斑節對蝦南海1號和非洲品系自交、雜交群體的形態差異分析

蔡云川，江世貴，孫苗苗，黃建華，楊其彬，姜 松，楊麗詩，邱麗華，周發林

（1.廣東省海洋與漁業技術推廣總站，廣東 廣州 510220；

2.中國水產科學研究院南海水產研究所/農業部南海漁業資源開發利用重點實驗室，廣東 廣州 510300；

3.連云港市海洋與水產科學研究所，江蘇 連云港 222044）

斑節對蝦南海1號和非洲品系自交、雜交群體的形態差異分析

蔡云川1，江世貴2，孫苗苗3，黃建華2，楊其彬2，姜 松2，楊麗詩2，邱麗華2，周發林2

（1.廣東省海洋與漁業技術推廣總站，廣東 廣州 510220；

2.中國水產科學研究院南海水產研究所/農業部南海漁業資源開發利用重點實驗室，廣東 廣州 510300；

3.連云港市海洋與水產科學研究所，江蘇 連云港 222044）

以斑節對蝦南海1號（N）和非洲品系（F）作為親本，進行自交與雜交，獲得4個子代群體NN（N♀×N♂）、NF（N♀×F♂）、FN（F♀×N♂）和FF（F♀×F♂）。運用多元分析方法，采用7個測量性狀對其形態進行比較研究。主成分分析結果顯示，共構建了3個主成分，累計貢獻率為68.35%；判別分析結果顯示，自交群體的準確判別率相對較高，雜交群體的正確判別率較低；聚類分析結果顯示，NN獨立聚為一支，FF與NF聚為一小支后與FN聚為一支。

斑節對蝦；自交；雜交；形態特征；多元分析

斑節對蝦（Penaeus monodon）俗稱草蝦、竹節蝦，分類學上隸屬于節肢動物門（Arthropoda）、甲殼綱（Crustacea）、十足目（Decapoda）、游泳亞目（Natantia）、對蝦科（Penaeidae）、對蝦屬（Penaeus），是對蝦屬中最大型種。斑節對蝦是世界上三大對蝦主要養殖品種之一，也是中國南方沿海諸省的重要養殖對象。優良品種是養殖業健康持續發展的關鍵因素之一，因此對蝦育種得到世界各國的高度重視，并培育出一系列具有應用價值的良種。南海水產研究所于“十五”期間，在攻克了斑節對蝦全人工繁育技術難題后，于2005年啟動了斑節對蝦的遺傳育種。經過10年多努力，建立了斑節對蝦遺傳育種技術體系，培育出了斑節對蝦南海1號新品種、非洲品系、抗氨氮品系以及適應低蛋白的家系等一批新品系和家系［1-6］。

經濟性狀是對蝦遺傳育種的重要指標，形態參數對于經濟性狀的貢獻率是選育參數的重要依據。形態特征是物種遺傳特性的外在表現，是遺傳多樣性最直接的體現，是進行群體結構鑒定的有效手段［7-13］，具有研究手段直接且經濟等優點［14］。近年來，多元分析被用于魚類［15］、甲殼類［16-19］、貝類［20］的形態特征分析而采用多元分析方法分析蝦類形態差異的相關研究也較多。李朝霞等［21］比較分析了中國對蝦黃海1 號選育群體與野生群體的形態特征差異；郭惠等［22］分析了不同羅氏沼蝦種群形態差異；趙曉勤［23］分析了日本沼蝦種群的形態差異；孫苗苗等［24］分析了斑節對蝦4 個地理種群自交與雜交F1的形態特征。本研究從形態學角度入手，以主成分分析、判別分析和聚類分析3種多元分析方法比較和分析了斑節對蝦南海1號選育群體和非洲品系的自交與雜交子代的形態特征差異，旨在為其種群鑒定、親緣關系研究以及后續的良種選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

南海1號：2005年，以我國南海海南島三亞、臨高、文昌和泰國南部（普吉島）海域野生斑節對蝦為基礎種群，經過5代的連續群體選育，獲得了快速生長新品種1個，即南海1號，并建立相應的核心種質群體。

非洲品系：2009—2010年，從非洲南部的坦桑尼亞引進斑節對蝦野生種質資源群體，經過多代家系和BLUP選育，培育出非洲品系，并建立相應的核心種質群體。

2015年在中國水產科學研究院南海水產研究所斑節對蝦遺傳育種中心，以斑節對蝦“南海1號”和非洲品系作為親本，進行自交與雜交，獲得兩個自交群體NN（N♀×N♂）、FF（F♀×F♂）和兩個雜交群體NF（N♀×F♂）、FN（F♀×N♂）。為消除環境因素對斑節對蝦形態的影響，對4個群體斑節對蝦熒光標記后混養于同一個池塘中。供試對蝦樣本的數量和規格見表1。

表1 斑節對蝦4個群體樣本數量和規格

1.2 4個群體形態性狀的測量

通過隨機抽樣，利用游標卡尺測量了兩個自交群體NN、FF和兩個雜交群體NF、FN的7個形態學性狀，分別是體長（BL）、頭胸甲長（CL）、頭胸甲高（CH）、頭胸甲寬（CW）、第一腹節長（FSL）、第二腹節長（SSL）、第六腹節長（SISL）。

1.3 數據分析

對4個群體的7個可量性狀（體長、頭胸甲長、頭胸甲高、頭胸甲寬、第一腹節長、第二腹節長、第六腹節長）數據用SPSS（version10.1，SPSS Inc.1999）分別進行形態差異分析。通過主成分分析，得出各主成分的得分、方差和累計方差貢獻率。通過判別分析，選出對判別貢獻較大的參數建立判別公式。根據4個群體7個性狀數據間的歐氏距離進行聚類分析，并構建聚類圖。

在進行數據分析前，每尾對蝦的所有實測可量數據通過下列公式進行轉化［11，24-26］，以消除因樣品個體規格不整齊對形態分析造成的影響。

式中，Ms為各性狀轉化后的標準化數據，Mo為各性狀的實際測量值，Ls為頭胸甲長測量值的平均數，Lo為頭胸甲長測量值。

2 結果與分析

2.1 4個群體7個形態性狀的方差分析

從表2可以看出，NF與NN除頭胸甲外，體長、第一腹節長、第二腹節長和第六腹節長存在顯著差異；NN與FF頭胸甲高、體長這兩個性狀差異不顯著，其他性狀均有顯著差異；FF與FN各性狀無顯著差異；NF與FF體長、第二腹節長、第六腹節長這3個性狀間存在顯著差異。

表2 斑節對蝦不同群體間7個形態特征的差異

2.2 4個群體7個形態性狀的主成分分析

對4個群體7個形態性狀進行主成分分析，共獲得3個主成分，其貢獻率分別為27.88%、23.37%、17.10%，累計貢獻率為68.35%。在第一主成分中，BL、CL和CW的影響最大，其負荷值分別為0.64、-0.83和0.89；第二主成分中作用最大的是FSL、SSL和SISL；第三主成分中作用最大的是CH（表3）。

表3 斑節對蝦7個性狀對3個主成分的特性向量及主成分貢獻率

2.3 4個群體7個形態性狀的判別分析

利用逐步判別法，對7個形態性狀進行分析，并建立了4個種群的判別函數式：

式中，X1～X4分別代表CW、CH、FSL、SISL。

要判斷某尾蝦的種群歸屬，只需將該蝦7個形態參數測出并整理形成X1～X4，分別代入上述4個判別函數中，所得Y值最大的，則該蝦屬對應種群。

4個群體斑節對蝦判別結果見表4，自交群體的準確辨別率相對較高，其中NN的準確辨別率最高為57.7%，FF準確辨別率為36.4%，雜交群體FN準確辨別率為33.2%，NF準確辨別率為11.9%。

表4 4個群體斑節對蝦的判別結果

2.4 4個群體7個形態性狀的聚類分析

對4個斑節對蝦群體7個測量數據進行聚類分析，結果（圖1）表明，4個群體斑節對蝦可以明顯聚為2大支：NN獨立聚為一支，FF與NF聚為一小支后與FN聚為一支。

圖1 4個群體斑節對蝦的形態聚類分析結果

3 討論

3.1 4個群體斑節對蝦的形態差異

在物種系統分類研究中，地理隔離一直被認為是種及種下階元形成的重要因素。Sun等［7］對印度尼西亞、泰國、非洲、三亞4個地理群體斑節對蝦進行形態學分析，結果顯示不同群體存在顯著的形態變化，認為群體間形態特征存在差異是由地理因素造成的。孫苗苗等［24］運用多元分析方法對斑節對蝦4個地理種群自交與雜交F1的形態特征進行了分析，認為雜交F1的性狀是繼承了其父母本的遺傳信息，因此親本的遺傳特性在F1的形態變化上起到了重要作用。

本研究方差分析結果顯示，兩個自交群體NN與FF除頭胸甲高、體長這兩個性狀外其他形態性狀存在顯著差異，說明這兩個群體間在形態特征上具有較大區別。這可能與這兩個自交群體NN與FF的初始親本有關。斑節對蝦海南1號初始親本源自我國海南三亞周邊3個自然群體及泰國南部（普吉島）自然群體，經過多代選育獲得的新品種。斑節對蝦非洲品系初始親本源自非洲南部海域自然群體，經過多代選育獲得的新品系。Sun等［7］研究表明，非洲自然群體與三亞、泰國自然群體的形態特征存在顯著差異。

3.2 斑節對蝦形態特征多元分析

主成分分析在形態分析中廣泛應用，可以將多個彼此相關的指標轉換為新的、個數較少且互相獨立或不相關的綜合指標，便于統計分析［27］。研究表明，當主成分分析累計貢獻率大于85%時，可以通過幾個相互獨立的因子來概括種群的形態差異［28］。本研究4個群體斑節對蝦獲得3個主成分，累計貢獻率為68.35%，因此不能采用少數幾個方差貢獻率較大的因子來表現該4個群體的多個性狀。但是通過分析可知，斑節對蝦頭胸甲的形態特征對其整體的影響較大，在貢獻率較大的第一主成分中CL和CW的影響較大。

判別分析從7個特征性狀中篩選出有顯著貢獻的4個變量CW、CH、FSL、SISL，可見頭胸甲對斑節對蝦形態特征有較大的影響作用，進一步證實了主成分分析的結果。4個群體的平均正確判別率為34.80%，處于較低水平。孫苗苗等［13］研究認為親本的遺傳特性在子代的形態變化上起重要作用。在本研究中，通過兩個群體親本間的自交與雜交產生的4個群體，其誤判率較高。自交群體NN的正確辨別率（57.70%）顯著高于其他3個群體，形態聚類結果依然顯示其獨立聚為一支，因此推測斑節對蝦南海1號具有特有的形態特征，但這一結論需要進一步驗證。

［1］ 黃忠，江世貴，林黑著，等.5個斑節對蝦半同胞家系生長、消化及免疫的比較［J］.海洋漁業，2014（2）：163-169.

［2］ 姜松，楊其彬，黃建華，等.蛋白水平對不同斑節對蝦家系生長與消化酶活性的影響［J］.海洋漁業，2013（1）：86-94.

［3］ 黃建華，李永，楊其彬，等.斑節對蝦家系氨氮耐受性的比較［J］.南方水產科學，2012（6）：37-43.

［4］ 孫苗苗，黃建華，楊其彬，等.13個斑節對蝦家系的生長及抗氨氮特性比較［J］.上海海洋大學學報，2011（4）：510-516.

［5］ 王專偉，黃建華，楊其彬，等.15個斑節對蝦家系生長及抗白斑病毒分析［J］.海洋科學進展，2011（4）：521-528.

［6］ 全國水產技術推廣總站.2010 水產新品種推廣指南［M］.北京：中國農業出版社，2011：178-205.

［7］ Sun M M，Huang J H，Jiang S G，et al.Estimates of heritability and genetic correlations for growthrelated traits in the tiger prawn Penaeus monodon［J］.Aquaculture Research，2013，doi：10.111/ are.12290.

［8］ Tidu C，Sardá R，Pinna M，et al.Morphometric relationships of the European spiny lobster Palinurus elephas from northwestern Sardinia［J］.Fisheries Research，2004，69（3）：371-379.

［9］ Konan K M，Adepo-Gourene A B，Ouattara A，et al.Morphometric variation among male populations of freshwater shrimp Macrobrachium vollenhovenii Herklots，1851 from C?te d’Ivoire Rivers［J］.Fisheries Research，2010，103（1-3）：1-8.

［10］ Thomas H，Clay D.Morphometric and meristic differences between shallow and deep-water populations of white hake（Urophycis tenuis）in the southern Gulf of St Lawrence［J］.Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences，1998，55（10）：2274～2282.

［11］ Ferrito V，Mannino M C，Pappalardo A M，et al.Morphological variation among populations of Aphanius fasciatus Nardo，1827（Teleostei，Cyprinodontidae）from the Mediterranean［J］.Fish Biology，2007，70（1）：1-20.

［12］ Anvarifar H，Khyabani A，Farahmand H，et al.Detection of morphometric differentiation between isolated up- and downstream populations of Siah Mahi（Capoeta capoeta gracilis）（Pisces：Cyprinidae）in the Tajan River（Iran）［J］.Hydrobiologia，2011，673（1）：41.

［13］ Begg G A，Waldman J R．An holistic approach to fish stock identification［J］．Fisheries Research，1999，43（1-3）：35-44．

［14］ Pinheiro A，Teixeir C M，Rego A L．Genetic and morpholcal variation of Solca lascaris（Risso，1810）along the Portuguese coast［J］．Fisheries Research，2005，73（1-2）：67-78．

［15］ 李冰，柴學森，張成鋒，等.建鯉和黑龍江野鯉自交和正反交F1形態差異分析［J］.中國水產科學，2014，21（1）：59-66.

［16］ 康偉，吳廉，劉金生，等.圖們江水系絨螯蟹的形態差異與遺傳混雜［J］.中國水產科學，2016，23（3）：555-564.

［17］ 張萌，白俊，金輝，等.不同地理群體的克氏原螯蝦形態差異多元分析［J］.南昌大學學報（理科版），2016，40（2）：188-196.

［18］ 王志錚，祝本強，任夙藝，等.日本囊對蝦（Marsupenaeus japonicus）秋繁同生群仔蝦不同耐干露性能群體間的形態表型差異［J］.海洋與湖沼，2016，47（3）：673-680.

［19］ 鄭友，胡火根，唐建清，等.不同水域克氏原螯蝦群體的形態差異分析［J］.南昌大學學報（理科版），2014，38（1）：96-102.

［20］ 農瑩，楊明柳，邢永澤，等.紅樹蜆與歪紅樹蜆形態差異分析［J］.廣西科學院學報，2015，31（4）：268-272.

［21］ 李朝霞，李健，王清印，等.中國對蝦“黃海1號”選育群體與野生群體的形態特征比較［J］.中國水產科學，2006，13（3）：384-388.

［22］ 郭惠，陳立僑，楊國梁，等.不同羅氏沼蝦種群形態差異的比較研究［J］.中國水產科學，2006，13（4）：531-535.

［23］ 趙曉勤，倪娟，陳立僑，等.日本沼蝦4種群的形態差異分析［J］.中國水產科學，2006，13（2）：224-229.

［24］ 孫苗苗，黃建華，楊其彬，等.斑節對蝦4 個地理種群自交與雜交F1的形態特征分析［J］.水產學報，2012，36（10）：1512-1519.

［25］ Hurlbut T，Clay D.Morphometric and meristic differences between shallow and deep-water populations of white hake（Urophycis tenuis）in the southern Gulf of St Lawrence.Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences，1998，55，2274-2282.

［26］ Chryssa A，Roman L，Ioannis D L.Biometric analysis of lacustrine and riverine populations of Palemonetes antennarius（H.Milne-Edwards，1837）（Crustacea，Decapoda，Palaemonidae）from north-western Greece.Limnologica，2009，39：244-254.

［27］ 張堯庭，方開秦.多元統計分析引論［M］．北京：科學出版社，1982：393- 401．

［28］ Veasey E A，Schammass E A，Vencovsky R，et al．Germplasm characterization of Sesbania accessions based on multivariate analysis［J］．Genetic Resources and Crop Evolution，2001，48（1）：79-90．

（責任編輯 崔建勛）

Morphological variance analysis of inbred and hybrid offsprings of African strain and“Nanhai No.1”of Penaeus monodon

CAI Yun-chuan1，JIANG Shi-gui2，SUN Miao-miao3，HUANG Jian-hua2，YANG Qi-bin2，JIANG Song2，YANG Li-shi2，QIU Li-hua2，ZHOU Fa-lin2
（1.Guangdong Ocean and Fishery Technology Extension Center，Guangzhou 510220，China；
2.Key Lab.of South China Sea Fishery Resources Exploitation & Utilization，Ministry of Agriculture/ South China Sea Fisheries Research Institute，Chinese Academy of Fishery Sciences，Guangzhou 510300，China；
3.Lianyungang Marine and Fishery Sciences Research Institution，Lianyungang 222044，China）

Three muhivariation analysis methods（principal component analysis，discriminant analysis and cluster analysis）were used to investigate the morphological variations among two inbreds（NN and FF）and two corresponding hybrids（NF and FN）in Penaeus monodon from two populations of African strain and “Nanhai No.1” based on seven morphological indexes.In the principal component analysis，three principal components were constructed，and the cumulative contributory ratio was 68.35%.The discriminant analysis indicated that the discriminant accuracy of inbreds populations was higher than that of hybrid populations.The cluster analysis revealed that two major groups were observed for the four populations.The first group was NN，and the second group was FF，NF and FN.

Penaeus monodon；selfing；hybridize；morphological characteristics；multivariation analysis

S911；S968.22

A

1004-874X（2016）12-0102-06

10.16768/j.issn.1004-874X.2016.12.018

2016-09-22

國家現代農業產業技術體系建設專項（CARS-47）；廣東省科技計劃項目（2014B020202003）；廣東省海洋漁業科技與產業發展專項（A201501A06，B201500B05）；深圳市生物產業發展專項資金現代農業生物產業推廣扶持計劃項目（NYSW201400331010053t）

蔡云川（1977-），男，碩士，高級工程師，E-mail：caiyc77@163.com

周發林（1975-），男，博士，副研究員，E-mail：zhoufalin@aliyun.com

蔡云川，江世貴，孫苗苗，等.斑節對蝦南海1號和非洲品系自交、雜交群體的形態差異分析［J］.廣東農業科學，2016，43（12）：102-107.