雌核發(fā)育、野生及養(yǎng)殖牙鲆形態(tài)差異分析

趙海濤 范寧寧 萬玉美 孫桂清 吳彥 徐晨曦

摘要：通過測(cè)定牙鲆（Paralichthys olivaceus）傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)和現(xiàn)代框架結(jié)構(gòu)特征數(shù)據(jù)，利用方差、聚類、主成分和判別分析等方法，分析了雌核發(fā)育牙鲆、野生牙鲆、養(yǎng)殖牙鲆的形態(tài)特征差異。結(jié)果顯示：雌核發(fā)育牙鲆、野生牙鲆、養(yǎng)殖牙鲆間38個(gè)指標(biāo)存在顯著差異（P<0.05）。雌核發(fā)育牙鲆先和野生牙鲆聚成一支，二者再與養(yǎng)殖牙鲆聚到一支。共得到9個(gè)主成分，表明三種牙鲆的形態(tài)差異主要體現(xiàn)在牙鲆魚體縱向和頭部性狀指標(biāo)間。雌核發(fā)育、野生、養(yǎng)殖牙鲆的判別準(zhǔn)確率P1均為90%，其判別準(zhǔn)確率P2分別為96.43%、90%、8438%，綜合判別率為90%。研究表明：方差、聚類、主成分和判別分析等方法對(duì)三種牙鲆差異分析比較有效。

關(guān)鍵詞：牙鲆（Paralichthys olivaceus）;形態(tài)差異;多元分析;聚類;主成分;判別分析

牙鲆（Paralichthys olivaceus），隸屬硬骨魚綱，鰈形目，鲆科[1-2]，主要分布于中國(guó)、朝鮮半島和日本沿海，是我國(guó)重要的海洋經(jīng)濟(jì)魚類之一。它肉質(zhì)細(xì)嫩鮮美、營(yíng)養(yǎng)成分高，是人們喜愛的佳肴，具有非常廣闊的市場(chǎng)，經(jīng)濟(jì)價(jià)值高。牙鲆在我國(guó)漁業(yè)生產(chǎn)上占有一定的地位，但是由于過度捕撈和環(huán)境污染，造成牙鲆自然資源大幅度下降。為滿足市場(chǎng)需求，20世紀(jì)90年代初期，國(guó)內(nèi)開始進(jìn)行牙鲆親魚越冬、自然產(chǎn)卵和苗種繁育技術(shù)研究，并取得成功。20世紀(jì)90年代后期開始進(jìn)行人工養(yǎng)殖，隨著養(yǎng)殖技術(shù)的發(fā)展，牙鲆養(yǎng)殖業(yè)逐漸發(fā)展壯大，但人工養(yǎng)殖牙鲆也出現(xiàn)了生長(zhǎng)緩慢、疾病頻發(fā)等種質(zhì)退化現(xiàn)象，針對(duì)這一現(xiàn)象，種質(zhì)改良和新品種的研發(fā)成了牙鲆研究的重點(diǎn)，由中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院利用雌核發(fā)育選育全雌牙鲆研究取得成功[3]。雌核發(fā)育是只有母本遺傳的特殊生殖方式[4-5]，該方法培育的后代具有提高生長(zhǎng)速度、抗病性和產(chǎn)量等優(yōu)勢(shì)，具有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

形態(tài)學(xué)特征是遺傳因子與環(huán)境因子相互作用的結(jié)果[6]，是物種鑒定和分類的參考依據(jù)。利用多元分析法對(duì)形態(tài)學(xué)特征進(jìn)行綜合分析，可以有效地鑒定不同的種群或家系。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在這方面的研究已取得一些成績(jī)[4，6-15]。牙鲆方面主要集中在牙鲆雌核發(fā)育間[3，15]、普通牙鲆間[2]、不同地域牙鲆間[2]的研究，但迄今未見有雌核發(fā)育牙鲆與野生牙鲆和普通養(yǎng)殖牙鲆間形態(tài)差異研究的報(bào)道。本研究通過對(duì)傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)和現(xiàn)代框架結(jié)構(gòu)指標(biāo)的測(cè)定，用方差、聚類、主成分和判別分析等多元分析方法，分析了雌核發(fā)育、野生、養(yǎng)殖三種牙鲆的形態(tài)特征差異，以期為牙鲆新品種的研發(fā)和家系選育提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

實(shí)驗(yàn)對(duì)象為雌核發(fā)育牙鲆、野生牙鲆和養(yǎng)殖牙鲆，采自河北省紅鰭東方鲀良種場(chǎng)，每個(gè)種類均隨機(jī)采集樣本30尾[2]，實(shí)驗(yàn)魚均體型健壯、體表無損傷，無疾病，生命力強(qiáng)。

1.2數(shù)據(jù)采集

實(shí)驗(yàn)選取形態(tài)特征共52個(gè)，包括5個(gè)采用傳統(tǒng)形態(tài)特征和47個(gè)現(xiàn)代框架結(jié)構(gòu)性狀。數(shù)據(jù)采用Motic Images Plus 2.0軟件進(jìn)行測(cè)量。5個(gè)特征的度量值：體長(zhǎng)、體高、頭長(zhǎng)、吻長(zhǎng)、尾柄長(zhǎng)、尾柄高[2]?，F(xiàn)代框架測(cè)量共用了14個(gè)框架數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，以獲得牙鲆的框架結(jié)構(gòu)。如圖1所示，根據(jù)14個(gè)框架數(shù)據(jù)采集點(diǎn)之間的直線距離共測(cè)量了47個(gè)牙鲆的框架結(jié)構(gòu)性狀。

1.3分析方法

為消除魚體大小不同對(duì)參數(shù)的影響，對(duì)52個(gè)測(cè)量特征進(jìn)行校正，度量值除以體長(zhǎng)，共得到51個(gè)可量參數(shù)。運(yùn)用SPSS 19.0對(duì)校正后的51個(gè)特征數(shù)據(jù)進(jìn)行了方差分析、主成分分析、判別分析和聚類分析[2]。

方差分析：運(yùn)用SPSS 19.0對(duì)三種牙鲆群體的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)和框架數(shù)據(jù)分別進(jìn)行單因素方差分析（ANOVA），當(dāng)數(shù)據(jù)具有方差齊性的時(shí)候采用LSD法，當(dāng)數(shù)據(jù)不具有方差齊性的情況下采用Tamhane's T2法分析牙鲆的形態(tài)差異。當(dāng)P>0.05時(shí)，牙鲆形態(tài)無顯著性差異;當(dāng)P<0.05時(shí)，牙鲆形態(tài)差異顯著;當(dāng)P<0.01時(shí)，牙鲆形態(tài)差異極顯著。

聚類分析：運(yùn)用SPSS19.0 中的系統(tǒng)聚類功能對(duì)三種牙鲆進(jìn)行聚類分析，首先計(jì)算51項(xiàng)形態(tài)比例參數(shù)的均值，然后利用歐氏距離的最短系統(tǒng)聚類法構(gòu)建聚類樹，即歐氏距離系數(shù)越小樣本差異性越小，反之則越大。

主成分分析：首先運(yùn)用SPSS 19.0對(duì)三種牙鲆的形態(tài)學(xué)特征數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，得到的各主成分負(fù)荷值和貢獻(xiàn)率，然后根據(jù)各主成分的得分繪制主成分散點(diǎn)圖，以進(jìn)一步判斷種群之間相似性大小。

判別分析：運(yùn)用SPSS 19.0對(duì)三種牙鲆的形態(tài)學(xué)特征數(shù)據(jù)進(jìn)行判別分析，采用逐步判別法，并用以下公式計(jì)算其判別率。

P1=判別正確的尾數(shù)/實(shí)際尾數(shù)

P2=判別正確的尾數(shù)/判別尾數(shù)

綜合判別率=∑Ai/∑Bi

式中：Ai為第i個(gè)群體判別正確的尾數(shù)，Bi為第i群體的實(shí)際尾數(shù)，綜合判別率為三組相應(yīng)數(shù)的和[2，16]。

2結(jié)果與分析

2.1方差分析

方差分析結(jié)果顯示（見表1）：養(yǎng)殖牙鲆與雌核發(fā)育牙鲆相比，可量性狀中尾柄長(zhǎng)/體長(zhǎng)差異極顯著（P<0.01），頭長(zhǎng)、體高、吻長(zhǎng)與體長(zhǎng)之比差異不明顯;47個(gè)指標(biāo)框架數(shù)據(jù)中，9個(gè)指標(biāo)差異極顯著（P<0.01）占19.1%，12個(gè)指標(biāo)差異顯著（P<0.05），占25.5%，其余差異不顯著，占55.3%。養(yǎng)殖牙鲆與野生牙鲆相比較，尾柄長(zhǎng)/體長(zhǎng)差異顯著，頭長(zhǎng)、體高、吻長(zhǎng)與體長(zhǎng)之比差異不顯著;47個(gè)指標(biāo)框架數(shù)據(jù)中，8個(gè)指標(biāo)差異顯著，占17.0%（P<0.05），5個(gè)指標(biāo)差異極顯著，占10.6%（P<0.01），34個(gè)指標(biāo)差異不顯著，占72.3%。雌核發(fā)育牙鲆與野生牙鲆相比，頭長(zhǎng)/體長(zhǎng)差異顯著，吻長(zhǎng)/體長(zhǎng)、尾柄長(zhǎng)/體長(zhǎng)差異極顯著;可量性狀體高/體長(zhǎng)差異不顯著，在47個(gè)指標(biāo)框架數(shù)據(jù)中31個(gè)指標(biāo)差異不顯著，占66.0%，6個(gè)指標(biāo)差異顯著，占12.8%，10個(gè)指標(biāo)差異極顯著，占21.3%。

2.2聚類分析

聚類分析結(jié)果顯示，雌核發(fā)育牙鲆先和野生牙鲆聚成一支，二者再與養(yǎng)殖牙鲆聚到一起。表明，雌核發(fā)育牙鲆與野生牙鲆形態(tài)特征差異較小，而與養(yǎng)殖牙鲆差異較大（見圖2）。

1.代表養(yǎng)殖牙鲆，2.代表雌核發(fā)育牙鲆，3.代表野生牙鲆

2.3主成分分析

基于5個(gè)可量性狀及47個(gè)框架性狀對(duì)雌核發(fā)育牙鲆、野生牙鲆、養(yǎng)殖牙鲆進(jìn)行主成分分析，得到9個(gè)主成分，其特征根、方差貢獻(xiàn)率、累計(jì)貢獻(xiàn)率如表2所示。9個(gè)主成分對(duì)三種牙鲆總變異的累積貢獻(xiàn)率為86.389%，其中第一主成分的變異貢獻(xiàn)率最大，為50.237%，主要取決于D3-7/體長(zhǎng)、D5-2/體長(zhǎng)、D5-4/體長(zhǎng)、D5-6/體長(zhǎng)、D5-8/體長(zhǎng)、D5-14/體長(zhǎng)、D6-10/體長(zhǎng)、D7-14/體長(zhǎng)等比例性狀指標(biāo)（見表3），其中D5-2/體長(zhǎng)、D5-4/體長(zhǎng)、D5-6/體長(zhǎng)、D5-8/體長(zhǎng)反映了牙鲆魚體縱向指標(biāo)，D3-7/體長(zhǎng)、D5-14/體長(zhǎng)、D6-10/體長(zhǎng)反映了牙鲆魚體橫向指標(biāo)，D7-14/體長(zhǎng)反映的是牙鲆尾部的形態(tài)。第二主成分的變異貢獻(xiàn)率為9.675%，貢獻(xiàn)率最大的比例性狀指標(biāo)為D1-4/體長(zhǎng)、D1-6/體長(zhǎng)、D3-4/體長(zhǎng)、D3-6/體長(zhǎng)，主要反映牙鲆頭部指標(biāo)。因此，可認(rèn)為雌核發(fā)育牙鲆、野生牙鲆、養(yǎng)殖牙鲆的形態(tài)差異主要體現(xiàn)在牙鲆魚體縱向和頭部性狀指標(biāo)間。

三種牙鲆的第一、二主成分的散點(diǎn)分布圖（圖3）顯示，野生牙鲆重疊最多，與養(yǎng)殖牙鲆重疊最少，與全雌牙鲆重疊最多。三種牙鲆均有不同程度的相互疊交。

2.4判別分析

如表4所示，基于5個(gè)可量性狀及47個(gè)框架性狀的判別結(jié)果表明：三種牙鲆的判別準(zhǔn)確率P1均為90%，雌核發(fā)育牙鲆、野生牙鲆、養(yǎng)殖牙鲆判別準(zhǔn)確率P2分別為96.43%、90%、84.38%，綜合判別率為90%。

采用逐步判別法進(jìn)行了變量逐步篩選，從51個(gè)性狀中篩選出10個(gè)變量對(duì)區(qū)分三種牙鲆有顯著貢獻(xiàn)。10個(gè)變量為尾柄長(zhǎng)/體長(zhǎng)、D1-4/體長(zhǎng)、D3-2/體長(zhǎng)、D7-6/體長(zhǎng)、D5-8/體長(zhǎng)、D6-10/體長(zhǎng)、D13-14/體長(zhǎng)、D10-14/體長(zhǎng)、D9-14/體長(zhǎng)、D12-13/體長(zhǎng)。建立三種牙鲆的判別函數(shù)，利用判別函數(shù)可以對(duì)未知種群的牙鲆魚進(jìn)行判定。判別函數(shù)如下：

3討論

傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)方法不能對(duì)種下的群體如不同地域內(nèi)種群、雜交種、人工選育家系等等進(jìn)行分類或鑒定，是由于HUBBS和 LAGLER[17]提出魚類傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)分析的參數(shù)主要集中在魚體的橫軸方向、頭部及尾部的局限性。然而框架分析法可與形態(tài)學(xué)分析有效地結(jié)合用于魚類的形態(tài)分析、種質(zhì)鑒定及分類，如團(tuán)頭魴地理種群間[16]、尼羅羅非魚品系間[6]、“奧尼”魚同其親本（尼羅羅非魚[6，16]，奧利亞羅非魚）間[16]、雜交種與親本間[11-12]的形態(tài)判別。本研究對(duì)三種牙鲆8個(gè)可量性狀和47個(gè)框架性狀對(duì)雌核發(fā)育牙鲆、野生牙鲆、養(yǎng)殖牙鲆的形態(tài)特征差異進(jìn)行分析，研究表明，方差、聚類、主成分和判別分析等方法對(duì)三種牙鲆區(qū)分比較有效。主成分中，9個(gè)主成分對(duì)三種牙鲆間總變異的累積貢獻(xiàn)率為86.389%，第一主成分的變異貢獻(xiàn)率指標(biāo)為D3-7/體長(zhǎng)、D5-2/體長(zhǎng)、D5-4/體長(zhǎng)、D5-6/體長(zhǎng)、D5-8/體長(zhǎng)、D5-14/體長(zhǎng)、D6-10/體長(zhǎng)、D7-14/體長(zhǎng)等比例性狀指標(biāo)，其主要反映的是牙鲆魚體縱向、橫向、頭部框架指標(biāo)，可認(rèn)為雌核發(fā)育牙鲆、野生牙鲆、養(yǎng)殖牙鲆的形態(tài)差異主要體現(xiàn)在牙鲆魚體縱向和頭部性狀指標(biāo)間。聚類分析的結(jié)果顯示，雌核發(fā)育牙鲆與野生牙鲆形態(tài)接近，這可能是由于雌核發(fā)育牙鲆主要是由母本遺傳而來，而本研究采集的雌核發(fā)育牙鲆基本上是以野生牙鲆為母本培育而成，這一結(jié)果充分說明了雌核發(fā)育母本遺傳的優(yōu)勢(shì)，其結(jié)果同羅非魚[16]報(bào)道一致。判別分析是多元分析中比較有效的方法，直觀地判斷出牙鲆個(gè)體屬于哪個(gè)品種，綜合判別率為90%。這樣對(duì)于未知種的牙鲆魚類可以用不同品種的判別函數(shù)去判斷其所屬種類。這與其他物種如紅鰭東方鲀[10]、羅非魚[6，11，16]等等的研究結(jié)果是一致的?？傊嘣治龇椒梢杂行цb別牙鲆種類。

4結(jié)論

本研究采用傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)和現(xiàn)代框架結(jié)構(gòu)測(cè)定相結(jié)合，利用多元分析法分析了雌核發(fā)育牙鲆、野生牙鲆、養(yǎng)殖牙鲆的形態(tài)特征差異。結(jié)果表明，雌核發(fā)育牙鲆、野生牙鲆、養(yǎng)殖牙鲆間38個(gè)指標(biāo)差異顯著（P<0.05），聚類分析和主成分分析顯示，雌核發(fā)育牙鲆先和野生牙鲆形態(tài)接近，與養(yǎng)殖牙鲆距離遠(yuǎn)，其形態(tài)差異主要體現(xiàn)在牙鲆魚體縱向和頭部性狀指標(biāo)間。利用判別分析法進(jìn)行分析綜合判別率為90%。研究表明：方差、聚類、主成分和判別分析等多元分析方法對(duì)三種牙鲆形態(tài)比較有效，在牙鲆其他家系等的鑒定中值得推廣。

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