羅氏沼蝦的形態(tài)性狀對體重的相關(guān)性分析

孫海峰，劉國興，蔣連玉

（江蘇省淡水水產(chǎn)研究所，江蘇　南京　210017）

羅氏沼蝦（Macrobrachium rosenbergii），又稱馬來西亞大蝦，隸屬于節(jié)肢動物門，十足目，長臂蝦科，沼蝦屬，是世界上最大的淡水蝦；它盛產(chǎn)于印度－西太平洋地區(qū)，具有生長快、易馴養(yǎng)、適應(yīng)性強、食性廣、抗病能力強、生長周期短和高蛋白等特性，是一種養(yǎng)殖量較大的重要經(jīng)濟物種[1－2]。自1976年引種以來，羅氏沼蝦已在我國十多個省市自治區(qū)進(jìn)行養(yǎng)殖，但是經(jīng)過40多年養(yǎng)殖，出現(xiàn)了生長緩慢、蛻殼周期延長或不蛻殼、性成熟提前、抗病力低等種質(zhì)衰退現(xiàn)象[3－4]。通過人工選育，培育出生長快，抗病力強的良種是當(dāng)前面臨的迫切任務(wù)。在選育的過程中，體重和外部形態(tài)性狀是重要的目標(biāo)性狀，且外部形態(tài)性狀具有可度量性和直觀性，將體重和外部形態(tài)性狀列為選擇指標(biāo)，將顯著提高選育效率[5]。

鄧平平等分析了5月齡羅氏沼蝦體長、全長等指標(biāo)對體重的影響，并建立了各形態(tài)指標(biāo)對體重的多元回歸方程[6]。耿緒云等分析了中華絨螯蟹幼蟹和成蟹階段外部形態(tài)性狀對體重的影響[7]。劉小林等采用相關(guān)性分析和通徑分析方法對6月齡凡納濱對蝦進(jìn)行研究，定量地分析了形態(tài)性狀對體重的影響效果[8]。一般情況下，成體雄性羅氏沼蝦比成體雌性羅氏沼蝦要大，雄蝦第二步足特別發(fā)達(dá)粗壯，雄、雌間存在差異[9]。尚未在蝦、蟹等甲殼動物的研究中發(fā)現(xiàn)有對雄、雌進(jìn)行分別研究的。因此，研究雄、雌各現(xiàn)狀間的相互關(guān)系，對選育具有實際意義。

本研究運用了相關(guān)性分析，逐步回歸分析和通徑分析對變量間的共線性問題進(jìn)行分析處理，探討了揚州市高郵地區(qū)4月齡雄、雌羅氏沼蝦的主要形態(tài)性狀，建立體重的多元線性最優(yōu)回歸方程，并分析了保留性狀對體重的直接影響和間接影響，為羅氏沼蝦的選育以及更深層次的研究提供理想的測量指標(biāo)。

1　材料與方法

1．1　試驗材料

在揚州市高郵養(yǎng)殖塘口采集4月齡羅氏沼蝦樣本，樣本采集后將其置于適宜溫度的水箱中，利用增氧泵持續(xù)增氧，采集的樣本運回實驗室后進(jìn)行篩選，對于新蛻皮的軟體蝦和蝦體各部位不全的蝦體舍棄不用，挑選200只供實驗用，雄、雌各半。

1．2　形態(tài)性狀與重量性狀的測量

去除羅氏沼蝦體表水分后，使用電子天平測量羅氏沼蝦的活體重（Y），測量精度為 0．0001 g；用電子游標(biāo)卡尺測量體長（X1）、腹尾長（X2）、螯長（X3）、第一腹節(jié)寬度（X4）4個參數(shù)，測量精度為 0．01 mm，以下是對以上4項參數(shù)的一個簡要說明[10]，體長：從額劍前端至尾節(jié)末端；腹尾長：頭胸甲末端至尾末端；螯長：大螯基部至大螯末端；第一腹節(jié)寬度：頭胸甲后第一腹節(jié)的寬度。

1．3　數(shù)據(jù)分析方法

采用SPSS 17．0軟件對各現(xiàn)狀指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合整理和計算處理，得到各性狀均值、標(biāo)準(zhǔn)差和計算出變異系數(shù)。本實驗N=100，屬于大樣本，正態(tài)性檢驗時采用Kolmogorov－smirnov Test檢驗。對所測各性狀進(jìn)行相關(guān)分析、表型性狀對體重性狀的通徑分析，計算決策系數(shù)。采用多元逐步線性回歸法剔除偏回歸系數(shù)中不顯著性狀，以體重為因變量，以其他指標(biāo)為自變量，建立表型性狀與體重性狀的多元回歸方程。

2　結(jié)果與分析

2．1　形態(tài)學(xué)參數(shù)統(tǒng)計

所測體重和形態(tài)性狀的數(shù)據(jù)資料經(jīng)初步整理后的表型統(tǒng)計量見表1。由表1可知，雄性羅氏沼蝦各性狀變異系數(shù)由大到小的順序為：體重＞螯長＞腹尾長＞第一腹節(jié)寬度＞體長，體重的變異系數(shù)最大（21．39），在形態(tài)性狀中螯長的變異系數(shù)最大（18．21）；雌性羅氏沼蝦各性狀變異系數(shù)由大到小的順序為：體重＞螯長＞第一腹節(jié)寬度＞腹尾長＞體長，體重的變異系數(shù)最大（20．91），在形態(tài)性狀中螯長的變異系數(shù)最大（13．94）。

表1　所測各性狀的表型統(tǒng)計量（n=100）

2．2　形狀間的相關(guān)分析

由表2可知，實驗所測定雄、雌體重、體長、腹尾長、螯長和第一腹節(jié)寬度各性狀間相關(guān)關(guān)系均極具統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0．01），雄性各形態(tài)性狀對體重的相關(guān)系數(shù)大小依次為：體長＞第一腹節(jié)寬度＞螯長＞腹尾長，雌性各形態(tài)性狀對體重的相關(guān)系數(shù)大小依次為：體長＞腹尾長＞第一腹節(jié)寬度＞螯長，表明將所選的指標(biāo)用來進(jìn)行相關(guān)性分析具有很重要的實際意義。

表2　羅氏沼蝦各性狀間表型相關(guān)系數(shù)

2.3　數(shù)據(jù)正態(tài)性檢驗

在進(jìn)行通徑分析和多元回歸分析之前需對因變量進(jìn)行正態(tài)分布檢驗，只有當(dāng)變量為正態(tài)變量或近似正態(tài)變量時，之后的分析才具有統(tǒng)計學(xué)意義。由于本實驗樣本數(shù)n=100，可以采用K-S test方法對自變量和因變量進(jìn)行正態(tài)性檢驗，正態(tài)分布檢驗的結(jié)果見表3，顯著水平均大于0.05，所以雄、雌羅氏沼蝦五個測定指標(biāo)均符合正態(tài)分布，即可以對體重進(jìn)行回歸分析。

表3　正態(tài)性檢驗結(jié)果

2.4　建立逐步回歸方程

表4可以看出隨著自變量被逐步引入回歸方程，回歸方程的復(fù)相關(guān)系數(shù)R和決定系數(shù)R2在逐漸增大，說明引入的自變量對體質(zhì)量的作用在增加。其中雄蝦分析中，相比于模型1和2，模型3的R2=0.634最大，則剩余因子較小，模型3對體重的作用有影響的自變量考慮最全面，與數(shù)據(jù)的擬合度最好；雌性的分析中，相比于模型1和2，模型3的R2=0.595最大，則剩余因子較小，模型3對體重的作用有影響的自變量考慮最全面，與數(shù)據(jù)的擬合度最好。由表5方差分析可知，P＜0．01，說明雄、雌羅氏沼蝦體重在個體間有差異性。表6可以看出回歸分析中每一步排除的變量。根據(jù)表7，雄性的體長、螯長和第一腹節(jié)寬度，雌性的體長、腹尾長和螯長顯著性檢驗結(jié)果均小于0．05，自變量與因變量之間差異有統(tǒng)計學(xué)意義，都應(yīng)留在方程中。雄性體重與各因子的線性回歸方程為：Y=－13．950+0．123X1+0．049X3+0．647X4；雌性體重與各因子 的 線 性 回 歸 方 程 為 ：Y=－15．735+0．193X1+0．205X2－0．052X3。

表4　模型概述

表5　體重方差分析

表6　已排除的變量

表7　偏回歸系數(shù)和回歸系數(shù)的顯著性檢驗

2．5　計算間接通徑系數(shù)

從表2的Pearson Correlation輸出結(jié)果可得到自變量與因變量之間的相關(guān)系數(shù)。在雄性中，體長（X1）、螯長（X3）與第一腹節(jié)寬度（X4）的相關(guān)系數(shù)分別為：r13=r31=0．363，r14=r41=0．599，r34=r43=0．309。由表7可知，通徑系數(shù)（直接作用）分別為：P1y=0．404，P3y=0．279，P4y=0．320。由通徑分析的理論可知，r1y=P1y+r31×P3y+r41×P4y=0．696，r3y=P3y+r13×P1y+r43×P4y=0．524，r4y=P4y+r14×P1y+r34×P3y=0．648（結(jié)果與表 2 一致）。X1通過 X3對 Y 的間接通徑系數(shù)為：r31×P3y=0．101，X1通過 X4對 Y 的間接通徑系數(shù)為：r41×P4y=0．192。X3通過 X1對 Y 的間接通徑系數(shù)為：r13×P1y=0．147，X3通過X4對 Y 的間接通徑系數(shù)為：r43×P4y=0．099。X4通過X1對 Y 的間接通徑系數(shù)為：r14×P1y=0．242，X4通過 X3對 Y 的間接通徑系數(shù)為：r34×P3y=0．086。

在雌性中，體長（X1）、腹尾長（X2）與螯長（X3）的相關(guān)系數(shù)分別為：r12=r21=0．574，r13=r31=0．586，r23=r32=0．282。由表6可知，通徑系數(shù)（直接作用）分別為：P1y=0．583，P2y=0．374，P3y=－0．192。X1通過 X2對 Y 的間接通徑系數(shù)為：r21×P2y=0．215，X1通過 X3對 Y 的間接通徑系數(shù)為：r31×P3y=－0．113。X2通過 X1對 Y 的間接通徑系數(shù)為：r12×P1y=0．335，X2通過 X3對 Y 的間接通徑系數(shù)為：r32×P3y=－0．054。X3通過 X1對 Y 的間接通徑系數(shù)為：r13×P1y=0．342，X3通過 X2對 Y 的間接通徑系數(shù)為：r23×P2y=0．105。

2．6　決策系數(shù)

決策系數(shù)是通徑分析中的決策指標(biāo)，其可將自變量對響應(yīng)變量的綜合作用進(jìn)行排序，確定主要決策變量和主要限制變量。決策系數(shù)的計算公式：R2(i)=2Pi×riy－Pi2，其中 R2(i)是自變量 i的決策系數(shù)；Pi為自變量的直接通徑系數(shù)；riy為自變量i與響應(yīng)變量y的相關(guān)系數(shù)。R2(i)＞0，表明自變量對于響應(yīng)變量起增進(jìn)作用，R2(i)＜0，表明自變量對于響應(yīng)變量起抑制作用[11]。

表8　雄、雌羅氏沼蝦3個形態(tài)性狀對體重的影響

由表8可知，在雄性羅氏沼蝦中，按決策系數(shù)排序為：R2(1)＞ R2(4)＞ R2(3)＞0，故 X1為主要決策變量（直接決定作用最大），X1、X3與X4均對y起增進(jìn)作用。在雌性中，按決策系數(shù)排序為：R2(1)＞R2(2)＞R2(3)，且R2(3)＜0，故X1為主要決策變量（直接決定作用最大），X3為主要限制變量（直接作用最?。?。

3　討論

3．1　自變量的確定

通徑分析克服了相關(guān)性分析與多元回歸分析的不足，即相關(guān)性分析不能全面考察變量間的相互關(guān)系，結(jié)果有一定的片面性；多元回歸分析在一定程度上能夠消除變量之間的混淆，但由于偏回歸系數(shù)帶有單位，不能直接比較原因?qū)Y(jié)果的效應(yīng)。而通徑系數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)化的偏回歸系數(shù)，表示自變量對因變量直接作用的大小，從而使原因?qū)Y(jié)果的效應(yīng)能直接進(jìn)行比較，包含了兩者的直接作用和通過其他變量的間接作用。通徑系數(shù)隨著所選自變量個數(shù)和性質(zhì)的不同而發(fā)生改變，考慮的形狀越多，結(jié)果越可靠，但統(tǒng)計分析也就越復(fù)雜，不能突出重點[7－8]。同時，通徑系數(shù)也是回歸方程標(biāo)準(zhǔn)化變量的偏回歸系數(shù)，因此逐步回歸分析獲得的最優(yōu)回歸方程自變量與通徑分析保留的自變量一致。

羅氏沼蝦個體的生長是由于不斷蛻殼而逐漸增長的，個體大小通過外部形態(tài)性狀如：體長、螯長、腹尾長、第一腹節(jié)寬度等指標(biāo)來描述，在本研究中，雄性個體間相關(guān)性分析、通徑分析達(dá)到顯著水平的體長、螯長和第一腹節(jié)寬度作為測量指標(biāo)；雌性個體間的相關(guān)性分析、通徑分析達(dá)到顯著水平的體長、腹尾長和螯長作為測量指標(biāo)。

3．2　影響羅氏沼蝦體重的主要性狀的確定

羅氏沼蝦的生長表現(xiàn)為外部形態(tài)和體重等數(shù)量性狀的增長，二者存在不同程度的相關(guān)性。由于羅氏沼蝦在4月齡時雌、雄個體間表現(xiàn)出性別差異性，因此，本研究將樣本分為雄、雌兩組進(jìn)行分析，以4個外部形態(tài)性狀為自變量（X），體重性狀為依變量（Y），分別進(jìn)行相關(guān)分析、多元線性回歸分析和通徑分析。

由表8可知，雄性羅氏沼蝦中3個自變量對體重的直接影響中，體長X1的直接作用最大，第一腹節(jié)寬度X4次之，螯長X3最小。體長X1通過螯長X3和第一腹節(jié)寬度X4對體重Y的間接作用小，說明對體重Y影響較大的自變量是體長X1。第一腹節(jié)寬度X4通過體長X1對體重Y的間接作用最大，其間接通徑系數(shù) r14×P1y=0．242。至于螯長 X3，其直接通徑系數(shù)和間接通徑系數(shù)均較小，對體重Y的影響不大。從決策系數(shù)來看[11]，體長的決定作用最大，第一腹節(jié)寬度次之，螯長的決定作用最小。決策系數(shù)結(jié)果與相關(guān)系數(shù)和直接通徑系數(shù)結(jié)果一致，說明體長是影響雄性羅氏沼蝦體重的重要自變量，其次是第一腹節(jié)寬度。

雌性羅氏沼蝦中3個自變量對體重的直接影響中，體長X1的直接作用最大，腹尾長X2次之，螯長X3最小。體長X1通過腹尾長X2和螯長X3對體重Y的間接作用小，說明對體重Y影響較大的自變量是體長X1。螯長X3通過體長X1對體重Y的間接作用最大，其間接通徑系數(shù)r13×P1y=0．342，但螯長的直接通徑系數(shù)為－0．192，說明螯長對體重作用小。從決策系數(shù)來看，體長的決定作用最大，腹尾長次之，螯長的決定作用最小。決策系數(shù)結(jié)果與相關(guān)系數(shù)和直接通徑系數(shù)結(jié)果一致，說明體長是影響雄性羅氏沼蝦體重的重要自變量，其次是腹尾長。

羅氏沼蝦的在饑餓的情況下會出現(xiàn)同類相殘打斗，弱者或者蛻皮后軟殼蝦常成為其同類的餌料[9]。羅氏沼蝦喜歡打斗，霸占地盤，爭斗行為中毀損傷肢體和螯肢，且個體大的蝦之間的爭斗行為更為兇狠，受過損傷的螯肢生長會較正常的螯肢短些[12]。從雌、雄分析的相關(guān)系數(shù)來看，自變量螯長與因變量體重之間的相關(guān)性最小，從直接通徑系數(shù)和決策系數(shù)來看，螯長對體重的直接作用效果較小，很可能是在挑選樣本的時很難將受過不同打斗損傷的個體進(jìn)行剔除，但這也屬于正常的誤差范圍內(nèi)。

3．3　羅氏沼蝦外部形態(tài)性狀與體重的數(shù)量關(guān)系

通過相關(guān)分析、通徑分析和多元回歸分析找出影響羅氏沼蝦體重的主要表型性狀，根據(jù)羅氏沼蝦生長的特點，以羅氏沼蝦體重為因變量（Y），外部形態(tài)性狀為自變量（X），分別對4月齡雄、雌羅氏沼蝦測定資料進(jìn)行多元線性回歸分析，逐步刪除偏回歸系數(shù)不顯著的性狀，建立雄、雌羅氏沼蝦最優(yōu)多元線性回歸方程，描述了羅氏沼蝦主要形態(tài)性狀與體重性狀間的數(shù)量關(guān)系。最優(yōu)多元線性回歸方程所保留的自變量與通徑分析結(jié)果一致，且各自變量對體重的偏回歸系數(shù)均達(dá)到顯著水平（P＜0．05）或極顯著水平（P＜0．01），確保最優(yōu)多元線性回歸方程具有實際意義，分別為4月齡雄、雌羅氏沼蝦的生長提供了多元線性回歸方程，為其選擇育種提供了理論依據(jù)和理想的測度指標(biāo)，可用于指導(dǎo)下一步羅氏沼蝦的實驗研究工作。

4　結(jié)論

本文對羅氏沼蝦的體重、體長、腹尾長、螯長和第一腹節(jié)寬度5個形態(tài)性狀進(jìn)行測定，采用相關(guān)分析、多元回歸分析和通徑分析等方法計算各性狀之間的相關(guān)系數(shù)，建立了理想的最優(yōu)回歸方程。