Comparative Study of Morphology between Wild-Caught and Pond-Reared Portunus trituberculatus Females

ZHENG Kuan-kuan1,2,HE Jie2,SU Zhi-xing1,2,et al
(1.Fisheries School of Zhejiang Ocean University,Zhoushan 316022;2.Marine and Fishery Institute of Zhejiang Ocean Universities,Marine Fisheries Research Institute of Zhejiang Province,Key Laboratory of Mariculture and Enhancement of Zhejiang Province,Zhoushan 316021,China)

The morphology differences of adult Portunus trituberculatus females from wild-caught and pond-reared were studied by principal component analysis and discriminant analysis.30 females were randomly sampled from wild-caught populations and pond-reared populations respectively.The results showed that:18 morphological parameters involved,there were significant differences in 9 morphological proportional parameters(P<0.05),and there were extremely significant differences in 4 morphological proportional parameters(P<0.01).After being analyzed by principal component analysis,the accumulative variance percentage of the 5 principal components whose eigenvalues were all larger than 1 was 66.563%.PC1 contributed more significantly to principal componentanalysis than the other PC,and PC1 consist of 10 main variables.Through discriminant analysis,2 indices（A2/L2,C2/L2）were selected to establish discriminant equation,and the synthetic dis criminan rate is 86.3%.Therefore,the effective identification methods were established based on their morphology between wild-caught populations and pond-reared populations.

Portunus trituberculatus;morphology;principal component analysis;discriminant analysis

S917.4

A

1008－830X(2017)02－0103－06

2017-01-30

浙江省科技廳計劃項目（2016F50042；2015F30003）；浙江海洋大學(xué)博士啟動基金（22135010815）；舟山市普陀區(qū)科技計劃項目（2015YN209）

鄭寬寬（1991-），男，河南周口人，碩士研究生，研究方向：漁業(yè)工程.E-mail:1013905931@qq.com

許文軍，教授.E-mail:wjxu1971@hotmail.com