光合選育系中華絨螯蟹形態(tài)性狀對體質(zhì)量的影響分析

鄭 巖，劉 谞，孫 娜，耿 丹，李 楊

(盤錦光合蟹業(yè)有限公司，遼寧省中華絨螯蟹育種重點實驗室，遼寧 盤錦 124200)

中華絨螯蟹(Eriocheirsinensis)是我國重要的水產(chǎn)養(yǎng)殖物種之一，吸引了成千上萬的農(nóng)民、漁民參與養(yǎng)殖，2017年我國中華絨螯蟹產(chǎn)量超過7.5×105t[1]，為養(yǎng)殖地區(qū)帶來了較好的社會效益和經(jīng)濟效益。光合選育系中華絨螯蟹是盤錦光合蟹業(yè)有限公司以遼河、海河、鴨綠江和黃河4個水系野生中華絨螯蟹為育種基礎(chǔ)群體，結(jié)合家系選育和高級群體選育技術(shù)，連續(xù)多代選育后得到的育種群體，至2018年已經(jīng)選育到第8代，具有生長速度快，抗逆性強[2]，養(yǎng)殖成活率高，成蟹規(guī)格大[3]等優(yōu)良特性，其中新品種“光合1號”(GS-01-004-2011)在我國北方廣泛推廣，對比非選育中華絨螯蟹養(yǎng)殖優(yōu)勢明顯[4]，為中華絨螯蟹產(chǎn)業(yè)尤其是北方中華絨螯蟹產(chǎn)業(yè)帶來了良好的發(fā)展前景。

體質(zhì)量直接反映中華絨螯蟹的生產(chǎn)性能，是養(yǎng)殖戶主要關(guān)注的生產(chǎn)指標(biāo)，所以目前多數(shù)中華絨螯蟹選育方法把體質(zhì)量作為主要目標(biāo)性狀[5]。在選育工作中，需要對中華絨螯蟹的各生長階段的體質(zhì)量進行統(tǒng)計分析，來評價選育效果。但是高精度電子稱對環(huán)境要求較高，風(fēng)力的大小直接影響稱量的準(zhǔn)確程度，而中華絨螯蟹養(yǎng)殖目前以室外露天環(huán)境為主，難以克服風(fēng)力對體質(zhì)量測量的影響，所以通過測量形態(tài)性狀，根據(jù)形態(tài)性狀與體質(zhì)量之間的關(guān)系來評價體質(zhì)量就成為有效的途徑。這方面有學(xué)者進行了一些研究，汪留全等[6]計算出了幼蟹體質(zhì)量與頭胸甲長的關(guān)系式；何杰[7]回歸了不同生長發(fā)育階段中華絨螯蟹體質(zhì)量與頭胸甲長關(guān)系式；耿緒云等[8]利用多元分析的方法研究了中華絨螯蟹1齡幼蟹的形態(tài)性狀對體質(zhì)量的影響，明確了影響中華絨螯蟹1齡幼蟹體質(zhì)量的主要外部形態(tài)性狀。

其他水產(chǎn)品種關(guān)于形態(tài)性狀與體質(zhì)量關(guān)系的研究也較多[9-13]，但是關(guān)于中華絨螯蟹成蟹形態(tài)性狀對體質(zhì)量的影響，尤其是人工選育后的中華絨螯蟹形態(tài)性狀與體質(zhì)量的關(guān)系尚未見報道。并且不同的中華絨螯蟹群體形態(tài)性狀對體質(zhì)量的影響也不相同[14]，不同水系的中華絨螯蟹的形態(tài)差異也較大[15]，所以筆者通過隨機抽樣測量，對光合選育系中華絨螯蟹選育群體的體質(zhì)量和各形態(tài)性狀進行多元分析，利用相關(guān)分析、通徑分析和回歸分析的方法，確定影響體質(zhì)量的主要形態(tài)性狀及其直接和間接影響效果，建立估計體質(zhì)量的最優(yōu)回歸方程，旨在為中華絨螯蟹選育工作的進一步開展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2018年9月在盤錦光合蟹業(yè)有限公司育種基地，隨機選取光合選育系成蟹雌、雄各250只，雌蟹(95.27±14.60) g，雄蟹(145.03±23.46) g。逐一測量每只中華絨螯蟹的形態(tài)性狀和體質(zhì)量。

1.2 測量方法

按照國標(biāo)(GB/T 19783—2005)測量頭胸甲長(3—9)、背甲后半長(7—9)、體高(11—12)、額寬(2—4)、第1側(cè)齒寬(1—5)、第3步足長節(jié)長(6,13—14)、第3步足前節(jié)長(6,15—16)、第4步足指節(jié)長(8,16—17)共8個形態(tài)學(xué)指標(biāo)和其體質(zhì)量(圖1)。

圖1 中華絨螯蟹形態(tài)性狀測量位點Fig.1 Measurement sites of morphological characters of Chinese mitten crab E.sinensis

形態(tài)學(xué)指標(biāo)用桂林廣陸數(shù)字測控股份有限公司的0～150 m數(shù)顯卡尺測量(精確至0.01 m)，體質(zhì)量用上海瑤新電子科技有限公司經(jīng)銷的樂祺牌電子天平稱量(精確至0.1)。

1.3 分析方法

變異系數(shù)/%=(標(biāo)準(zhǔn)差/平均值)×100%

相關(guān)系數(shù)(r)和通徑系數(shù)(Pi)的計算參考文獻[16-18]，采用SPSS 20.0軟件進行分析。決定系數(shù)根據(jù)相關(guān)分析和通徑系數(shù)計算間接作用。決定系數(shù)分為各表型性狀對體質(zhì)量的直接決定系數(shù)(di)和通過其他性狀對體質(zhì)量的間接決定系數(shù)(dij)。各計算公式為：

總決定系數(shù)：r=Pi+∑rij×Pi

直接決定系數(shù)：di=Pi2

間接決定系數(shù)：dij=2rij×Pi×Pj

文中相關(guān)數(shù)據(jù)分析利用Excel 2007和SPSS 20.0軟件進行處理。

2 結(jié) 果

2.1 各形態(tài)性狀的基本統(tǒng)計結(jié)果

經(jīng)統(tǒng)計，各形態(tài)性狀的表型參數(shù)見表1。雌蟹變異系數(shù)：體質(zhì)量>第4步足指節(jié)長>第3步足前節(jié)長>額寬>第3步足長節(jié)長>體高>背甲后半長>頭胸甲長>第1側(cè)齒寬，體質(zhì)量最大，為15.32%，其他參數(shù)為5.29%～8.83%。雄蟹變異系數(shù)：體質(zhì)量>額寬>第4步足指節(jié)長>第3步足前節(jié)長>背甲后半長>第3步足長節(jié)長>體高>頭胸甲長>第1側(cè)齒寬，體質(zhì)量最大，為16.17%，其他參數(shù)為5.64%～10.91%。

表1 光合選育系中華絨螯蟹形態(tài)性狀統(tǒng)計結(jié)果Tab.1 Statistical results of morphological characters of Guanghe breeding strain of Chinese mitten crab E.sinensis

(續(xù)表1)

2.2 各形態(tài)性狀的相關(guān)系數(shù)

各形態(tài)性狀間的相關(guān)系數(shù)見表2，各性狀間的相關(guān)性均達到極顯著水平(P<0.01)，各性狀之間關(guān)系緊密，相互影響共同作用形成最終的形態(tài)表達。各形態(tài)性狀間頭胸甲長與背甲后半長相關(guān)系數(shù)最大，雄蟹為0.830，雌蟹為0.893。各形態(tài)性狀與體質(zhì)量的相關(guān)性中，頭胸甲長的相關(guān)系數(shù)最大，雄蟹為0.806，雌蟹為0.954。各形態(tài)性狀與體質(zhì)量的相關(guān)性雌蟹均高于雄蟹，這與中華絨螯蟹雌雄個體螯足差異較大有關(guān)，螯足質(zhì)量在體質(zhì)量中所占的比重，雄蟹要遠(yuǎn)大于雌蟹，但是并未影響形態(tài)性狀與體質(zhì)量的相關(guān)程度。

表2 各形態(tài)性狀間的相關(guān)系數(shù)Tab.2 Correlation coefficient among morphological characters

(續(xù)表2)

2.3 各形態(tài)性狀對體質(zhì)量的通徑分析

根據(jù)相關(guān)系數(shù)的組成效應(yīng)，將形態(tài)性狀與體質(zhì)量的相關(guān)系數(shù)剖分為各性狀的直接作用(通徑系數(shù))和各性狀通過其他性狀的間接作用兩部分，結(jié)果見表3。各形態(tài)性狀對體質(zhì)量都是間接影響大于直接影響，對體質(zhì)量的間接影響依次為雄蟹頭胸甲長>第3步足長節(jié)長>額寬>體高，雌蟹為頭胸甲長>第3步足長節(jié)長>體高>額寬，保留下來的4個形態(tài)形狀參數(shù)中3個是關(guān)于頭胸部的，說明頭胸部的大小對中華絨螯蟹體質(zhì)量的大小起決定性作用。

表3 各形態(tài)性狀對體質(zhì)量的通徑分析Tab.3 Path analysis of body weight for morphological characters

2.4 各形態(tài)性狀對體質(zhì)量的決定系數(shù)

通過計算得出各形態(tài)性狀對體質(zhì)量的決定系數(shù)見表4，對角線上給出了每個性狀單獨對體質(zhì)量的決定系數(shù)，對角線以上給出了兩兩性狀共同對體質(zhì)量的決定系數(shù)。各形態(tài)性狀單獨對體質(zhì)量的決定程度頭胸甲長最大，雄蟹為32.1%，雌蟹為53.8%，兩兩性狀共同對體質(zhì)量的決定程度第3步足長節(jié)長和頭胸甲長的協(xié)同作用最大，雄蟹為20.2%，雌蟹為14.8%，可見頭胸甲長和第3步足長節(jié)長對于體質(zhì)量是重要的決定性指標(biāo)。雌蟹額寬和其他性狀共同作用后對體質(zhì)量的決定系數(shù)都是負(fù)值，說明頭胸甲越寬的雌蟹體質(zhì)量越小，可以作為育種選擇的一個初選判斷依據(jù)。

表4 各形態(tài)性狀對體質(zhì)量的決定系數(shù)Tab.4 Determination coefficient of morphological characters for body weight

2.5 建立多元回歸方程

回歸方程的建立使用SPSS 20.0中的線性回歸得出，采用逐步引入變量法去除偏回歸系數(shù)不顯著的性狀，保留顯著的性狀，建立體質(zhì)量與形態(tài)性狀間的最優(yōu)回歸方程：雄蟹，y=-224.598+3.826x1+1.846x6+2.866x4+2.14x3；雌蟹，y=-166.408+3.734x1+0.754x6+0.817x3-1.014x4(表5～表6)。

表5 回歸模型和偏回歸系數(shù)的顯著性檢驗Tab.5 Regression model and significance test of partial regression coefficient

表6 各形態(tài)性狀對體質(zhì)量復(fù)相關(guān)分析Tab.6 Multiple correlation analysis of morphological characters for body weight

3 討 論

3.1 各形態(tài)性狀對光合選育系中華絨螯蟹體質(zhì)量的影響

應(yīng)用相關(guān)分析、通徑分析來揭示自變量和依變量之間的關(guān)系，需要大量的數(shù)據(jù)資料作支撐，筆者隨機測量500只性成熟中華絨螯蟹的8個形態(tài)性狀和體質(zhì)量，獲得4500個數(shù)據(jù)，進行統(tǒng)計分析，理論上可以代表性成熟的光合選育系中華絨螯蟹這個群體。并且考慮到中華絨螯蟹性成熟后雌雄體型存在較大差異，對雌雄蟹數(shù)據(jù)分別進行統(tǒng)計分析，相關(guān)分析結(jié)果顯示，所測的各形態(tài)性狀間相關(guān)性和各形態(tài)性狀與體質(zhì)量的相關(guān)性均達到了極顯著水平(P<0.01)，說明分析所選指標(biāo)之間的關(guān)系是有實際意義的，得出的結(jié)論可以作為指導(dǎo)選育進行的理論基礎(chǔ)。

本試驗得出對光合選育系中華絨螯蟹體質(zhì)量直接影響程度最大的是頭胸甲長，雄蟹0.567，雌蟹0.733，對體質(zhì)量的決定程度分別是32.1%和53.8%，這與耿緒云等[8]的研究結(jié)果有所差異，筆者認(rèn)為是選取的生長階段的不同所致。根據(jù)經(jīng)驗，中華絨螯蟹頭胸甲長寬比，幼蟹和成蟹存在一定的差異，中華絨螯蟹個體越大，頭胸甲長寬比越接近1。這就要求在選育過程中，不同的階段應(yīng)用不同的指標(biāo)，多指標(biāo)結(jié)合更有利于加快選育進程。胡清彪等[19]對不同家系中華絨螯蟹生長情況研究的結(jié)果顯示，不同環(huán)境對不同家系生長影響不同，指出遺傳對于幼蟹的生長具有重要作用，這也是本試驗結(jié)果和其他研究結(jié)果產(chǎn)生差異的原因所在。其他性狀對體質(zhì)量的影響較小，直接決定程度均低于10%，主要通過頭胸甲長的間接作用影響體質(zhì)量。

值得注意的是各形態(tài)性狀對體質(zhì)量的間接作用的排序表現(xiàn)出雌雄差異的現(xiàn)象，雄蟹額寬大于體高，雌蟹體高大于額寬，并且雌蟹額寬對體質(zhì)量的直接作用和通過其他性狀的間接作用都是負(fù)值，額寬越寬雌蟹的體質(zhì)量越小。猜測和雌雄中華絨螯蟹螯足的差異化有關(guān)，頭胸甲面積相同的中華絨螯蟹，雄蟹的螯足體積要遠(yuǎn)大于雌蟹，這就需要增加額寬來增加眼間距，以提供中華絨螯蟹更好的視野；雌蟹相對來說這方面的影響較小，而額寬大其對應(yīng)區(qū)域內(nèi)內(nèi)臟占比增加，內(nèi)臟對體質(zhì)量的貢獻較小，致使額寬與體質(zhì)量負(fù)相關(guān)。所以可以把額寬作為育種選擇的一個直觀指標(biāo)，至于其內(nèi)在機理還有待于通過分子生物學(xué)等試驗進一步研究。

3.2 影響光合選育系中華絨螯蟹體質(zhì)量重點性狀的確定

應(yīng)用SPSS軟件進行數(shù)據(jù)分析，逐步引入變量進行線性回歸，所保留的變量就是通徑分析中通徑系數(shù)即直接作用系數(shù)達到顯著水平的變量，本試驗中最優(yōu)方程中保留了頭胸甲長、第3步足長節(jié)長、額寬、體高，確定這4個形態(tài)性狀是影響光合選育系中華絨螯蟹體質(zhì)量的主要性狀。需要說明的是，通徑分析中背甲后半長和第3步足前節(jié)長的通徑系數(shù)也達到了顯著水平，但因其與落選的2個性狀之間的相關(guān)作用影響，在剔除通徑系數(shù)不顯著的兩個性狀后進行偏相關(guān)檢驗，均表現(xiàn)為不顯著，所以在最終的優(yōu)化方程中被剔除。在性狀與體質(zhì)量的相關(guān)分析為基礎(chǔ)進行通徑分析時，只有當(dāng)相關(guān)指數(shù)r2≥0.85時，才表明影響依變量的主要自變量已經(jīng)找到[7-9]。本試驗中光合選育系中華絨螯蟹各形態(tài)性狀對體質(zhì)量的相關(guān)指數(shù)r2雄蟹為0.876、雌蟹為0.961，說明選擇的形態(tài)性狀是影響體質(zhì)量的主要性狀，其他未選擇的性狀影響相對較小。

3.3 對中華絨螯蟹選育的指導(dǎo)意義

變異系數(shù)是用來衡量數(shù)據(jù)離散程度的統(tǒng)計學(xué)指標(biāo)，可以客觀地反映出數(shù)據(jù)相對于平均值的離散程度。生物的某一性狀指標(biāo)離散程度越大，則該性狀產(chǎn)生突變的可能越大，相對來說選擇到優(yōu)良性狀的機會越大，所以變異系數(shù)較大的性狀相對具有較大的選擇潛力。本試驗中體質(zhì)量的變異系數(shù)在所有性狀中最大，雌蟹15.32%，雄蟹16.17%，形態(tài)性狀變異系數(shù)只有雄蟹額寬達到10.91%和雄蟹第4步足指節(jié)長達到10.66%，其余均不足10%，變異程度相對較低，相對而言體質(zhì)量更具有選擇潛力，理論上支持了光合選育系中華絨螯蟹優(yōu)良性狀的獲得。然而僅單純以體質(zhì)量作為指標(biāo)進行選擇，受環(huán)境等因素的影響較大，不能很好地保證選育效果。結(jié)合本試驗應(yīng)以體質(zhì)量為重點選擇標(biāo)準(zhǔn)，以頭胸甲長、第3步足長節(jié)長、額寬、體高為輔助標(biāo)準(zhǔn)進行選擇，如果考慮減少工作量提高工作效率，輔助標(biāo)準(zhǔn)只選擇頭胸甲長，筆者認(rèn)為也是可行的，也能夠保證選育的良好效果。本試驗發(fā)現(xiàn)，雌蟹額寬不論直接作用還是額寬和其他性狀共同作用后對體質(zhì)量的決定系數(shù)均為負(fù)值，說明雌蟹額寬越大光合選育系中華絨螯蟹的體質(zhì)量越小，這也可以作為一個指標(biāo)來指導(dǎo)選育工作的進行，關(guān)于其內(nèi)在的機理還有待于分子生物學(xué)的試驗進行研究。

4 結(jié) 論

光合選育系中華絨鰲蟹體質(zhì)量具有較大的選擇潛力，是新品種選育的優(yōu)選指標(biāo)。形態(tài)性狀和體質(zhì)量有較強的相關(guān)性，其中頭胸甲長、第3步足長節(jié)長、體高和額寬4個形態(tài)性狀參數(shù)與體質(zhì)量參數(shù)回歸得到的最優(yōu)線性方程，可以解決環(huán)境條件不利于稱量時對體質(zhì)量的評估問題，可以在新品種選育工作中應(yīng)用。