不同選育品系中華絨螯蟹形態(tài)特征的比較分析

易鵬 范陳偉 姜曉東 吳旭干

摘?要：以不同選育品系（“江海21”“長江1號”“諾亞1號”和“申江1號”）中華絨螯蟹（Eriocheir sinensis）為試驗對象，通過單因素方差分析、逐步判別分析和主成分分析等方法對4個品系中華絨螯蟹的形態(tài)特征進行比較分析。結(jié)果顯示：（1）單因素方差分析中，各品系雌、雄個體的32項形態(tài)特征指標均不存在顯著性差異（P>0.05）；（2）逐步判別分析中，各品系雌、雄個體的判別準確率普遍較低，僅為40%～70%；（3）主成分散點圖顯示，各品系個體之間頻繁交叉出現(xiàn)，主成分分析難以區(qū)別各品系的雌、雄成蟹個體。綜合分析結(jié)果表明，中華絨螯蟹各品系之間的形態(tài)特征差異較小，難以將形態(tài)學(xué)特征作為鑒別各選育品系的特定指標。

關(guān)鍵詞：遺傳選育；形態(tài)特征；多元分析

中華絨螯蟹（Eriocheir sinensis）俗稱河蟹，是我國重要的經(jīng)濟蟹類，其肉質(zhì)鮮美、營養(yǎng)品質(zhì)高，深受消費者喜愛［1-2］。河蟹廣泛分布于我國閩江、甌江、長江、黃河、遼河和圖們江等沿海水域，由于長期生存并隔離于自然環(huán)境和氣候特征差異較大的不同流域中，河蟹的形態(tài)特征與各流域的地理條件和棲息環(huán)境相適應(yīng)，因此各流域河蟹在頭胸甲和附肢等部位的形態(tài)特征也表現(xiàn)出一定的差異［3］。得益于形態(tài)學(xué)研究的簡便直觀、低成本及非破壞性采樣等優(yōu)勢，目前已有研究者通過描述性形態(tài)特征比較［4-5］、形態(tài)特征量化分析［6-7］及幾何形態(tài)測量分析［8］等方法比較了不同流域河蟹的形態(tài)特征差異。對于同一水系的野生和養(yǎng)殖群體河蟹群體，由于自然環(huán)境和養(yǎng)殖環(huán)境在底質(zhì)、水流、溫度和食物等方面的差異，其形態(tài)特征也會出現(xiàn)差異，因此形態(tài)特征也被利用于野生和養(yǎng)殖群體河蟹的鑒別［9-10］。

我國在河蟹的良種培育工作上已獲得了一些成果，迄今已選育出“江海21”“長江1號”“長江2號”“ 光合 1 號”以及“金農(nóng)1號”等多個新品種［11］。本課題組自2010年開展河蟹“2齡早熟”品系的選育工作，該品系以長江水系養(yǎng)殖群體河蟹作為基礎(chǔ)群體，以生殖蛻殼時間及性腺發(fā)育速度作為主要選育指標，同時兼顧生長性能和成活率，至2020年已完成連續(xù)5代選育［12］。目前市場上河蟹品系繁多，這給一些不良商戶帶來了契機，部分商戶以普通品系冒充“2齡早熟”品系，極大地破壞了市場規(guī)范性，因此亟須有效的方法對河蟹不同品系進行鑒別。鑒于此，本文綜合利用單因素方差分析、逐步判別分析和主成分分析等多元分析方法，系統(tǒng)研究不同選育品系河蟹的形態(tài)特征差異，擬建立行之有效的鑒別方法，為河蟹種質(zhì)資源的保護和開發(fā)利用提供支持。

1?材料和方法

1.1?試驗用蟹

試驗用蟹于2020年12月在長江流域不同的養(yǎng)殖池塘中采集，4種不同品系河蟹包括“江海21”“長江1號”“諾亞1號”及本課題組擬申請的河蟹新品種“申江1號”（隨機編號為品系A(chǔ)、品系B、品系C、品系D），具體采樣信息見表1。每種品系隨機采集性成熟且四肢健全的雌、雄個體各20只。為避免測量時間差異導(dǎo)致的數(shù)據(jù)誤差，所有成蟹采集后均保存于-40 ℃冰箱，待所有樣本采集齊全后再統(tǒng)一測量。

1.2?形態(tài)測量

本試驗所采用的測量方法是參考李晨虹等［6］的方法，選取頭胸甲、步足等部位的30個測量位點（見圖1）［7］，使用游標卡尺（型號：M200，上海精美量具廠生產(chǎn)，最大量程為200 mm，精確度為0.01 mm）測量32個可量性狀。

1.3?數(shù)據(jù)分析

為校正規(guī)格差異對特征值的影響，將每只蟹的形態(tài)特征值除以體長（L），分析軟件為SPSS 26.00。此外，由于雌、雄成蟹的形態(tài)特征存在性別二態(tài)性，本研究將雌、雄個體的形態(tài)參數(shù)分開進行分析。

單因素方差分析：Levene法是單因素方差分析前的必要準備，需要使用該法對各個形態(tài)學(xué)指標的數(shù)據(jù)進行方差齊性檢驗，如果得出的數(shù)據(jù)與齊性方差存在較大的誤差，需要采用平方根或反正弦處理百分比數(shù)據(jù)，采用單因素分析（one-way ANOVA）對試驗結(jié)果進行方差分析，采用Tukeys-b（K）法進行多重比較，采用雙尾T-test檢查4個品系形態(tài)學(xué)指標間的差異性。當數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后仍不滿足齊性方差條件時，采用Games-Howell非參數(shù)檢驗多重比較。分析結(jié)果均以（平均值±標準差）來表示。

逐步判別分析：為探究4個品系形態(tài)特征的差異，需要將本試驗各品系形態(tài)學(xué)的參數(shù)值進行逐步判別分析。優(yōu)先選取判別貢獻較高的形態(tài)特征參數(shù)值，構(gòu)建相對照的判別公式，而后在每組中隨機選取雌、雄個體各10只，測量其相應(yīng)的形態(tài)特征指標后代入判別公式，并統(tǒng)計分析判別準確率。

主成分分析：根據(jù)4個品系成蟹的形態(tài)指標進行主成分分析，從而得到各主成分的特征值和貢獻率，并根據(jù)各組貢獻率最大的第一主成分和第二主成分繪制主成分散點圖。

2?結(jié)果

2.1?形態(tài)學(xué)特征比較

不同品系河蟹的形態(tài)特征指標差異情況見表2。數(shù)據(jù)表明，各品系間的形態(tài)特征差異較小，所測的32個形態(tài)特征指標均不存在顯著差異（P>0.05）。

2.2?判別分析

為比較不同品系河蟹的形態(tài)特征差異情況，每種品系分別從32個測量性狀中篩選出對判別貢獻率較大的4個變量，建立判別方程用于各品系的初步判別（見表3）。

建立方程后，隨機選取事先保存的試驗蟹（每個品系取雌、雄各10只），測量相應(yīng)的指標后，代入上述判別方程，對其所屬品系進行判斷。判別結(jié)果見表4。品系A(chǔ)、品系B、品系C、品系D的各10只河蟹樣本中，雄性個體的判別準確率分別為70%、50%、60%和60%，雌性個體的判別準確率分別為60%、40%、50%和50%；各品系的雄性群體相對于雌性群體而言，前者的判別準確率均高于后者；就雄性成蟹和雌性成蟹而言，品系A(chǔ)的個體判別準確率較高，其余品系的個體判別準確率均低于該品系。因此，從整體上看，品系A(chǔ)雌、雄個體的判別準確率高于其余品系。

2.3?主成分分析

對各組的形態(tài)學(xué)參數(shù)分別進行主成分分析，在主成分分析的過程中，通常將60%看作是核定主成分切實可行數(shù)量的累計貢獻率。由表5可見，本研究4個品系的雄性個體在第4主成分時，累計貢獻率恰好超過60%，而雌性個體在第6主成分時累計貢獻率超過了60%。

根據(jù)品系A(chǔ)、品系B、品系C和品系D的形態(tài)特征數(shù)據(jù)的第一和第二主成分繪制散點圖（見圖2）。從圖2可見，4個不同品系河蟹個體之間相互交織顯現(xiàn)的頻率很高，說明這4個品系成蟹的形態(tài)特征差異較小，形態(tài)特征趨同。

3?討論

得益于科研工作者的不斷探索，我國目前已經(jīng)申報多個河蟹新品系，這些新品系主要是以上海和江蘇等地的長江水系河蟹作為奠基品系選育而成的［13］。雖然總體上選育品系的經(jīng)濟性狀要優(yōu)于未選育品系，但由于奠基群體不同、選育策略各異，不同品系河蟹所表現(xiàn)出來的經(jīng)濟性狀、知名度、品質(zhì)及售價也往往存在顯著差異。同時也正是由于不同選育品系河蟹和未選育品系河蟹在生長性狀及價格上的較大差異，使得市場上部分商家以次充好，通過銷售生長性狀較差的河蟹來攫取高額利潤，這對養(yǎng)殖戶的切身利益造成了實質(zhì)性的損害。因此，亟須探索出一種便捷高效的方法來辨別不同選育品系河蟹。目前廣泛應(yīng)用于甲殼動物形態(tài)特征鑒別的多元分析法具有同源性、便于檢索收集試驗數(shù)據(jù)、便于高效分析以及非致死等優(yōu)點［14］。

就河蟹而言，形態(tài)特征多元分析已成功應(yīng)用于不同水系河蟹的鑒別［3，15］及同一水系不同來源河蟹的判別［9］。鑒于先前的相關(guān)判別研究成果，本研究綜合使用形態(tài)特征多元分析方法來探究河蟹不同選育品系的形態(tài)學(xué)差異，以期為充分挖掘和利用長江水系河蟹資源提供科學(xué)的理論依據(jù)。

本試驗主要結(jié)果：單因素方差分析結(jié)果表明，各測量指標在不同品系之間均無顯著差異；判別分析結(jié)果表明，4個品系個體之間判別成功率較低；主成分分析結(jié)果表明，各品系個體主成分散點圖重疊嚴重，不能形成相對獨立的區(qū)域。這些結(jié)果均表明，4個品系河蟹的形態(tài)學(xué)差異較小，很難通過傳統(tǒng)的形態(tài)鑒別法進行區(qū)分。

根據(jù)前人的研究結(jié)果，不同水系河蟹所生存的自然地理環(huán)境存在明顯差別，因此在養(yǎng)殖性能、遺傳特征及形態(tài)學(xué)等方面均存在較大分歧，其中又以形態(tài)特征最為直觀［6，16］。由于不同水系河蟹分別受到生存環(huán)境和遺傳因素的影響，一些池塘條件（如水溫、流量、鹽度、密度、食物等）均會對河蟹形態(tài)學(xué)產(chǎn)生顯著影響，其表型差異同時也是特定環(huán)境條件下形態(tài)特征長期選擇的結(jié)果［7］。姜曉東等［8］對選育后的河蟹進行了形態(tài)學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)雖然養(yǎng)殖和野生種群河蟹親本的形態(tài)學(xué)差異較大，但是在長江野生自然地理環(huán)境中，野生品系所獨有的“額刺尖利、疣突鮮明、步足稍長”的形態(tài)特征在池塘養(yǎng)殖環(huán)境中養(yǎng)殖數(shù)代之后逐漸消失，說明野生河蟹在人工養(yǎng)殖條件下，其形態(tài)特征與養(yǎng)殖品系趨同。此外有研究表明，將存在形態(tài)差異的不同水系的河蟹放至同一池塘養(yǎng)殖條件下養(yǎng)成，其形態(tài)學(xué)差異逐漸消失，這同樣表明在相同環(huán)境下河蟹形態(tài)特征的趨同［17-18］。本研究中，各品系河蟹在主成分散點圖中頻繁出現(xiàn)、相互重疊，或許表明不同品系河蟹的形態(tài)特征在長江流域相似的養(yǎng)殖條件下趨于一致。

本研究通過對4種品系雌、雄成蟹的形態(tài)學(xué)測定、校正及多元分析，結(jié)果顯示，各品系河蟹的形態(tài)特征并無顯著差異，說明很難通過傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)鑒別方法來區(qū)分?；诘貥它c幾何形態(tài)學(xué)測量方法的進一步研究將有助于不同品系河蟹的鑒別。

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Abstract： Taking the selected strains of Chinese mitten crabs Eriocheir sinensis in the Yangtze River as the experimental object，the morphological characteristics of crabs from different strains were compared by one-way analysis of variance（ANOVA），stepwise discriminant analysis（SDA） and principal component analysis（PCA）.The results showed that：（1）In one-way ANOVA，no significant difference was detected in morphological characteristics of crabs from different strains;（2）In SDA，the discrimination accuracy of crabs from different strains was generally low， only 40%-70%;（3）In PCA，the scatter plots showed that the crabs from different strains were not well distinguished from each other.In conclusion， due to less differences among morphological characteristics of crabs from different strains，the morphological characteristics cannot be used as reliable indicators to distinguish E. sinensis from these strains.

Key words： selective breeding; morphological characteristics; multivariate analysis

作者簡介：易鵬（1998—），男，碩士研究生，主要從事河蟹養(yǎng)殖技術(shù)和良種培育研究。E-mail：1658719697@qq.com

通信作者：吳旭干（1978—），男，教授，主要從事水產(chǎn)動物營養(yǎng)繁殖學(xué)研究。E-mail：xgwu@shou.edu.cn

項目資助：科技部國家重點研發(fā)計劃項目（2022YFD2400702）；江蘇省科技廳蘇北科技專項（SZ-YC202116）；浙江省長興縣科技局農(nóng)?業(yè)科技項目（2022N13）。