東海中南部日本鯖種群分析

劉尊雷，馬春艷，嚴(yán)利平，劉 勇，李圣法，李建生，張 輝

（中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)部東海與遠(yuǎn)洋漁業(yè)資源開發(fā)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200090）

日本鯖（Scomber japonicus）屬大洋暖水性中上層魚類，廣泛分布于西北太平洋沿岸海域，是我國(guó)東、黃海中上層最重要的漁業(yè)資源之一，主要由中國(guó)、日本、韓國(guó)等國(guó)家捕撈利用［1］。我國(guó)主要的捕撈方式為20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的國(guó)有機(jī)輪燈光圍網(wǎng)作業(yè)、群眾機(jī)帆船燈光圍網(wǎng)，還有少量的拖網(wǎng)兼捕作業(yè)［2］。隨著捕撈規(guī)模不斷增加和作業(yè)漁場(chǎng)的拓展，至21世紀(jì)初，我國(guó)東海區(qū)日本鯖的產(chǎn)量在20×104t左右波動(dòng)，黃海區(qū)的日本鯖產(chǎn)量也從20世紀(jì)80年代的3×104t左右，提高到本世紀(jì)初的（11～12）×104t水平，已成為主要的經(jīng)濟(jì)魚種之一，在我國(guó)的海洋漁業(yè)中占有重要的地位［3］。

種群是物種存在、生物遺傳、進(jìn)化、種間關(guān)系的基本單元，是生物群落和生態(tài)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)單元，同時(shí)也是資源開發(fā)利用和管理的具體對(duì)象［4］，種群鑒定的研究目的在于獲取管理單元，借此減少評(píng)估模型中的不確定性和改善資源的管理現(xiàn)狀［5］。只有在正確區(qū)分種群的基礎(chǔ)上，了解魚類種群結(jié)構(gòu)才能為魚類資源的合理利用和管理提供科學(xué)依據(jù)［4］。就東黃海的日本鯖種群鑒定和劃分而言，中國(guó)和日本學(xué)者曾在20世紀(jì)50年代和70年代通過(guò)大量的標(biāo)志放流并結(jié)合漁業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)研判了日本鯖的種群結(jié)構(gòu)［6－8］，認(rèn)為分布于東海海域的日本鯖存在一個(gè)種群（東海群系）和兩個(gè)種群（東海西部種群和五島西部種群）的不同觀點(diǎn)［9］。至21世紀(jì)，一些研究者基于前人研究結(jié)果，利用現(xiàn)代研究方法進(jìn)行了相關(guān)驗(yàn)證［10－12］，初步支持東、黃海的日本鯖存在東海西部和五島西部的兩個(gè)種群的觀點(diǎn)［12］。隨著2000年6月1日《中日漁業(yè)協(xié)定》的正式生效，中日漁業(yè)協(xié)定暫定措施水域重要漁業(yè)資源的配額分配等問(wèn)題漸受關(guān)注，日本鯖作為該區(qū)域內(nèi)的主要洄游分布種尤其受到高度重視。同時(shí)，日本大型燈光圍網(wǎng)常年在東海東南部200 m等深線附近海域圍捕中上層魚類，而我國(guó)自1998年始大型圍網(wǎng)逐年加強(qiáng)了對(duì)東海中南部海域的日本鯖利用，產(chǎn)量已超過(guò)黃海中南部［3］，在該海域日本鯖的漁業(yè)優(yōu)勢(shì)日漸突出。鑒于上述原因，本研究主要針對(duì)包含中日暫定措施水域在內(nèi)的東海中南部日本鯖進(jìn)行區(qū)域性的種群判別，旨在為該海域日本鯖資源評(píng)價(jià)和管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

研究樣本取自2012－2016年2－5月東海中南部（26°15′～29°15′N、122°45′～126°45′E）大中型圍網(wǎng)捕獲的日本鯖，樣本采集點(diǎn)共11個(gè)，其中，采集點(diǎn)③～⑩及※分布于中日漁業(yè)協(xié)定暫定措施水域的南部區(qū)域，采集點(diǎn)①和②分布于中日漁業(yè)協(xié)定暫定措施水域以南鄰近區(qū)域（圖1），計(jì)15批次，每批次的樣本量在30～50尾，合計(jì)544尾，其體長(zhǎng)范圍為235～375 mm，性腺成熟度為Ⅲ～Ⅵ期。

圖1 2012－2016年2－5月日本鯖樣本采樣點(diǎn)分布Fig．1 Sampling stations of Scomber japonicus during February-M ay 2012－2016

1．1 外部形態(tài)

外部形態(tài)分計(jì)數(shù)和度量?jī)深愋誀?，共分?0個(gè)采樣點(diǎn)計(jì)14個(gè)批次。計(jì)數(shù)性狀包括鰓耙數(shù)、胸鰭數(shù)、第一背鰭數(shù)、第二背鰭數(shù)和臀鰭數(shù)5個(gè)指標(biāo)；度量性狀選取10個(gè)定位點(diǎn)，對(duì)每尾樣品測(cè)定包含一個(gè)叉長(zhǎng)數(shù)據(jù)和20個(gè)框架數(shù)據(jù)［9］，利用相對(duì)生長(zhǎng)測(cè)定法（allometric method）對(duì)每個(gè)樣品的原始框架數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。相對(duì)生長(zhǎng)測(cè)定法公式如下：

式中：Ladj為標(biāo)準(zhǔn)化后的框架值；L為原始框架數(shù)據(jù)；Fs為樣本組的平均叉長(zhǎng)；F0為每個(gè)樣本的叉長(zhǎng)，b為每個(gè)樣本的log L對(duì)log F0的斜率。

利用典型對(duì)應(yīng)分析法（canonical correspondence analysis，CCA）解析采樣點(diǎn)之間群體計(jì)數(shù)性狀的相關(guān)性，利用冗余分析法（redundancy analysis，RDA）解析采樣點(diǎn)之間群體度量性狀的相關(guān)性，上述方法中均以采樣點(diǎn)為解釋變量，并使用置換檢驗(yàn)（permutation test）反復(fù)審定“所有采樣點(diǎn)之間群體性狀沒(méi)有任何差異”這一虛假設(shè)。統(tǒng)計(jì)分析使用R語(yǔ)言（3．01版本）的 vegan包（2．2－1版本）。

1．2 分子遺傳學(xué)

采用DNA分子標(biāo)記共分析8個(gè)采樣點(diǎn)9個(gè)批次的樣品，對(duì)每采樣點(diǎn)取20～30尾日本鯖尾部肌肉（100 mg·尾－1），按 SAMBROOK等［13］方法提取基因組DNA，mtDNA Cytb基因使用通用引物 L14724（5′-GAC TTG AAA AAC CAC CGT TG-3′）和 H15915（5′-CTC CGA TCT CCG GAT TAC AAG AC-3′）擴(kuò)增而獲得。PCR產(chǎn)物用UNIQ-10（上海生工）柱式純化試劑盒純化，純化產(chǎn)物在ABI3130型自動(dòng)測(cè)序儀上進(jìn)行測(cè)序。

利用Clustal X（1．83）對(duì)測(cè)序結(jié)果進(jìn)行對(duì)位排列，并輔以人工校正。計(jì)算群體內(nèi)和群體間的遺傳距離，使用Median-joining法構(gòu)建單倍型之間的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系圖，另外還利用分子方差分析（AMOVA）來(lái)評(píng)估群體間遺傳變異。以上分析均在 MEGA 3．1、Arlequin 3．11、DnaSP 4．0、Network 4．1．0．7軟件上進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2．1 外部形態(tài)分析

置換檢驗(yàn)結(jié)果顯示，采樣點(diǎn)之間群體的計(jì)數(shù)性狀和度量性狀均存在差異（P＜0．05）。在計(jì)數(shù)性狀上沒(méi)有發(fā)現(xiàn)相關(guān)性高的群體組別（圖2），同時(shí)在計(jì)量形態(tài)上也不存在相關(guān)性高的群體組別（圖3），表明中日暫定措施水域南部區(qū)域及其以南鄰近區(qū)域采樣點(diǎn)間日本鯖樣本組別的形態(tài)特征差異大，顯分散的狀態(tài)，無(wú)法判斷種群屬性。

2．2 分子遺傳學(xué)分析

基于Cytb基因序列的遺傳距離顯示，日本鯖各單倍型間的遺傳距離在0．1%～0．5%，平均遺傳距離為0．3%，群體間的遺傳距離0．1% （表1）。SHAKLEE綜合已發(fā)表的資料［14］，提出魚類在屬、種和種群三級(jí)水平上的遺傳距離D值分別為0．90、0．30及 0．05的分類依據(jù)，并根據(jù)BILLINGTON等［15］認(rèn)為種內(nèi)遺傳分化應(yīng)該小于10%的標(biāo)準(zhǔn)，因此認(rèn)為本研究9個(gè)點(diǎn)的樣本群體間遺傳變異較小。

圖2 采樣點(diǎn)之間樣本計(jì)數(shù)性狀的相關(guān)性圖Fig．2 Correlation of catch count traits between sam p le points

圖3 采樣點(diǎn)之間樣本度量性狀的相關(guān)性圖Fig．3 Correlation of catch measurement characters between samp le points

從日本鯖Ctyb單倍型網(wǎng)狀親緣關(guān)系圖來(lái)研究其單倍型序列遺傳結(jié)構(gòu)與樣本采集地之間的關(guān)系顯示（圖4），所有的Cytb單倍型成星狀分布，H2為中心單倍型，為9群體106個(gè)個(gè)體共享，單倍型H3與H2相連，為9群體38個(gè)個(gè)體共享，H1單倍型為5群體共享單倍型，Cytb單倍型序列并沒(méi)有以采樣地形成各自的分支，網(wǎng)絡(luò)圖表明群體間無(wú)明顯的分化。

對(duì)Cytb數(shù)據(jù)進(jìn)行AMOVA分析發(fā)現(xiàn)，本次分析的9個(gè)采樣點(diǎn)的日本鯖變異主要來(lái)自于群體內(nèi)，占總變異的97．41%，群體間的變異較小，固定系數(shù)為0．025 9（表2），表明群體為隨機(jī)交配。

圖4 基于日本鯖線粒體Cytb基因變異的29個(gè)單倍型的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系圖Fig．4 Network diagram of 29 hap lotypes ofm itochondrial based on Cytb genemutation of Scomber japonicus

綜合Cytb序列變異得到的遺傳距離、網(wǎng)絡(luò)關(guān)系圖及群體AMOVA分析結(jié)果，可認(rèn)為所研究的各采樣點(diǎn)的日本鯖無(wú)明顯遺傳分化，初步判定為同一種群。

表1 基于日本鯖線粒體Cytb基因序列的各群體遺傳距離Tab．1 Genetic distance of Scomber japonicus based on m itochondrial Cytb gene sequences

表2 基于日本鯖線粒體Cytb基因序列的AMOVATab．2 AMOVA of Scomber japonicus popu lation based on m tDNA Cytb gene sequences

3 討論

3．1 關(guān)于東黃海日本鯖種群的假說(shuō)

鄧景耀等［6］將東黃海的日本鯖劃分為東海西部種群、五島西部種群和閩南-粵東地方種群。然而，丁仁福等［7］將五島西部群和東海西部群歸為東海群系，這一劃分與佐美修造［16］將分布于東海不同越冬場(chǎng)日本鯖魚群作為一個(gè)種群-對(duì)馬暖流群系（中國(guó)稱謂的東海群系）的觀點(diǎn)一致。但是，日本學(xué)者［8］將分布于東海中部以北至山陰海域的日本鯖劃分為九州西部群系；將在東海南部產(chǎn)卵、夏季到達(dá)東海北部及黃海、冬季洄游至東海南部的日本鯖劃分為東海西部群系。

日本學(xué)者［8］研究表明，分布于日本海西部和東海的日本鯖在計(jì)數(shù)性狀和度量性狀上存在地理性變異情況，并將它作為證明多個(gè)種群存在的一個(gè)證據(jù)。劉楚珠等［11］運(yùn)用形態(tài)框架法，發(fā)現(xiàn)在東海、黃海的各個(gè)漁場(chǎng)捕獲的日本鯖繁殖群體都表現(xiàn)出不同的形態(tài)特征，使用該方法不能確定東海僅存在一個(gè)種群。由此可見(jiàn)，在以往的東黃海日本鯖種群研究中，運(yùn)用外部形態(tài)學(xué)鑒定方法的研究結(jié)果支持標(biāo)志放流及漁業(yè)調(diào)查資料分析存在多個(gè)種群的觀點(diǎn)。

本研究中形態(tài)學(xué)方法的結(jié)果顯示，取自范圍相對(duì)狹窄的中日暫定措施水域南部區(qū)域及其以南相鄰區(qū)域的采樣點(diǎn)間的日本鯖產(chǎn)卵群體表現(xiàn)出各異的形態(tài)特征，沒(méi)有觀察到性狀類似的群體組別，呈現(xiàn)分散的狀態(tài)，這與劉楚珠等［11］的研究結(jié)果類似。然而，本研究中分子遺傳學(xué)結(jié)果表明研究區(qū)域內(nèi)的日本鯖產(chǎn)卵群體在遺傳上沒(méi)有檢測(cè)出差別，可判別屬于同一種群。日本研究者①福若雅章，由上龍嗣，大下誠(chéng)二。日中暫定措置水域中心をとする東シナ海のマバ系群に関する共同研究。日本西海區(qū)水產(chǎn)研究所，2017年。在2012年2－6月采集了分布于東海南部至對(duì)馬海峽沿黑潮暖流區(qū)洄游的日本鯖繁殖群體的種群判別研究中，利用外部形態(tài)方法無(wú)法判別種群屬性，而利用DNA方法可判別為一個(gè)種群，這與本研究的結(jié)果是一致的。依據(jù)中國(guó)和日本在取樣區(qū)域的部分重迭性和DNA方法的分析結(jié)果，推斷東海海域的日本鯖為一個(gè)種群。

3．2 外部形態(tài)特征無(wú)法判別東海中南部日本鯖種群的解釋

中國(guó)學(xué)者［17］綜合相關(guān)研究認(rèn)為，分布于東海中南部的日本鯖沿西北偏北向進(jìn)入閩東、浙江近海進(jìn)行生殖洄游，而日本研究者［18］認(rèn)為，該海域的日本鯖以東北向作生殖和索餌洄游，可抵達(dá)對(duì)馬海峽，以及產(chǎn)卵場(chǎng)可分為浙江近海、東海外海、九州西部和濟(jì)州島近岸。而從本研究2－5月采自東海中南部日本鯖樣本性腺發(fā)育程度看，1齡及以上個(gè)體多數(shù)已達(dá)3～5期，部分正在產(chǎn)卵或已產(chǎn)完，說(shuō)明該區(qū)域也是產(chǎn)卵場(chǎng)?；谏鲜鋈毡觉浬充в畏植嫉恼J(rèn)知，分布于東海中南部的日本鯖可能是分2股作生殖洄游的，一股朝西北偏北方向沿中國(guó)近海生殖洄游；另一股朝東北偏北方向沿東海外海生殖洄游。從漁場(chǎng)和海洋流系配置看，向閩東、浙江近海產(chǎn)卵洄游的群體主要受臺(tái)灣暖流和閩、浙江沿岸流所控制，而另一股產(chǎn)卵洄游的群體主要受黑潮暖流所控制。因受棲息環(huán)境影響，東海分布的日本鯖群體有可能來(lái)源于不同發(fā)育環(huán)境，因此推測(cè)不同產(chǎn)卵場(chǎng)的日本鯖幼魚在外部形態(tài)特征上存在差異。

基于東黃海日本鯖越冬結(jié)束后，每年春季始于東海中南部生殖洄游的模式［8，17－18］，可認(rèn)為本研究采集于東海中南部海域的日本鯖樣本來(lái)自于不同產(chǎn)卵場(chǎng)個(gè)體的混棲群體，這些樣本因在外部形態(tài)上存在差異，干擾了形態(tài)性狀特征矢量值，或許是利用形態(tài)特征無(wú)法判斷種群屬性的原因。

綜上，基于分子遺傳學(xué)證據(jù)，并且考慮東海中南部漁場(chǎng)的連續(xù)性、產(chǎn)卵場(chǎng)位置相近等情況，筆者認(rèn)為包含中日漁業(yè)協(xié)定暫定措施水域在內(nèi)的東海中南部區(qū)域的日本鯖群體可視為同一個(gè)單元。本研究可作為東海海域日本鯖為一個(gè)種群的新證據(jù)，佐證丁仁福等［7］和佐美修造［16］提出的東海存在一個(gè)種群的觀點(diǎn)。

此外，應(yīng)研究東海中南部日本鯖向近?；蛳蛲夂Ｉ充в螘r(shí)其數(shù)量多寡的決定因素及量化模型和魚卵輸送模式，并結(jié)合中日圍網(wǎng)漁業(yè)在東海中南部捕撈日本鯖漁場(chǎng)差異性，對(duì)日本鯖資源可分為中日2個(gè)獨(dú)立的評(píng)估管理單元，或許更適合于東海中南部日本鯖漁業(yè)管理現(xiàn)實(shí)。