雌核發育、野生及養殖牙鲆形態差異分析

趙海濤 范寧寧 萬玉美 孫桂清 吳彥 徐晨曦

摘要：通過測定牙鲆（Paralichthys olivaceus）傳統形態學和現代框架結構特征數據，利用方差、聚類、主成分和判別分析等方法，分析了雌核發育牙鲆、野生牙鲆、養殖牙鲆的形態特征差異。結果顯示：雌核發育牙鲆、野生牙鲆、養殖牙鲆間38個指標存在顯著差異（P<0.05）。雌核發育牙鲆先和野生牙鲆聚成一支，二者再與養殖牙鲆聚到一支。共得到9個主成分，表明三種牙鲆的形態差異主要體現在牙鲆魚體縱向和頭部性狀指標間。雌核發育、野生、養殖牙鲆的判別準確率P1均為90%，其判別準確率P2分別為96.43%、90%、8438%，綜合判別率為90%。研究表明：方差、聚類、主成分和判別分析等方法對三種牙鲆差異分析比較有效。

關鍵詞：牙鲆（Paralichthys olivaceus）;形態差異;多元分析;聚類;主成分;判別分析

牙鲆（Paralichthys olivaceus），隸屬硬骨魚綱，鰈形目，鲆科[1-2]，主要分布于中國、朝鮮半島和日本沿海，是我國重要的海洋經濟魚類之一。它肉質細嫩鮮美、營養成分高，是人們喜愛的佳肴，具有非常廣闊的市場，經濟價值高。牙鲆在我國漁業生產上占有一定的地位，但是由于過度捕撈和環境污染，造成牙鲆自然資源大幅度下降。為滿足市場需求，20世紀90年代初期，國內開始進行牙鲆親魚越冬、自然產卵和苗種繁育技術研究，并取得成功。20世紀90年代后期開始進行人工養殖，隨著養殖技術的發展，牙鲆養殖業逐漸發展壯大，但人工養殖牙鲆也出現了生長緩慢、疾病頻發等種質退化現象，針對這一現象，種質改良和新品種的研發成了牙鲆研究的重點，由中國水產科學研究院利用雌核發育選育全雌牙鲆研究取得成功[3]。雌核發育是只有母本遺傳的特殊生殖方式[4-5]，該方法培育的后代具有提高生長速度、抗病性和產量等優勢，具有很大的經濟價值。

形態學特征是遺傳因子與環境因子相互作用的結果[6]，是物種鑒定和分類的參考依據。利用多元分析法對形態學特征進行綜合分析，可以有效地鑒定不同的種群或家系。國內外學者在這方面的研究已取得一些成績[4，6-15]。牙鲆方面主要集中在牙鲆雌核發育間[3，15]、普通牙鲆間[2]、不同地域牙鲆間[2]的研究，但迄今未見有雌核發育牙鲆與野生牙鲆和普通養殖牙鲆間形態差異研究的報道。本研究通過對傳統形態學和現代框架結構指標的測定，用方差、聚類、主成分和判別分析等多元分析方法，分析了雌核發育、野生、養殖三種牙鲆的形態特征差異，以期為牙鲆新品種的研發和家系選育提供理論依據。

1材料與方法

1.1材料

實驗對象為雌核發育牙鲆、野生牙鲆和養殖牙鲆，采自河北省紅鰭東方鲀良種場，每個種類均隨機采集樣本30尾[2]，實驗魚均體型健壯、體表無損傷，無疾病，生命力強。

1.2數據采集

實驗選取形態特征共52個，包括5個采用傳統形態特征和47個現代框架結構性狀。數據采用Motic Images Plus 2.0軟件進行測量。5個特征的度量值：體長、體高、頭長、吻長、尾柄長、尾柄高[2]?，F代框架測量共用了14個框架數據采集點，以獲得牙鲆的框架結構。如圖1所示，根據14個框架數據采集點之間的直線距離共測量了47個牙鲆的框架結構性狀。

1.3分析方法

為消除魚體大小不同對參數的影響，對52個測量特征進行校正，度量值除以體長，共得到51個可量參數。運用SPSS 19.0對校正后的51個特征數據進行了方差分析、主成分分析、判別分析和聚類分析[2]。

方差分析：運用SPSS 19.0對三種牙鲆群體的傳統數據和框架數據分別進行單因素方差分析（ANOVA），當數據具有方差齊性的時候采用LSD法，當數據不具有方差齊性的情況下采用Tamhane's T2法分析牙鲆的形態差異。當P>0.05時，牙鲆形態無顯著性差異;當P<0.05時，牙鲆形態差異顯著;當P<0.01時，牙鲆形態差異極顯著。

聚類分析：運用SPSS19.0 中的系統聚類功能對三種牙鲆進行聚類分析，首先計算51項形態比例參數的均值，然后利用歐氏距離的最短系統聚類法構建聚類樹，即歐氏距離系數越小樣本差異性越小，反之則越大。

主成分分析：首先運用SPSS 19.0對三種牙鲆的形態學特征數據進行主成分分析，得到的各主成分負荷值和貢獻率，然后根據各主成分的得分繪制主成分散點圖，以進一步判斷種群之間相似性大小。

判別分析：運用SPSS 19.0對三種牙鲆的形態學特征數據進行判別分析，采用逐步判別法，并用以下公式計算其判別率。

P1=判別正確的尾數/實際尾數

P2=判別正確的尾數/判別尾數

綜合判別率=∑Ai/∑Bi

式中：Ai為第i個群體判別正確的尾數，Bi為第i群體的實際尾數，綜合判別率為三組相應數的和[2，16]。

2結果與分析

2.1方差分析

方差分析結果顯示（見表1）：養殖牙鲆與雌核發育牙鲆相比，可量性狀中尾柄長/體長差異極顯著（P<0.01），頭長、體高、吻長與體長之比差異不明顯;47個指標框架數據中，9個指標差異極顯著（P<0.01）占19.1%，12個指標差異顯著（P<0.05），占25.5%，其余差異不顯著，占55.3%。養殖牙鲆與野生牙鲆相比較，尾柄長/體長差異顯著，頭長、體高、吻長與體長之比差異不顯著;47個指標框架數據中，8個指標差異顯著，占17.0%（P<0.05），5個指標差異極顯著，占10.6%（P<0.01），34個指標差異不顯著，占72.3%。雌核發育牙鲆與野生牙鲆相比，頭長/體長差異顯著，吻長/體長、尾柄長/體長差異極顯著;可量性狀體高/體長差異不顯著，在47個指標框架數據中31個指標差異不顯著，占66.0%，6個指標差異顯著，占12.8%，10個指標差異極顯著，占21.3%。

2.2聚類分析

聚類分析結果顯示，雌核發育牙鲆先和野生牙鲆聚成一支，二者再與養殖牙鲆聚到一起。表明，雌核發育牙鲆與野生牙鲆形態特征差異較小，而與養殖牙鲆差異較大（見圖2）。

1.代表養殖牙鲆，2.代表雌核發育牙鲆，3.代表野生牙鲆

2.3主成分分析

基于5個可量性狀及47個框架性狀對雌核發育牙鲆、野生牙鲆、養殖牙鲆進行主成分分析，得到9個主成分，其特征根、方差貢獻率、累計貢獻率如表2所示。9個主成分對三種牙鲆總變異的累積貢獻率為86.389%，其中第一主成分的變異貢獻率最大，為50.237%，主要取決于D3-7/體長、D5-2/體長、D5-4/體長、D5-6/體長、D5-8/體長、D5-14/體長、D6-10/體長、D7-14/體長等比例性狀指標（見表3），其中D5-2/體長、D5-4/體長、D5-6/體長、D5-8/體長反映了牙鲆魚體縱向指標，D3-7/體長、D5-14/體長、D6-10/體長反映了牙鲆魚體橫向指標，D7-14/體長反映的是牙鲆尾部的形態。第二主成分的變異貢獻率為9.675%，貢獻率最大的比例性狀指標為D1-4/體長、D1-6/體長、D3-4/體長、D3-6/體長，主要反映牙鲆頭部指標。因此，可認為雌核發育牙鲆、野生牙鲆、養殖牙鲆的形態差異主要體現在牙鲆魚體縱向和頭部性狀指標間。

三種牙鲆的第一、二主成分的散點分布圖（圖3）顯示，野生牙鲆重疊最多，與養殖牙鲆重疊最少，與全雌牙鲆重疊最多。三種牙鲆均有不同程度的相互疊交。

2.4判別分析

如表4所示，基于5個可量性狀及47個框架性狀的判別結果表明：三種牙鲆的判別準確率P1均為90%，雌核發育牙鲆、野生牙鲆、養殖牙鲆判別準確率P2分別為96.43%、90%、84.38%，綜合判別率為90%。

采用逐步判別法進行了變量逐步篩選，從51個性狀中篩選出10個變量對區分三種牙鲆有顯著貢獻。10個變量為尾柄長/體長、D1-4/體長、D3-2/體長、D7-6/體長、D5-8/體長、D6-10/體長、D13-14/體長、D10-14/體長、D9-14/體長、D12-13/體長。建立三種牙鲆的判別函數，利用判別函數可以對未知種群的牙鲆魚進行判定。判別函數如下：

3討論

傳統的形態學方法不能對種下的群體如不同地域內種群、雜交種、人工選育家系等等進行分類或鑒定，是由于HUBBS和 LAGLER[17]提出魚類傳統形態學分析的參數主要集中在魚體的橫軸方向、頭部及尾部的局限性。然而框架分析法可與形態學分析有效地結合用于魚類的形態分析、種質鑒定及分類，如團頭魴地理種群間[16]、尼羅羅非魚品系間[6]、“奧尼”魚同其親本（尼羅羅非魚[6，16]，奧利亞羅非魚）間[16]、雜交種與親本間[11-12]的形態判別。本研究對三種牙鲆8個可量性狀和47個框架性狀對雌核發育牙鲆、野生牙鲆、養殖牙鲆的形態特征差異進行分析，研究表明，方差、聚類、主成分和判別分析等方法對三種牙鲆區分比較有效。主成分中，9個主成分對三種牙鲆間總變異的累積貢獻率為86.389%，第一主成分的變異貢獻率指標為D3-7/體長、D5-2/體長、D5-4/體長、D5-6/體長、D5-8/體長、D5-14/體長、D6-10/體長、D7-14/體長等比例性狀指標，其主要反映的是牙鲆魚體縱向、橫向、頭部框架指標，可認為雌核發育牙鲆、野生牙鲆、養殖牙鲆的形態差異主要體現在牙鲆魚體縱向和頭部性狀指標間。聚類分析的結果顯示，雌核發育牙鲆與野生牙鲆形態接近，這可能是由于雌核發育牙鲆主要是由母本遺傳而來，而本研究采集的雌核發育牙鲆基本上是以野生牙鲆為母本培育而成，這一結果充分說明了雌核發育母本遺傳的優勢，其結果同羅非魚[16]報道一致。判別分析是多元分析中比較有效的方法，直觀地判斷出牙鲆個體屬于哪個品種，綜合判別率為90%。這樣對于未知種的牙鲆魚類可以用不同品種的判別函數去判斷其所屬種類。這與其他物種如紅鰭東方鲀[10]、羅非魚[6，11，16]等等的研究結果是一致的?？傊?，多元分析方法可以有效鑒別牙鲆種類。

4結論

本研究采用傳統形態學和現代框架結構測定相結合，利用多元分析法分析了雌核發育牙鲆、野生牙鲆、養殖牙鲆的形態特征差異。結果表明，雌核發育牙鲆、野生牙鲆、養殖牙鲆間38個指標差異顯著（P<0.05），聚類分析和主成分分析顯示，雌核發育牙鲆先和野生牙鲆形態接近，與養殖牙鲆距離遠，其形態差異主要體現在牙鲆魚體縱向和頭部性狀指標間。利用判別分析法進行分析綜合判別率為90%。研究表明：方差、聚類、主成分和判別分析等多元分析方法對三種牙鲆形態比較有效，在牙鲆其他家系等的鑒定中值得推廣。

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