2月齡花鱸形態(tài)性狀與體質(zhì)量相關(guān)性及通徑分析

楊育凱，虞 為，林黑著，舒 琥，黃小林，李 濤，黃 忠，荀鵬偉

（1.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所//農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南海漁業(yè)資源開發(fā)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室//廣東省漁業(yè)生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510300;2.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所深圳試驗(yàn)基地，廣東 深圳 518121;3.廣州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，廣東 廣州 510006；4.上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院，上海 201506）

在動(dòng)物選擇育種過程中，體質(zhì)量具有直觀性和可度量性，常被作為最直接的目標(biāo)性狀，但對(duì)于生活在水中的魚類而言，體質(zhì)量容易受到外界因素（如體表殘留水分、腸道飼料殘留）影響，導(dǎo)致誤差較大[1]。由于形態(tài)性狀與體質(zhì)量具有相關(guān)性，實(shí)踐中常運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法分析形態(tài)性狀與體質(zhì)量的關(guān)系，并以此開展輔助選育，從而達(dá)到提高育種效果的目的。目前運(yùn)用較為普遍的統(tǒng)計(jì)方法包括相關(guān)分析、灰色關(guān)聯(lián)度分析、多元回歸分析及通徑分析等，相關(guān)研究也已在魚、蝦、蟹、貝等多種水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)動(dòng)物中開展[2-5]。開展魚類遺傳育種研究時(shí)，為提高準(zhǔn)確性，選種工作一般在成體時(shí)進(jìn)行，過早選擇幼魚基因型尚未充分表達(dá)，容易造成選種錯(cuò)誤；但成體選育往往帶來巨大的養(yǎng)殖困難和過多的經(jīng)濟(jì)投入，特別是對(duì)于生殖周期較長的品種。實(shí)際生產(chǎn)時(shí)一般會(huì)在夏花、一齡魚種、后備親魚和產(chǎn)卵親魚等關(guān)鍵時(shí)期開展階段式的選擇，保留優(yōu)良個(gè)體繁殖后代，這樣既能達(dá)到選育效果又能降低養(yǎng)殖成本和風(fēng)險(xiǎn)，如興國紅鯉(Cyprinus carpiovar.singuonensis)的選育過程[6]。鑒于此，諸多學(xué)者在魚類生長發(fā)育早期即開展形態(tài)性狀與體質(zhì)量的相關(guān)性研究。在對(duì)黑鯛（Sparus macrocephalus）[7]、卵形鯧鲹（Trachinotus ovatus）[8]、翹嘴鱖（Sinipercachuatsi）[9]、唇?（Hemibarbus labeo）[10]等早期幼魚的研究中，其體質(zhì)量變異系數(shù)均達(dá)到20%以上，規(guī)格差異較大；分析這些差異除了受遺傳因素影響外，還與母體卵規(guī)格和質(zhì)量等因素有關(guān)。因此進(jìn)行魚類階段式選育時(shí)，為同時(shí)提高選擇準(zhǔn)確性和留種率，幼魚期往往以較大的選擇強(qiáng)度來降低入選率，成魚期則相反。

花鱸（Lateolabrax maculatus）俗稱海鱸、七星鱸、寨花等，屬鱸形目（Perciformes）鮨科（Serranidae）花鱸屬（Lateolabrax），廣泛分布于中國、朝鮮半島及日本沿海?；|肉質(zhì)鮮美、營養(yǎng)豐富，生長速度快、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，是我國重要的養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)魚類之一，2019年全國海水養(yǎng)殖產(chǎn)量達(dá)到18.02萬t[11]。隨著產(chǎn)量逐年的提升和養(yǎng)殖規(guī)模的不斷擴(kuò)大，優(yōu)質(zhì)苗種供應(yīng)成為廣大養(yǎng)殖戶的迫切需求，開展花鱸良種選育工作已是大勢(shì)所趨。目前關(guān)于花鱸遺傳育種的系統(tǒng)研究尚未見報(bào)道，現(xiàn)有花鱸品種表現(xiàn)為：南北花鱸種群混雜，沒有進(jìn)行定向選育，尚未建立科學(xué)育種技術(shù)，導(dǎo)致花鱸生長和抗病性能下降[12]。花鱸生殖周期為4 a，采用傳統(tǒng)選擇育種技術(shù)需要10 a以上才能取得顯著遺傳進(jìn)展，為了提高育種效率，除了利用基因組學(xué)信息、分子標(biāo)記輔助選育等手段外，早期的魚種遴選工作尤為重要。胡彥波等[13]研究了2齡花鱸魚形態(tài)形狀對(duì)體質(zhì)量的影響，指出其所選指標(biāo)不一定同時(shí)適用于花鱸發(fā)育的全部時(shí)期，具體仍需要進(jìn)一步的驗(yàn)證?；|從受精卵培育至大規(guī)格商品苗種一般需要2個(gè)月時(shí)間，之后即可“出苗”轉(zhuǎn)向池塘、網(wǎng)箱養(yǎng)殖及后續(xù)親本的培育。本研究選擇2月齡此關(guān)鍵時(shí)期開展花鱸形態(tài)性狀與體質(zhì)量相關(guān)性及通徑分析，旨在指導(dǎo)其早期幼魚的育種選擇，為花鱸形態(tài)學(xué)研究提供參考數(shù)據(jù)。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)用2月齡花鱸來自福建省漳州市漳浦縣融興水產(chǎn)育苗場(chǎng)。2018年9月，從當(dāng)?shù)仞B(yǎng)殖網(wǎng)箱挑選84尾4齡以上、體格健壯、無傷無病、性腺發(fā)育良好的個(gè)體進(jìn)行室內(nèi)營養(yǎng)強(qiáng)化，待性腺發(fā)育成熟后群體注射激素使其自然產(chǎn)卵，取同一批受精卵，在相同條件下進(jìn)行孵化和池塘苗種培育。隨機(jī)抽取500尾進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定，測(cè)定前停飼1 d。

1.2 性狀測(cè)定

使用質(zhì)量濃度為50～60 mg/L的丁香酚麻醉實(shí)驗(yàn)魚，用干紗布和濾紙吸干體表水分，然后按照GB 18654.3-2008養(yǎng)殖魚類種質(zhì)檢驗(yàn)第3部分[14]規(guī)定，用精確度為0.01 mm游標(biāo)卡尺逐尾測(cè)量魚體的10個(gè)形態(tài)性狀，包括全長（X1）、體長（X2）、體高（X3）、頭長（X4）、頭高（X5）、軀干長（X6）、吻長（X7）、眼徑（X8）、尾柄長（X9）和尾柄高（X10）；用精確度為0.01 g的電子天平準(zhǔn)確測(cè)量體質(zhì)量（Y）。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

利用SPSS 17.0軟件對(duì)各形態(tài)性狀和體質(zhì)量進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)、相關(guān)分析和多元回歸分析，得到相關(guān)系數(shù)、通徑系數(shù)和決定系數(shù)；多元回歸分析得到的偏回歸系數(shù)即為通徑系數(shù)，決定系數(shù)利用相關(guān)系數(shù)和通徑系數(shù)計(jì)算求得。采用Pearson法對(duì)各性狀進(jìn)行表型相關(guān)分析，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用逐步引入-剔除法剔除偏回歸系數(shù)不顯著的形態(tài)性狀，建立偏回歸系數(shù)檢驗(yàn)顯著的性狀與體質(zhì)量的多元回歸方程，并對(duì)方程進(jìn)行擬合度檢驗(yàn)。參考杜家菊等[15]的研究方法開展通徑分析，研究各形態(tài)性狀對(duì)體質(zhì)量的直接作用（通徑系數(shù)）和間接作用（間接通徑系數(shù)）。相關(guān)計(jì)算公式如下：

2 結(jié)果

2.1 2月齡花鱸主要性狀的描述性統(tǒng)計(jì)

所測(cè)2月齡花鱸樣本容量為n=500，經(jīng)Kolmogorov-Smirnov Test檢驗(yàn)，體質(zhì)量數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布（P＞0.05），可用于后續(xù)回歸分析（表1）。

表1 2月齡花鱸主要性狀的描述性統(tǒng)計(jì)Table 1 The descriptive statistics of main traits of two-month-old Lateolabrax maculatus（n=500）

10個(gè)主要性狀的標(biāo)準(zhǔn)差均較小，表明本次隨 機(jī)采集的樣本各參數(shù)對(duì)總體的估計(jì)可靠性較高。表型參數(shù)的變異系數(shù)范范圍9.21%～26.97%，其中體質(zhì)量的變異系數(shù)最大（26.97%），說明該性狀具有較大的選擇潛力，可以作為花鱸早期選育的重要目標(biāo)性狀，而頭長等變異系數(shù)較小的性狀在選擇時(shí)則可忽略。

2.2 2月齡花鱸主要性狀間的相關(guān)性分析

如表2所示，各形態(tài)性狀間及形態(tài)性狀與體質(zhì)量間的相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平（P＜0.01），其中體高和體質(zhì)量間的相關(guān)系數(shù)最大，為0.952，眼徑和體質(zhì)量間的相關(guān)系數(shù)最小，為0.184。各形態(tài)性狀與體質(zhì)量間的相關(guān)系數(shù)大小排序依次為：體高＞全長＞頭高＞體長＞頭長＞軀干長＞尾柄高＞尾柄長＞吻長＞眼徑。

表2 2月齡花鱸主要性狀間的相關(guān)系數(shù)Table 2 Correlation coefficient of main traits of two-month-old Lateolabrax maculatus

2.3 2月齡花鱸形態(tài)性狀對(duì)體質(zhì)量的通徑分析

通徑分析結(jié)果見表3。經(jīng)顯著性檢驗(yàn)，體高、全長、眼徑、軀干長、吻長、體長等6個(gè)形態(tài)學(xué)指標(biāo)對(duì)體質(zhì)量的通徑系數(shù)（直接作用）達(dá)極顯著水平（P＜0.01），予以保留，其余通徑系數(shù)不顯著的性狀被剔除。上述6個(gè)形態(tài)性狀對(duì)體質(zhì)量的直接作用大小排序依次為：體高＞全長＞軀干長＞體長＞吻長＞眼徑，其中只有體高的直接作用（0.569）大于間接作用（0.383），而眼徑的直接作用為負(fù)值（-0.097）。分析間接作用總和，體長對(duì)體質(zhì)量的間接作用最大（0.778），眼徑的間接作用最?。?.282）。在相互作用中，根據(jù)通徑分析原理，由于眼徑對(duì)體質(zhì)量是負(fù)影響作用，所以當(dāng)其它性狀通過其作用于體質(zhì)量時(shí)均顯示負(fù)值；除眼徑外，其余4個(gè)性狀通過體高對(duì)體質(zhì)量的間接作用均較大（0.271～0.499）。綜上可以判定2月齡花鱸各形態(tài)學(xué)指標(biāo)中，體高為體質(zhì)量的主要影響因子。此外，表中各形態(tài)性狀對(duì)體質(zhì)量的方差膨脹因子（variance inflation factor，VIF）數(shù)值均小于經(jīng)驗(yàn)值10，表明各形態(tài)性狀直接和間接作用的估計(jì)、回歸模型的構(gòu)建均無共線性的影響，分析結(jié)果是準(zhǔn)確可靠的。

表3 2月齡花鱸各形態(tài)性狀對(duì)體質(zhì)量的通徑分析Table 3 Path analysis of the morphometric traits on body weight of two-month-old Lateolabrax maculatus

2.4 2月齡花鱸形態(tài)性狀對(duì)體質(zhì)量的決定系數(shù)

各形態(tài)性狀對(duì)體質(zhì)量的決定系數(shù)見表4。其中，體高對(duì)體質(zhì)量的單獨(dú)決定系數(shù)為0.324，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它單個(gè)性狀；吻長的單獨(dú)決定系數(shù)最小，為0.003。在共同決定系數(shù)中，全長和體高對(duì)體質(zhì)量的共同決定系數(shù)最大（0.287），眼徑和體高的共同決定系數(shù)最?。?0.026）。體高、全長、眼徑、軀干長、吻長、體長6個(gè)形態(tài)性狀對(duì)體質(zhì)量的總決定系數(shù)為0.947，剩余因子較?。╡=0.230），說明這6個(gè)性狀為影響體質(zhì)量的主要性狀，剔除的其它性狀影響較小。

2.5 2月齡花鱸形態(tài)性狀與體質(zhì)量的多元回歸分析

以體質(zhì)量為因變量，通過多元回歸方法逐步引入體高、全長、眼徑、軀干長、吻長、體長等6個(gè)偏回歸系數(shù)顯著的形態(tài)性狀為自變量構(gòu)建最優(yōu)線性回歸方程如下：=-1.468+1.314X3+0.160 X1-0.307X8+0.149X6+0.305X7+0.046X2（表5）。

表4 2月齡花鱸各形態(tài)性狀對(duì)體質(zhì)量的決定系數(shù)Table 4 Determination coefficient of the morphometric traits on body weight of two-month-old Lateolabrax maculatus

表5 模型匯總Table 5 The model summary

隨著自變量逐步被引入，回歸方程的復(fù)相關(guān)系數(shù)和決定系數(shù)均逐漸增加，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)估計(jì)誤差逐漸降低，表明引入的自變量對(duì)因變量的作用在增加，回歸模型的準(zhǔn)確性也在不斷增加，該方程擬合度較好（表5）。通過方差分析和偏回歸系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)，6個(gè)形態(tài)性狀的偏回歸系數(shù)差異性均達(dá)到極顯著水平（P＜0.01），多元回歸方程回歸關(guān)系也達(dá)到極顯著水平（F=1 451.449，P＜0.01），說明自變量對(duì)因變量存在顯著性影響，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，自變量都應(yīng)留在方程中；回歸預(yù)測(cè)中，估計(jì)值與觀測(cè)值差異不顯著（P＞0.05），表明該回歸方程可用于指導(dǎo)花鱸選育實(shí)際生產(chǎn)（表6、7）。

表6 回歸方程的系數(shù)分析Table 6 Coefficient analysis of regression equation

表7 多元回歸方程的方差分析Table 7 Analysis of variance of multiple regression equations

3 討論

3.1 影響2月齡花鱸體質(zhì)量的主要形態(tài)性狀確定

在魚類的選擇育種中，生長性狀的主要衡量指標(biāo)為體質(zhì)量，其次即為體長、體高等一些可測(cè)量的形態(tài)性狀。本研究相關(guān)性分析結(jié)果表明，與2月齡花鱸體質(zhì)量相關(guān)性最高的2個(gè)形態(tài)性狀是體高和全長，相關(guān)系數(shù)均超過0.900。在表型相關(guān)分析的基礎(chǔ)上，只有當(dāng)總決定系數(shù)大于或等于0.850時(shí)，才能表明影響因變量的主要自變量已經(jīng)找到；經(jīng)多元回歸分析，2月齡花鱸體高、全長、眼徑、軀干長、吻長、體長等6個(gè)形態(tài)性狀的總決定系數(shù)為0.947＞0.850，說明這6個(gè)性狀為影響體質(zhì)量的主要形態(tài)性狀，可作為該階段選育時(shí)重要測(cè)量指標(biāo)。根據(jù)通徑分析可知，6個(gè)形態(tài)性狀對(duì)體質(zhì)量的直接作用均達(dá)到極顯著水平（P＜0.01），其中只有體高的直接作用大于其間接作用，形態(tài)性狀對(duì)體質(zhì)量的間接作用也主要是由其它性狀通過體高產(chǎn)生的。因此在對(duì)早期花鱸進(jìn)行選育時(shí)，除了對(duì)變異系數(shù)較大的體質(zhì)量重點(diǎn)關(guān)注外，還應(yīng)考慮體高這一形態(tài)性狀，以保證親本選擇的有效性。這一結(jié)果與翹嘴鱖[9]、大鱗鲃（Barbus capito）[16]、吉富羅非魚（Oreochromis niloticus）[17]等的研究結(jié)果一致，事實(shí)上在絕大部分魚類中，體高和體長（或全長）都是影響體質(zhì)量的最主要形態(tài)性狀[18]。

3.2 分析方法的選擇

在進(jìn)行選擇育種時(shí)，為增加準(zhǔn)確性和可操作性，通常需要考慮目標(biāo)性狀以外的因素對(duì)選擇結(jié)果的影響，通過合適的分析方法篩選出目標(biāo)性狀的關(guān)聯(lián)形狀參與輔助選擇，可大幅提高選擇效率。體質(zhì)量往往被定為水產(chǎn)動(dòng)物良種選育的主要目標(biāo)性狀，對(duì)體質(zhì)量關(guān)聯(lián)性狀的分析和篩選通常采用相關(guān)性分析、回歸分析和通徑分析等方法。相關(guān)性分析在評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)目標(biāo)性狀的遺傳參數(shù)估計(jì)值時(shí)發(fā)揮著重要作用，可以綜合反映兩兩性狀間的關(guān)系緊密程度[19]。本研究通過相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，所選2月齡花鱸的10個(gè)形態(tài)性狀與體質(zhì)量相關(guān)系數(shù)均達(dá)到極顯著水平（P＜0.01）。對(duì)生物進(jìn)行表型性狀和體質(zhì)量的相關(guān)性分析，雖能揭示各個(gè)性狀分別與體質(zhì)量的線性關(guān)系，但無法區(qū)分形態(tài)性狀對(duì)體質(zhì)量的直接作用和通過其它形態(tài)性狀對(duì)體質(zhì)量的間接作用，同時(shí)各性狀之間也可能存在共線性，因此僅依靠相關(guān)性分析并不能完全反映出各變量之間的真實(shí)關(guān)系。在實(shí)際應(yīng)用中通常是以相關(guān)性分析為基礎(chǔ)，進(jìn)一步開展表型性狀對(duì)體質(zhì)量的多元回歸和通徑分析。多元回歸分析可以排除共線性影響，篩選出對(duì)因變量具有顯著預(yù)測(cè)作用的自變量，但由于偏回歸系數(shù)帶有單位，無法直接進(jìn)行比較，需要對(duì)偏回歸系數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，即進(jìn)行通徑分析。通徑分析能將自變量和因變量之間的相關(guān)系數(shù)剖分為直接和間接作用，進(jìn)一步找出對(duì)體質(zhì)量影響的主要形態(tài)性狀，如今已被廣泛應(yīng)用于物種的遺傳選育工作中[20]。本研究采用多元回歸逐步引入―剔除法剔除了4個(gè)對(duì)體質(zhì)量影響不顯著的形態(tài)性狀，留下體高、全長、眼徑、軀干長、吻長、體長等6個(gè)偏回歸系數(shù)差異極顯著（P＜0.01）的性狀作為自變量，構(gòu)建了與體質(zhì)量的最優(yōu)多元線性回歸方程：=-1.468+1.314X3+0.160X1-0.307X8+0.149X6+0.305X7+0.046X2；通徑分析得出，體高對(duì)體質(zhì)量的直接作用和間接作用均較大，確定為體質(zhì)量主要影響因子；共線性診斷發(fā)現(xiàn)，6個(gè)保留性狀的方差膨脹因子均小于10，排除了回歸模型中多重共線性問題，確保了通徑分析結(jié)果可靠性。需要指出的是，多元回歸、通徑分析等數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法的準(zhǔn)確實(shí)施通常需要測(cè)量大量的原始數(shù)據(jù)（一般樣本量需要是自變量的15倍以上），而對(duì)于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)較少、分布不規(guī)律的樣本，采用灰色關(guān)聯(lián)分析方法無疑是一個(gè)較好的選擇，其可行性得到證實(shí)[21]。

3.3 影響魚類形態(tài)性狀的因素

由于環(huán)境條件和生活方式不同，魚類演化形成了不同體形，大致可分為側(cè)扁形、平扁形棍棒形和紡錘形。不同體形的魚類，其影響體質(zhì)量的形態(tài)性狀也有差別：側(cè)扁形魚類如短吻鲾（Leiognathus brevirostris），影響其體質(zhì)量的主要形態(tài)性狀為體長、全長和吻長[22]；平扁形如半滑舌鰨（Cynoglossus semilaevis），體質(zhì)量主要影響性狀為體長、體高和體厚[23]；棍棒形如星康吉鰻（Conger myriaster），體質(zhì)量主要影響性狀為肛長和頭寬[24]。本研究中花鱸體形呈紡錘形，與體質(zhì)量相關(guān)性最大的形態(tài)性狀為體高和全長，體高較高和全長較長的個(gè)體具有較大的幾何空間，有利于蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)的積累貯存，相應(yīng)體質(zhì)量亦較大，這與實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)也是一致的。生物體特別是魚類等低等生物普遍存在異速生長現(xiàn)象，形態(tài)性狀發(fā)育的不同步往往導(dǎo)致不同的生長階段影響體質(zhì)量的主要性狀不同：12～15月齡許氏平鲉（Sebastes schlegeli）體質(zhì)量的主要影響性狀為體長和體高，但至18月齡時(shí)全長是主要影響性狀[25]；6月齡大瀧六線魚（Hexagrammos otakii）體質(zhì)量主要決定性狀為體長和頭長，18月齡為全長和體高[26]；在大黃魚（Pseudosciaena crocea）的選育過程中，早期（13月齡）要注意體高和體長的挑選，而中期（20月齡）選種對(duì)體高、體長和全長均要考慮才能夠保證選擇效果[27]。本研究中2月齡花鱸體質(zhì)量的主要影響性狀為體高、全長等，與2齡成魚體質(zhì)量的主要影響性狀體寬、頭長、全長和尾柄高也有一些差異[13]。此外，性別、養(yǎng)殖環(huán)境等的不同也會(huì)造成形態(tài)性狀的差異，例如雄性克氏原螯蝦螯枝明顯大于雌性；由于營養(yǎng)充足，養(yǎng)殖魚類往往較野生魚類肥滿，在體形上則表現(xiàn)出偏短粗的現(xiàn)象。這些差異在花鱸中是否存在以及具體差異大小，有待進(jìn)一步研究探明。

筆者也將持續(xù)開展后續(xù)不同月齡花鱸的相關(guān)分析研究，以期指導(dǎo)其養(yǎng)殖全過程的良種選育。另外，系統(tǒng)分析不同月齡花鱸形態(tài)性狀與體質(zhì)量的相關(guān)關(guān)系對(duì)于研究其異速生長模式也具有重要意義。

4 結(jié)論

2月齡花鱸全長、體長、體高、頭長、頭高、軀干長、吻長、眼徑、尾柄長、尾柄高這10個(gè)形態(tài)性狀與體質(zhì)量的相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平。體高、全長、眼徑、軀干長、吻長、體長等6個(gè)性狀是影響2月齡花鱸體質(zhì)量的主要形態(tài)性狀，其中僅體高對(duì)體質(zhì)量的直接作用大于間接作用，為影響體質(zhì)量的核心變量。除體質(zhì)量外，還須將體高作為輔助2月齡花鱸選擇育種的目標(biāo)性狀。