不同水系松潘裸鯉的形態(tài)特征分析

梁思倩， 楊坤， 黎樹(shù)， 王小東， 宋昭彬*

(1. 四川大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，生物資源與生態(tài)環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都610065；2. 西華師范大學(xué)生態(tài)研究院，四川南充637009)

松潘裸鯉GymnocyprispotaniniHerzenstein隸屬鯉形目Cypriniformes鯉科Cyprinidae裂腹魚(yú)亞科Schizothoracinae，分布于岷江上游的干流及支流、金沙江水系和瀾滄江水系(武云飛，吳翠珍，1992；丁瑞華，1994；樂(lè)佩琦，2000)。資源調(diào)查顯示，松潘裸鯉在雅礱江水系(茹輝軍等，2016；Caietal.，2019；Maetal.，2019)、大渡河(雷毅，2017；Zhouetal.，2018)也有分布。因背鰭末根不分枝鰭條較硬，其后緣下半部具細(xì)小鋸齒，具有發(fā)達(dá)的臀鱗，其行列的前端一般達(dá)到或接近腹鰭基部等特征，金沙江水系的松潘裸鯉被命名為硬刺松潘裸鯉G.potaninifirmispinatusWu & Wu，在雅礱江水系采集的樣本也通常被鑒定為該亞種(Huetal.，2016；Caietal.，2019)。本實(shí)驗(yàn)室對(duì)雅礱江支流安寧河、大渡河支流南埡河采集的松潘裸鯉樣本進(jìn)行形態(tài)鑒定時(shí)發(fā)現(xiàn)，其鰓耙數(shù)、背鰭不分枝鰭條的硬度及臀鱗發(fā)達(dá)程度等與金沙江水系的硬刺松潘裸鯉有一定差異，似介于岷江樣本和金沙江樣本之間。目前松潘裸鯉的形態(tài)比較研究?jī)H見(jiàn)于胡佳祥(2016)的報(bào)道，對(duì)采自雅礱江一級(jí)支流安寧河的硬刺松潘裸鯉和岷江上游黑水河的松潘裸鯉樣本的分析表明，種與亞種的主要形態(tài)學(xué)差異在背鰭末根不分枝鰭條硬度和臀鱗行列長(zhǎng)：硬刺松潘裸鯉的背鰭末根不分枝鰭條硬度較大，且臀鱗行列前端一般達(dá)到或接近腹鰭基部。隨著松潘裸鯉在較大范圍被調(diào)查采集，為進(jìn)一步了解不同水系樣本的異同并進(jìn)行準(zhǔn)確的物種及亞種鑒定，有必要系統(tǒng)比較其形態(tài)特征，并探討雅礱江、大渡河水系種群與岷江種群和金沙江硬刺松潘裸鯉亞種間的關(guān)系。本研究采用常規(guī)形態(tài)學(xué)和多變量形態(tài)度量學(xué)方法，通過(guò)主成分分析、判別分析、聚類(lèi)分析和形態(tài)差異系數(shù)分析等比較了采自岷江、金沙江、大渡河、雅礱江水系的8個(gè)松潘裸鯉種群的形態(tài)差異，以期為其分類(lèi)研究積累基礎(chǔ)資料，為不同水系樣本的物種鑒定提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 樣本采集

松潘裸鯉樣本分別于2016年、2017年采自岷江上游干流及支流雜谷腦河，大渡河中游支流南埡河和普雄河，雅礱江下游支流安寧河支流孫水河和依茲覺(jué)河，以及金沙江上游支流沖江河和大具河(表1，圖1)，所有樣本均用95%乙醇保存。

圖1 不同水系松潘裸鯉樣本采集點(diǎn)Fig. 1 Sampling sites of Gymnocypris potanini from different river drainages

表1 不同水系采集的松潘裸鯉樣本信息Table 1 Sample information of Gymnocypris potanini from different river drainages

1.2 樣本檢測(cè)

對(duì)每個(gè)樣本的背鰭、左胸鰭、左腹鰭和臀鰭鰭條數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并使用解剖剪和鑷子打開(kāi)樣本的鰓蓋，取下第一鰓弓放置于解剖鏡下，觀察并記錄第一鰓弓外側(cè)鰓耙數(shù)。采用電子天平稱(chēng)量所有樣本的體質(zhì)量(精度為0.01 g)，用數(shù)顯游標(biāo)卡尺(精度為0.01 mm)測(cè)量可量性狀，常規(guī)性狀包括全長(zhǎng)、體長(zhǎng)、體高、頭長(zhǎng)、吻長(zhǎng)、眼徑長(zhǎng)、眼間距、尾長(zhǎng)、尾柄長(zhǎng)、尾柄高、臀鱗行列長(zhǎng)(裂腹魚(yú)亞科魚(yú)類(lèi)的肛門(mén)和臀鰭基部間兩側(cè)特化的大型鱗片的排列長(zhǎng)度)共11項(xiàng)，框架度量采用9個(gè)形態(tài)解剖學(xué)坐標(biāo)點(diǎn)(圖2)，共計(jì)18個(gè)框架數(shù)據(jù)。

圖2 松潘裸鯉框架特征Fig. 2 Truss network of distance measurements of Gymnocypris potanini

1.3 數(shù)據(jù)處理

對(duì)每個(gè)種群的5項(xiàng)可數(shù)性狀進(jìn)行卡方檢驗(yàn)。整合統(tǒng)計(jì)所有樣本的8個(gè)常規(guī)測(cè)量性狀與18個(gè)框架性狀，使用SPSS 24.0和Microsoft Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，參照楊琴等(2019)的方法進(jìn)行KMO和Barttlett球度檢驗(yàn)、主成分、聚類(lèi)和判別分析。為消除魚(yú)體大小對(duì)形態(tài)參數(shù)的影響，將頭部性狀參數(shù)除以頭長(zhǎng)，臀鱗行列長(zhǎng)除以腹鰭基部至臀鰭基部的距離(GH)，其他參數(shù)除以體長(zhǎng)予以標(biāo)準(zhǔn)化處理。根據(jù)Mayr等(1953)劃分亞種的方法，計(jì)算各種群間的形態(tài)差異系數(shù)(coefficient of difference，CD)。

2 結(jié)果

2.1 可數(shù)性狀

8個(gè)種群的可數(shù)性狀結(jié)果表明，不同水系松潘裸鯉的背鰭(3，7)、臀鰭鰭條數(shù)(3，5)相同，胸鰭和腹鰭分枝鰭條數(shù)、第一鰓弓外側(cè)鰓耙數(shù)存在一定的變異(表2)。岷江種群(SP、LS)的第一鰓弓外側(cè)鰓耙數(shù)較少，范圍為6～9和6～8，眾數(shù)均為8，平均值分別為7.45和7.23。金沙江種群的第一鰓弓外側(cè)鰓耙數(shù)相比岷江種群稍多，范圍均為7～10，CJ種群的眾數(shù)為7和8，平均值為8.17，DJ種群的眾數(shù)為9，平均值為8.73。大渡河(YL、PX)和安寧河(NY、YZJ)4個(gè)種群的眾數(shù)分別為7、8、7和10，均值分別為7.48、8.28、7.52和9.27。各種群間的第一鰓弓外側(cè)鰓耙數(shù)、胸鰭和腹鰭分枝鰭條數(shù)之間的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2檢驗(yàn)：P>0.05)。此外，大渡河PX和安寧河YZJ種群中部分較大個(gè)體的下頜具有很細(xì)窄的角質(zhì)前緣，出現(xiàn)比例分別為44.4%和30.0%，角質(zhì)寬度分別為4.638 mm±0.976 mm和5.037 mm±1.342 mm，角質(zhì)厚度分別為0.798 mm±0.114 mm和0.797 mm±0.098 mm。

表2 不同水系松潘裸鯉形態(tài)可數(shù)性狀統(tǒng)計(jì)分析Table 2 Meristic characters of Gymnocypris potanini from different river drainages

2.2 可量性狀

2.2.1 主成分分析共測(cè)量了206尾松潘裸鯉的5 356個(gè)形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)。所選形態(tài)參數(shù)的KMO值為0.823，Barttlett球度檢驗(yàn)被拒絕(P<0.05)，表明所選變量適合做因子分析。所有松潘裸鯉的26個(gè)形態(tài)參數(shù)中共提取了7個(gè)主成分，其中前3個(gè)主成分解釋形態(tài)性狀的累計(jì)貢獻(xiàn)率為45.269%(表3)，對(duì)第一主成分起主要作用的是AF/體長(zhǎng)、AB/體長(zhǎng)、頭長(zhǎng)/體長(zhǎng)、EH/體長(zhǎng)、HI/體長(zhǎng)等魚(yú)體頭部和尾部特征值；對(duì)第二主成分影響較大的是DG/體長(zhǎng)、EI/體長(zhǎng)、尾柄高/體長(zhǎng)、CG/體長(zhǎng)、FG/體長(zhǎng)等特征值；對(duì)第三主成分起主要作用的是DH/體長(zhǎng)、DE/體長(zhǎng)、CH/體長(zhǎng)、DI/體長(zhǎng)、GH/體長(zhǎng)等特征值。

表3 松潘裸鯉可量性狀主成分分析的因子負(fù)荷值Table 3 Factor loadings of principal components extracted from morphometric characters of Gymnocypris potanini

第一、第二主成分分析圖可看出，不同水系的松潘裸鯉種群間均有較大程度的重疊(圖3)，沒(méi)有按照不同水系分離開(kāi)，不同水系種群之間的形態(tài)特征既相似又存在一定差異。通過(guò)橫軸第一主成分正值方向，CJ可與其他水系種群區(qū)分開(kāi)，SP、YZJ與LS、CJ在縱軸第二主成分上有一定區(qū)別。

圖3 不同水系松潘裸鯉26個(gè)形態(tài)學(xué)特征的主成分分析散點(diǎn)圖Fig. 3 Scatter plots of principal component analysis based on 26 morphometric characters of Gymnocypris potanini from different river drainages

2.2.2 判別分析利用26個(gè)形態(tài)參數(shù)對(duì)8個(gè)松潘裸鯉種群進(jìn)行判別分析，用逐步判別法對(duì)所有個(gè)體進(jìn)行預(yù)測(cè)分類(lèi)，除個(gè)別個(gè)體被誤判外，所有個(gè)體的綜合判別準(zhǔn)確率為74.1%(表4)，其中SP(100%)、LS(88.5%)和YZJ(86.7%)的判別率很高，而NY(60%)、DJ(46.7%)的判別率較低。

表4 不同水系松潘裸鯉種群形態(tài)學(xué)判別分析結(jié)果Table 4 Morphological discriminant results of Gymnocypris potanini from different river drainages

為提升判別率，篩選出8個(gè)對(duì)區(qū)分各群體有較大貢獻(xiàn)率的變量，并建立各種群的判別函數(shù)。V1～V8所對(duì)應(yīng)形態(tài)測(cè)量參數(shù)分別為AB/體長(zhǎng)、頭長(zhǎng)/體長(zhǎng)、眼徑/頭長(zhǎng)、尾柄高/體長(zhǎng)、CH/體長(zhǎng)、體高/體長(zhǎng)、CD/體長(zhǎng)、HI/體長(zhǎng)。判別分析時(shí)將測(cè)量數(shù)據(jù)的校正值分別代入 8個(gè)判別方程，所得函數(shù)值最大即判別為該群體。

SP=432.214V1+1 298.707V2+1 462.701V3+1 488.795V4+2 612.051V5-954.733V6+597.533V7+1 331.080V8

LS=420.308V1+1 403.842V2+1 323.706V3+876.714V4+1 091.768V5-381.430V6+1 118.628V7+1 025.525V8

YL=149.599V1+1 344.082V2+1 456.791V3+1 103.537V4+1 234.564V5-155.83V6+1 050.306V7+1 048.756V8

PX=277.705V1+1 402.169V2+1 527.081V3+1 438.153V4+1 287.587V5-412.822V6+1 074.42V7+956.313V8

NY=303.619V1+1 655.814V2+1 527.396V3+1 021.865V4+1 279.728V5-202.698V6+999.72V7+992.619V8

YZJ=327.842V1+1 403.117V2+1 329.223V3+1 649.662V4+1 256.298V5-218.532V6+1 128.92V7+872.084V8

CJ=438.449V1+1 726.003V2+1 605.759V3+805.288V4+1 107.291V5-272.276V6+1 014.894V7+1 027.766V8

DJ=341.537V1+1 413.041V2+1 437.896V3+1 107.974V4+1 217.341V5-206.043V6+1 008.302V7+1 142.578V8

2.2.3 形態(tài)聚類(lèi)分析基于不同松潘裸鯉種群形態(tài)性狀的歐式距離繪制的聚類(lèi)圖顯示，岷江水系的2個(gè)種群SP和LS聚為一支，其他水系的6個(gè)種群聚為另一支。采自金沙江的CJ、DJ 2個(gè)種群聚在一起，而大渡河和雅礱江種群未按水系聚在一起，地理距離較近的大渡河YL種群和安寧河NY種群、大渡河PX種群和安寧河YZJ種群分別聚為一支(圖4)。

圖4 基于松潘裸鯉種群間歐式距離構(gòu)建的聚類(lèi)圖Fig. 4 Cluster dendrogram of Gymnocypris potanini samples based on Euclidean distances

2.2.4 形態(tài)差異系數(shù)分析不同水系松潘裸鯉種群間平均CD為0.332，僅在CG/體長(zhǎng)和臀鱗行列長(zhǎng)/GH 2個(gè)形態(tài)性狀上超過(guò)了1.28。岷江SP種群在CG/體長(zhǎng)這一體高特征上與除大渡河YL種群外的6個(gè)種群間有明顯差異(CD=1.326～2.398)。在臀鱗行列長(zhǎng)/GH的差異上，CD超過(guò)1.28的有：岷江SP種群與安寧河YZJ種群(CD=1.543)，岷江LS種群分別與大渡河PX種群(CD=2.396)、安寧河YZJ種群(CD=2.046)、金沙江DJ種群(CD=1.715)；岷江水系樣本的臀鱗行列長(zhǎng)/GH明顯小于其他水系樣本(圖5)。

圖5 不同水系松潘裸鯉臀鱗行列長(zhǎng)Fig. 5 The length of anal scale row of Gymnocypris potanini from different river drainages

3 討論

魚(yú)類(lèi)的形態(tài)性狀作為分類(lèi)的重要依據(jù)，是基因和環(huán)境共同作用的結(jié)果，在中性選擇的長(zhǎng)期作用下，不同水系地理種群產(chǎn)生了相應(yīng)的適應(yīng)性變異(Campanaetal.，1995；楊琴等，2019)。本研究表明，岷江、大渡河、雅礱江、金沙江水系的松潘裸鯉在形態(tài)上存在一定的差異，但鰓耙數(shù)和背鰭、胸鰭、腹鰭及臀鰭鰭條數(shù)等可數(shù)性狀的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，不足以用于不同水系松潘裸鯉的形態(tài)鑒定。除岷江水系的SP(100%)、LS(88.5%)種群，安寧河YZJ種群(86.7%)外，其余種群的判別率均較低，判別分析能較準(zhǔn)確地識(shí)別岷江水系個(gè)體，但對(duì)其余水系個(gè)體的識(shí)別有限?？梢?jiàn)，不同水系松潘裸鯉的外部形態(tài)特征差異不明顯，這可能與其生活的環(huán)境條件類(lèi)似，以及長(zhǎng)期的適應(yīng)性進(jìn)化等有關(guān)。不過(guò)，岷江水系松潘裸鯉的臀鱗行列長(zhǎng)/GH明顯小于其余水系個(gè)體，形態(tài)差異系數(shù)分析結(jié)果顯示，SP種群與YZJ種群、LS種群與PX種群、LS種群與YZJ種群、LS種群與DJ種群間的臀鱗行列長(zhǎng)/GH差異系數(shù)超過(guò)了1.28。因此，岷江水系個(gè)體臀鱗行列長(zhǎng)度比例與其余水系個(gè)體存在明顯差異，結(jié)合形態(tài)性狀的判別分析，可以和其余水系個(gè)體進(jìn)行有效的識(shí)別。

聚類(lèi)分析結(jié)果表明，岷江水系種群聚為一支，金沙江水系種群聚在一起，這2個(gè)水系內(nèi)的松潘裸鯉具有較近的親緣關(guān)系。大渡河、雅礱江水系種群和金沙江水系種群聚在一起，顯示其與金沙江水系比與岷江水系有更近的親緣關(guān)系。大渡河YL種群和安寧河NY種群聚在一起，大渡河PX種群和安寧河YZJ種群聚在一起，這2個(gè)水系種群的親緣關(guān)系與種群間的地理距離相關(guān)，YL種群和NY種群、PX種群、YZJ種群分別相距約20 km、67 km、69 km，PX種群與YZJ種群、YL種群、NY種群分別相距約19 km、67 km和68 km。依據(jù)形態(tài)特征的大渡河和安寧河松潘裸鯉種群間的親緣關(guān)系與種群遺傳分析結(jié)果一致，NY種群與YL種群具有較近的遺傳關(guān)系，而與同水系的YZJ種群有較大的遺傳分化，因而推測(cè)NY種群和YL種群是共同起源的(Zhouetal.，2018)。YZJ種群和PX種群也分布在地理距離靠近的河流源頭區(qū)域，基于形態(tài)特征的親緣關(guān)系最近，因而可以推測(cè)其也是共同起源的。

根據(jù)Mayr等(1953)提出的差異系數(shù)和75%規(guī)則，若差異系數(shù)大于1.28，則差異達(dá)到亞種水平，小于1.28則屬于種群間形態(tài)性狀差異。松潘裸鯉在CG/體長(zhǎng)、臀鱗行列長(zhǎng)/GH這2個(gè)形態(tài)性狀上的CD超過(guò)了1.28，且岷江種群與其余水系種群間存在顯著差異，因此，硬刺松潘裸鯉亞種是有效的，并可根據(jù)臀鱗行列長(zhǎng)鑒別不同的亞種。大渡河、雅礱江、金沙江水系松潘裸鯉間的形態(tài)差異不明顯，具有較近的親緣關(guān)系，且均具有較長(zhǎng)的臀鱗行列，因而大渡河和雅礱江水系的松潘裸鯉為硬刺松潘裸鯉亞種。

裸鯉屬魚(yú)類(lèi)的下頜內(nèi)側(cè)或具角質(zhì)，但不形成銳利角質(zhì)前緣(樂(lè)佩琦，2000)。但本次形態(tài)檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)大渡河PX種群和安寧河YZJ種群中部分個(gè)體的下頜具有窄而薄的角質(zhì)。該現(xiàn)象在納木湖裸鯉G.namensis中也存在，極少數(shù)個(gè)體形成細(xì)窄的角質(zhì)前緣(樂(lè)佩琦，2000)。這可能是為了取食著生藻類(lèi)的適應(yīng)性變化。在其他一些下頜有發(fā)達(dá)角質(zhì)前緣的裂腹魚(yú)類(lèi)中卻發(fā)現(xiàn)，為了適應(yīng)湖泊等靜水環(huán)境，角質(zhì)前緣發(fā)生退化的適應(yīng)性改變。如：九寨溝海子中的嘉陵裸裂尻魚(yú)Schizopygopsiskialingensis下頜前緣角質(zhì)退化(個(gè)人觀察)，高原裸裂尻魚(yú)S.stoliczkai班公湖亞種下頜銳利角質(zhì)幾乎完全退化(王賀崐元等，2017)，齊口裂腹魚(yú)Schizothoraxprenanti伍須海樣本的下頜角質(zhì)前緣明顯退化(Liangetal.， 2011)。

致謝：吳波、雷毅、文秦超參與了魚(yú)類(lèi)樣本的采集，在此表示感謝。