北部灣中國鱟不同群體及雌雄個體形態差異分析

嚴雪瑜，蒙揚輝，盧玉典，莫飛龍，楊賓蘭，肖珊*

（1.廣西北部灣海洋生物多樣性養護重點實驗室，北部灣大學海洋學院，廣西 欽州 535011；2.廣西壯族自治區水產引育種中心，廣西 南寧 530031）

東方鱟（Tachypleus tridentatus），亦稱中國鱟、三刺鱟或日本鱟，屬節肢動物門（Arthropoda），肢口綱（Merostomata），劍尾目（Xiphosurida），鱟科（Limuroidea），東方鱟屬（Tachypleus），是世界現存二亞科三屬四種鱟之中的一種，個體較大，分布于亞洲東南岸及東岸沿海水域[1]。鱟是古老的海洋底棲動物，其最早的化石記錄可追溯至4 億多年前的奧陶紀，在地球的出現早于恐龍[2-3]。中國鱟的自然地理分布范圍相當狹窄，僅局限于太平洋西岸，而中國南海北部即北部灣這一狹窄海域，是中國鱟在地球上唯一的聚集地[4]。

表型形態性狀作為生物分類依據，即是生物種群長期進化形成的固有屬性，也是種群內個體間表露顯性差異的重要載體[5-6]。對中國鱟的形態差異分析，不僅可以對增殖放流群體進行種質篩選，還可為探究鱟的生長與形狀、結構與生理之間的關系奠定基礎。鮑虞園等[7]對中華鱟1 齡幼鱟形態性狀和體質量之間進行了通徑分析；李銀康等[5]對2～4 齡中國鱟幼鱟形態性狀和體質量之間的多元分析。目前，對中國鱟形態差異主成分分析、性別判別分析等多元分析方法，還未見相關研究報道?，F通過t 檢驗、主成分分析、逐步判別分析等多元分析方法，對廣西欽州市以及北海市2 個種群的中國鱟進行形態差異分析，以期為中國鱟不同群體的形態差異研究、種質資源的挖掘和保護提供參考。

1 材料與方法

1.1 時間與地點

2022年3—9月。試驗地位于北海廣西海洋研究所有限責任公司竹林海水增養殖試驗基地。

1.2 材料

2 個中國鱟野生種群活體，分別采集于廣西欽州市和北海市所轄海域[中華人民共和國水生野生動物特許獵捕證（桂）水野捕字〔2022〕04 號]，其中欽州種群樣本數量為30 個，北海種群樣本數量為60 個，見表1。

表1 樣本信息

1.3 分析方法

1.3.1 形態參數測量

根據文獻[8-12]，對品系以及性別進行鑒定；根據文獻[7]對形態進行測量。測量前用濾紙吸干殼表面水分，用電子天平（精度為0.001 g）稱量中國鱟體質量（Y），用電子游標卡尺（精度為0.01 mm）測量中國鱟全長（X1）、頭胸部長（X2）、頭胸部寬（X3）、腹部長（X4）、腹部寬（X5）、劍尾長（X6），具體測量位點見圖1。

圖1 中國鱟形態性狀測量位點

1.3.2 數據統計

由于有一部分樣本個體的規格存在較大差異，為了消除個體差異對數據處理結果產生的影響，將測量指標轉化為X2/X1、X3/X1、X4/X1、X5/X1、X6/X1[13]，采用Excel 對數據進行統計及整理，用SPSS 進行t檢驗、主成分分析及判別分析[14]。

2 結果與分析

2.1 形態特征比較和t 檢驗

轉化后的欽州市與北海市中國鱟群體各形態性狀比例參數見表2。由表2 可見，欽州海域的中國鱟的X6/X1數值，明顯大于北海海域中國鱟群體，其余性狀相差較小。t 檢驗結果表明，2 個群體僅X6/X1差異極顯著（P＜0.01），其他指標差異不顯著（P＞0.05）。

表2 2 組群體各形態性狀比例參數cm

2.2 主成分分析

將所有特征值＞1 的成分作為主成分（圖2），對欽州市中國鱟種群和北海市中國鱟2 個種群的X2/X1、X3/X1等5 個比例性狀進行主成分分析。結果表明，共提取1 個主成分，累計貢獻率達50.16%。由主成分特征向量可知對主成分起主要作用的是X4/X1、X3/X1、X2/X1，其中X4/X1的影響最大。

圖2 2 組群體主成分分析特征值碎石圖

主成分分析結果表明，欽州市與北海市中國鱟群體兩者的體型差異主要表現在X4這一個指標上，主成分的累積貢獻率為50.16%，沒有達到累積貢獻率85%的要求，說明2 個群體盡管在形態特征上存在差異，但依然很難用相互獨立的因子來概括群體的形態差異，見表3。

表3 2 組群體主成分分析基本信息

2.3 判別分析

北海市中國鱟群體的各項比例性狀數據都被用于逐步判別分析。F 檢驗結果顯示，群體個體的形態性狀差異極顯著（P＜0.01），判別效果較好。為提高判別公式的實用性，從5 個比例性狀中選出對判別貢獻較大的X2/X1（A1）、X4/X1（A2）、X6/X1（A3）共3 個比例性狀并進行判別。所得公式如下:

將北海市中國鱟群體的3 個比例性狀代入方程，分別計算Y1和Y2，若Y1值大，則為雌性，反之為雄性。雌雄性別的初始判別準確率為78.3%，在交叉驗證的情況下其判別準確率為73.3%，兩者基本相當，見表4。

表4 判別函數對觀測樣本的預測分類及準確率

3 討論

3.1 形態特征和t 檢驗的比較

形態學的各項指標，均可以通過直接測量獲得數據，這是物種遺傳特性的外在表現，也是遺傳多樣性最直接、最直觀的一種表現形式。通過對欽州市和北海市2 個中國鱟群體5 個形態指標的測量及獨立樣本t 檢驗發現，2 個群體在劍尾長指標上相差較大，存在著極顯著差異（P＜0.01），其余4 個形態指標的平均值和標準差沒有顯著差異，可能是與樣本都屬于同一品種且生境相近有很大關系。

3.2 主成分分析

主成分分析是一種減少數據集的維數，將多個彼此相關的指標轉換為一種全新的、個數相對較少的，并且是相互獨立或者是不相關的綜合指標分析方法，主要用于對復雜數據簡化，并且不損失或者很少損失原有信息，在形態學分析中被廣泛應用[14-15]。本研究主成分分析結果顯示，5 個形態指標可以劃分為1 個主成分，主成分的累積貢獻率只達到了50.16%，并沒有達到累計貢獻率85%的標準要求，說明對2 組群體進行完整而科學的形態學分析，僅依靠相互獨立的因子很難完成。這種結果可能與兩者均屬于中國鱟有關，因為親緣關系比較相近，兩者之間的相似性也很多，存在的差異相對較小，若要進行差異區分，只有采用更多的參考因子才能夠進行。

3.3 判別分析

判別分析是通過分析觀察或測量得到的多個變量，從而對所研究的對象進行分類，是判別樣本所屬類別的一種多元統計方法。本研究對2 個群體的5 個形態特征進行分類，初始準確率為78.3%，交叉驗證的準確率為73.3%，兩者相當，可用于判別函數。

目前，通過形態學各項指標測量對物種進行系統發育關系的分析，已有較多報道[14，16-19]，但對于類群形態特征的選取、測量數據標準化轉換的方法、框架結構的設置、采用的統計分析方法及統計分析中所用的具體指標等，還沒有標準化的要求，在一定程度上影響了結果分析的全面性和準確性。對研究群體的系統發育關系進行科學分析，不僅需要正確的形態學分析，還需要將遺傳學、細胞學和分子生物學等多種研究方法相互結合，使研究結果更加準確和科學。

4 結論

采用t 檢驗、主成分分析和判別分析等多元統計方法，分析和比較北海市和欽州市中國鱟群體的Y 和X1、X2、X3、X4、X5、X6等7 個可量性狀，研究2 個群體形態差異，對北海市群體進行雌雄個體的形態差異分析。t 檢驗結果表明，2 個群體僅X6/X1差異極顯著（P＜0.01），其他指標差異不顯著（P＞0.05）。主成分分析構建了1 個主成分，其貢獻率為50.16%。對北海市群體的5 個比例性狀進行逐步判別分析，篩選出3 個比例性狀構建的判別方程，對該群體的兩性群體識別的正確率達73.3%。北海市群體雌性個體體型大，頭胸部長和劍尾長均大于雄性，但腹部長小于雄性。