不同月齡長豐鰱形態(tài)性狀對(duì)體質(zhì)量的影響

吳新燕，梁宏偉，羅相忠，沙 航，鄒桂偉

（1.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院長江水產(chǎn)研究所，湖北 武漢 430223； 2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)無錫漁業(yè)學(xué)院，江蘇 無錫 214081）

長豐鰱 (Hypophthalmichthys molitrix) 是中國水產(chǎn)科學(xué)研究院長江水產(chǎn)研究所選育的鰱新品種[1]，其綜合運(yùn)用了人工雌核發(fā)育、群體選育和分子標(biāo)記輔助育種等技術(shù)，具有遺傳性狀穩(wěn)定、生長快、產(chǎn)量高、耐低氧、成活率高等優(yōu)點(diǎn)，適合在全國范圍內(nèi)的淡水可控水體中養(yǎng)殖。到目前為止長豐鰱已在全國20多個(gè)省 (市、區(qū)) 開展了推廣養(yǎng)殖，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益，為廣大鰱養(yǎng)殖企業(yè)(戶) 的增產(chǎn)、增收作出了較大貢獻(xiàn)[2]。

表型特征信息的采集是對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物進(jìn)行良種選育的前提[3]，通過對(duì)與體質(zhì)量相關(guān)的主要形態(tài)性狀進(jìn)行測量，可避免殘留水分、飼料等影響，更為準(zhǔn)確、快捷[4-5]。魚類各表型性狀間相互關(guān)系復(fù)雜，準(zhǔn)確篩選出與體質(zhì)量密切相關(guān)的指標(biāo)，是開展選育工作的基礎(chǔ)。因此，可通過形態(tài)性狀來估算體質(zhì)量，進(jìn)而達(dá)到輔助選種的目的[6-7]。目前，這些分析方法已在魚類形態(tài)相關(guān)性研究中廣泛應(yīng)用[8-9]。方偉等[10]通過對(duì)黃鰭金槍魚 (Thunnus albacores)進(jìn)行相關(guān)分析和通徑分析，找到了影響體質(zhì)量的主要形態(tài)性狀，為其選育工作的深入研究提供了理論基礎(chǔ)；黃建盛等[11]采用通徑分析方法剖析軍曹魚(Rachycentron canadum) 幼魚形態(tài)性狀對(duì)體質(zhì)量的影響效果，為其選擇育種提供了理想的測量指標(biāo)，達(dá)到輔助育種的目的；吳水清等[5]綜合運(yùn)用相關(guān)分析、主成分分析和通徑分析等方法，對(duì)不同月齡云龍石斑魚 (Epinephelus moara♀×E.lanceolatus♂) 各表型性狀開展相關(guān)性研究，探究其不同階段的生長變化規(guī)律。

近年來，對(duì)長豐鰱的研究主要集中于培育及養(yǎng)殖試驗(yàn)[12-13]、營養(yǎng)成分分析[14-15]等方面，對(duì)其形態(tài)性狀生長發(fā)育規(guī)律的研究有待加強(qiáng)，梁宏偉等[1]通過主成分分析和判別分析，將長豐鰱與普通鰱的表型特征進(jìn)行了系統(tǒng)性比較，發(fā)現(xiàn)相較于普通鰱，長豐鰱具有體型高、頭長等特點(diǎn)，但分化程度不高。本實(shí)驗(yàn)以6、12和36月齡長豐鰱為研究對(duì)象，旨在對(duì)其不同月齡生長發(fā)育的影響因素進(jìn)行分析，為長豐鰱優(yōu)良性狀的保持和良種選育提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

長豐鰱的苗種由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部鰱遺傳育種中心繁育，于湖北石首老河長江四大家魚原種場養(yǎng)殖。飼養(yǎng)期間不同月齡均保持養(yǎng)殖管理?xiàng)l件一致，溶解氧質(zhì)量濃度保持在5 mg·L?1以上，餌料為生物肥，池塘面積約0.17 hm2，為充分利用其增長潛力，養(yǎng)殖密度于每年春季投放時(shí)調(diào)整。于6、12和36月齡隨機(jī)取樣，其中6月齡121尾，12月齡99尾，36月齡158尾。

1.2 表型性狀測量

將直尺與實(shí)驗(yàn)魚置于同一視野下，對(duì)每條魚進(jìn)行正反面拍照，采用ImageJ 1.52圖像處理軟件進(jìn)行形態(tài)學(xué)測量。選用6個(gè)解剖學(xué)坐標(biāo)點(diǎn)構(gòu)建框架結(jié)構(gòu)，它們之間的距離1—2記為x1、1—3記x2、2—4記為x3、3—4記為x4、3—5記為x5、4—6記為x6、5—6記為x7、1—4記x8，共8個(gè)可數(shù)性狀 (圖1)；同時(shí)采集頭長 (HL)、眼徑長(ED)、全長 (TL)、體長 (BL)、體高 (BH)、軀干長(TL)、尾柄長 (CPL)、尾柄高 (CPH) 8個(gè)常規(guī)測量指標(biāo)，分別記為x9、x10、x11、x12、x13、x14、x15、x16；共計(jì)16個(gè)可量性狀 (表1)。體質(zhì)量 (BW) 使用電子天平測定。

圖1 框架結(jié)構(gòu)測量示意圖1.頭部腹側(cè)末端；2.吻端；3.腹鰭起點(diǎn)；4.頭部背側(cè)末端；5.臀鰭起點(diǎn)；6.背鰭起點(diǎn)Figure 1 Schematic diagram of truss network measurements of H.molitrix1.Ventral terminal of head; 2.Tip of snout; 3.Origin of pelvic fin;4.Terminal of head back; 5.Origin of anal fin; 6.Origin of dorsal fin

表1 表型數(shù)據(jù)測量表Table 1 Phenotypic data measurements of H.molitrix

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

使用Excel 2010軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理。采用SPSS 20.0軟件計(jì)算各月齡平均值、標(biāo)準(zhǔn)差及變異系數(shù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析、主成分分析和通徑分析；剖析16個(gè)性狀間的相關(guān)系數(shù)，計(jì)算其特征值、累積貢獻(xiàn)率及特征向量；分析各形態(tài)性狀對(duì)體質(zhì)量的直接和間接作用，并建立各月齡的最優(yōu)多元回歸方程。

2 結(jié)果

2.1 各月齡長豐鰱形態(tài)性狀及其相關(guān)性

相較于其他形態(tài)性狀，不同月齡體質(zhì)量的變異系數(shù)均最大，分別為26.78%、28.63%和7.23%；說明長豐鰱體質(zhì)量的選育潛力仍然較大。除體質(zhì)量外，各月齡形態(tài)性狀變異系數(shù)分別介于8.60%～26.78%、7.68%～28.63% 和 3.40%～7.23% (表2)。經(jīng)SPSS單個(gè)樣本K-S檢驗(yàn)，3個(gè)月齡長豐鰱的體質(zhì)量均服從正態(tài)分布 (P＞0.05)，所取樣本為隨機(jī)樣本。

表2 不同月齡長豐鰱體質(zhì)量與形態(tài)性狀的描述性統(tǒng)計(jì)Table 2 Descriptive statistics for body mass and morphometric traits of H.molitrix at different ages

各月齡體質(zhì)量與形態(tài)性狀的相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平 (6月齡R介于0.58～0.95，P＜0.01；12月齡R介于0.70～0.97，P＜0.01；36月齡R介于0.23～0.71，P＜0.01)。其中6月齡體質(zhì)量與x11、x12和x13之間的相關(guān)系數(shù)均較大，分別為0.95、0.95和0.92；12月齡體質(zhì)量與x8(0.97)、x11(0.97)、x12(0.97) 和x13(0.96) 的相關(guān)性均較大；36月齡時(shí)與體質(zhì)量相關(guān)性最大的3個(gè)指標(biāo)均是框架數(shù)據(jù)，分別是x4(0.62)、x7(0.71) 和x8(0.61)，皆反映了魚體寬度。

2.2 各月齡長豐鰱形態(tài)性狀的主成分分析

對(duì)3個(gè)月齡長豐鰱的形態(tài)性狀進(jìn)行主成分分析。按特征值大于1的原則，為了便于比較，不同月齡均提取4個(gè)主成分 (表3和表4)。其中6和12月齡的第一主成分中，特征向量值較大的均有x4、x7、x8、x11和x12這5個(gè)形態(tài)性狀，分別稱為增長因子、寬度因子；36月齡組的第一主成分中，特征向量值較大的分別有x4、x6、x8和x11，主要反映軀干部的生長情況，稱為增長因子。第二主成分均有所不同，6月齡組為x15、x16，為尾部因子；12月齡為x10，為眼徑因子；36月齡為x12、x13，主要反映整體的生長發(fā)育情況，稱為體型因子。第三主成分中，6月齡特征值最大的是x10，為眼徑因子；12月齡特征值最大的是x1、x2、x3和x10，為頭部因子；36月齡特征值最大的是x13、x15，為尾部因子。6和36月齡的第四主成分皆反映頭部發(fā)育情況；而12月齡以尾部生長為主。

表3 不同月齡長豐鰱形態(tài)性狀的特征值和累計(jì)貢獻(xiàn)率Table 3 Eigenvalue and cumulative contribution rate of H.molitrix morphological traits at different ages

表4 不同月齡入選的主成分特征向量Table 4 Principal component eigenvector of H.molitrix at different ages

2.3 各月齡長豐鰱形態(tài)性狀的通徑分析

除36月齡組的x7、x13對(duì)體質(zhì)量的直接作用大于間接作用，其余月齡各形態(tài)性狀對(duì)體質(zhì)量的直接作用均小于間接作用，為多個(gè)性狀共同影響體質(zhì)量(表5)；且x8、x11和x13這3個(gè)性狀在各階段均對(duì)體質(zhì)量呈顯著影響 (P＜0.05)。6月齡中，x11、x12和x13對(duì)體質(zhì)量的直接作用較大，x8和x15主要通過其對(duì)體質(zhì)量產(chǎn)生間接影響。12月齡時(shí)，x11、x13、x16與體質(zhì)量的相關(guān)系數(shù)和直接作用均較大，其余形態(tài)性狀主要通過這3個(gè)性狀間接地作用于體質(zhì)量。在36月齡，x7與體質(zhì)量的相關(guān)系數(shù)和直接作用均較大，其余形態(tài)性狀主要通過其間接作用于體質(zhì)量；x13與體質(zhì)量相關(guān)系數(shù)較小，其他性狀通過其對(duì)體質(zhì)量的間接作用均較小，對(duì)體質(zhì)量影響小。結(jié)果表明，6和12月齡時(shí)影響體質(zhì)量的主要性狀均有x11和x13；而36月齡x7是體質(zhì)量的主要影響因子。

表5 不同月齡長豐鰱性狀對(duì)體質(zhì)量的直接與間接通徑系數(shù)Table 5 Direct and indirect path coefficients of traits to body mass of H.molitrix at different ages

6月齡時(shí)，單獨(dú)決定系數(shù)最大的形態(tài)性狀為x12(0.118)，12月齡為x11(0.071)，36月齡為x7(0.213) (表6)。由共同決定系數(shù)知6月齡x11和x12協(xié)同對(duì)體質(zhì)量的間接作用最大 (0.22)；12月齡x11和x13對(duì)體質(zhì)量的共同作用最大 (0.123)；36月齡為x7與x8對(duì)體質(zhì)量的影響最大 (0.122)。根據(jù)單獨(dú)決定系數(shù)和共同決定系數(shù)可計(jì)算出形態(tài)性狀對(duì)體質(zhì)量的總決定系數(shù)，其中6和12月齡總決定系數(shù)分別為0.958和0.964，說明這2個(gè)月齡保留的形態(tài)性狀是影響體質(zhì)量的主要性狀；而36月齡5個(gè)形態(tài)性狀對(duì)體質(zhì)量總決定系數(shù)為0.651，該值較小，反映了這一階段對(duì)體質(zhì)量有影響的自變量較多。

表6 不同月齡長豐鰱形態(tài)性狀對(duì)體質(zhì)量的決定系數(shù)Table 6 Determinant coefficient of morphometric attributes on body mass of H.molitrix at different ages

2.4 多元回歸方程的建立

采用逐步回歸分析，按照對(duì)體質(zhì)量作用的顯著程度，6月齡組依次引入x8、x11、x12、x13及x15；12月齡依次引入x1、x8、x11、x13及x16；36月齡依次引入x3、x7、x8、x11及x13；分別建立最優(yōu)回歸方程：

經(jīng)檢驗(yàn)，3個(gè)方程的回歸關(guān)系均達(dá)到極顯著水平 (6月齡F=500.519，P＜0.01；12月齡F=521.581，P＜0.01；36 月齡F=56.825，P＜0.01)，各形態(tài)性狀對(duì)體質(zhì)量的偏回歸系數(shù)均達(dá)到顯著水平 (P＜0.05)，且回歸預(yù)測結(jié)果顯示，估計(jì)值與實(shí)際值差異不顯著(P＞0.05)，說明所建立的3個(gè)多元回歸方程均能較準(zhǔn)確地反映形態(tài)性狀與體質(zhì)量之間的關(guān)系，可用于選育實(shí)踐。

3 討論

3.1 形態(tài)性狀與體質(zhì)量的相關(guān)性分析

相關(guān)性分析可反映自變量與因變量之間的關(guān)系，繼而很好地判斷多個(gè)形態(tài)性狀和體質(zhì)量之間的相關(guān)程度[16]，已廣泛用于眼斑雙鋸魚 (Amphiprion ocellaris)[17]、紅鰭東方鲀 (Takifugu rubripes)[18]、黑鯛 (Sparus macrocephalus)[19]和四指馬鲅 (Elentheronema tetradactylum)[6]等魚類選育的相關(guān)研究中。魚類不同生長階段體質(zhì)量與形態(tài)性狀的相關(guān)性可能有所變化[20]。竇亞琪等[21]研究發(fā)現(xiàn)，翹嘴鱖 (Siniperca chuatsi) 在2和3月齡與體質(zhì)量相關(guān)系數(shù)最大的性狀均為體高，4和5月齡為全長，6月齡則為體長，同一性狀不同階段與體質(zhì)量的相關(guān)性存在差異；劉賢德等[22]研究13和20月齡大黃魚 (Pseudosciaena crocea)，發(fā)現(xiàn)不同時(shí)期體高與體質(zhì)量的相關(guān)性均最大，體長次之，但在20月齡，體高、體長的相關(guān)系數(shù)相較于早期顯著減小，不同生長時(shí)期大黃魚形態(tài)性狀對(duì)體質(zhì)量的影響效果不同；耿緒云等[23]發(fā)現(xiàn)梭魚 (Liza haematocheila) 具有異速生長的特點(diǎn)，需結(jié)合發(fā)育階段研究形態(tài)性狀對(duì)體質(zhì)量的影響。長豐鰱6和12月齡體質(zhì)量與x11、x12和x13之間的相關(guān)系數(shù)均較大；但36月齡時(shí)這3個(gè)性狀與體質(zhì)量之間的相關(guān)性顯著減小，與其他階段存在差異；這一時(shí)期與體質(zhì)量相關(guān)性較大的3個(gè)性狀分別是x4、x7和x8，均反映魚體寬度，推測36月齡時(shí)體質(zhì)量的變化和魚體寬度的生長密切相關(guān)。吳水清等[5]研究發(fā)現(xiàn)，云龍石斑魚在成魚階段體高生長迅速，這一變化可使腹腔體積增大，利于內(nèi)臟的生長和脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)的積累；王新安等[24]對(duì)大菱鲆 (Scophthalmus maximus) 研究發(fā)現(xiàn)，魚體較大的幾何空間有利于脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)的貯存，相應(yīng)體質(zhì)量也較大。本文研究結(jié)果符合魚類生長發(fā)育規(guī)律。

3.2 主成分分析

變量過多會(huì)增加研究的復(fù)雜性，而主成分分析可以很好地實(shí)現(xiàn)“降維”，已廣泛用于水產(chǎn)動(dòng)物的形態(tài)差異分析和選擇育種研究中[25-26]。不同月齡云龍石斑魚[5]、褐點(diǎn)石斑魚 (E.fuscoguttatus)[7]、馬蘇大麻哈魚 (Oncorhynchus masou)[27]、許氏平鲉 (Sebastes schlegeli)[28]的第一主成分均為增長、增重因子；1月齡梭鱸 (Saner lucioperca)[29]第一主成分指向增長因子；上述研究的第一主成分中均存在增長因子。在本實(shí)驗(yàn)中，長豐鰱6和12月齡第一主成分均為增長、寬度因子，而36月齡組的第一主成分指向增長因子；6和12月齡時(shí)表現(xiàn)為魚體整體結(jié)構(gòu)的協(xié)同生長發(fā)育，而36月齡主要是軀干部的增長；這與長豐鰱實(shí)際生長情況相符。另外，各月齡第一主成分中入選的因子雖存在差別，但均有全長 (x11)，說明長豐鰱生長發(fā)育過程中，增長生長始終放在第一位。因此，在6～36月齡長豐鰱選育過程中，全長是一個(gè)重要的選擇性狀[7]。

3.3 通徑分析

為了進(jìn)一步明確影響體質(zhì)量的主要形態(tài)性狀及其影響程度，本文還采用了通徑分析[30-32]。當(dāng)形態(tài)指標(biāo)較多，或性狀間相互關(guān)系復(fù)雜，有必要通過這一方法剔除不重要的性狀[6,33]。該方法可提高選擇育種的準(zhǔn)確性，已被廣泛應(yīng)用到褐點(diǎn)石斑魚[7]、卵形鯧鲹 (Trachinotus ovatus)[34]和青蛤 (Cyclina sinensis)[35]等水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)動(dòng)物的選育實(shí)踐中。本研究顯示，6和12月齡均有x11(全長) 和x13(體高) 對(duì)體質(zhì)量的直接作用較大，表明長豐鰱早期階段，全長和體高均是影響體質(zhì)量的主要性狀，且隨著月齡的增長，其作用逐漸減小，這一趨勢與張進(jìn)等[36]對(duì)翹嘴鱖的研究結(jié)果一致。而36月齡中，x7與體質(zhì)量的相關(guān)系數(shù)和直接作用均較大，由于x7反映魚體寬度，這一時(shí)期魚體寬度的生長對(duì)體質(zhì)量影響較大[5,24]，該結(jié)論與相關(guān)分析的結(jié)果相一致。另外，通過逐步引入-剔除法，保留了各月齡顯著性的形態(tài)性狀 (P＜0.05)，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建6、12和36月齡組的最優(yōu)回歸方程?；貧w方程中，6和12月齡組各形態(tài)性狀對(duì)體質(zhì)量的總決定系數(shù)均遠(yuǎn)大于0.85，所保留的性狀正是影響體質(zhì)量的主要形態(tài)性狀[27]；而36月齡組5個(gè)形態(tài)性狀對(duì)體質(zhì)量的總決定系數(shù)為0.651，該值相較于其他月齡略小，仍有一些影響較大的因素沒有得以充分考慮[37]；36月齡各性狀間的相關(guān)系數(shù)相對(duì)于6和12月齡均較小，且隨著月齡的增長，長豐鰱各形態(tài)性狀間的共線性減小，表明這一階段代表性的表型性狀較少，因此對(duì)體質(zhì)量影響較大的因素可能還包括一些魚體內(nèi)部的生物學(xué)指標(biāo)，如肥滿度[38]、臟體指數(shù)[39]等，對(duì)體質(zhì)量的影響性狀還需進(jìn)行更加全面綜合的分析[11]。