雜交黃顙魚“黃優1號”形態指標體系的建立及雌雄差異判別

武兆文，鄭 翔，張佳佳，王 濤，唐忠林，劉 煒，周國勤，尹紹武

（1.南京師范大學生命科學學院，海洋科學與工程學院，南京 210023；2.南京市水產科學研究所，南京 210036）

在魚類人工繁殖過程中，對魚體性別的準確判斷是魚體性別定向控制、選育和繁殖的基礎。解剖觀察、性腺切片等是魚類雌雄判別的常用方法，但需剖殺活體，造成樣本浪費，對于幼齡魚和珍稀魚種均不適用。具有明顯兩性特征的魚類，可通過鰭條和生殖孔特征等差異鑒定性別［1-2］，但對于外觀特征不明顯的魚類則難以鑒別。運用超聲波技術可對條紋鱸（Morone saxatilis）［3］和中華鱘（Acipenser sinensis）成魚［4］進行性別鑒定，具有較高的準確度，但在魚類早期性別鑒定時，常因不能提供足夠的有效信息［5］而影響其運用。近年對半滑舌鰨（Cynoglossus semilaevis）［6］和黃顙魚（Pelteobagrus fulvidraco）［7］等魚類的研究表明，運用分子生物學技術從雌（雄）魚基因組DNA中篩選出性別特異標記基因，建立遺傳性別鑒定的PCR技術，可從遺傳角度判定魚類性別。但在日常生產和野外工作中，由于條件限制，迫切需要更為簡便的方法區分雌雄差異。而利用大量樣本的形態和框架指標，篩選特殊指標進行性別判定是一種簡單實用的方法。

黃顙魚，別稱黃角丁、黃骨魚、昂刺、刺黃股等，屬于鯰形目（Siluriformes），鲿科（Siluridae），黃顙魚屬，在我國主要分布于長江、珠江等東部各太平洋水系。黃顙魚屬的種類較多，有瓦氏黃顙魚（P.vachelli）、岔尾黃顙魚（P.eupogon）及中間黃顙魚（P.intermedius）等。近年來，隨著黃顙魚養殖和繁育技術的進步，黃顙魚人工育種得到快速發展［8-9］。然而，在人工養殖過程中，黃顙魚存在著個體小、生長速度慢等缺點，在高密度的池塘養殖中，魚規格偏小，影響了整體養殖產量［10］。為此，科技工作者通過雜交育種來改善魚體質量，提高產量，并取得了良好的成效，其技術也在生產上得到了推廣［11］。雜交育種是遺傳育種中最經典的方法之一，不同種間生物的雜交，有可能獲得雜種優勢并迅速、顯著地提高雜交后代的生活力、經濟性狀等，繼而培育成新品種。迄今為止，我國已通過不同種類雜交培育出一些在生長性能上具有明顯優勢的雜交品種，例如牙鲆（Paralichthys olivaceu）“鲆優 1號”［12］、雜色鮑（Haliotis diversicolor）“東 優 1號”［13］、湘 云 鯽（Cyprinus auratus triploid）和雜交鱧（Channa argus♂×C.maeulata♀）“杭鱧 1號”［14］等。在鲿科魚類中，常利用黃顙魚、瓦氏黃顙魚、長吻鮠（Leiocassis longirostris）以及烏蘇里擬鲿（Pseudobagrus ussuriensis）等魚類進行種間雜交和屬間雜交［15-18］，而本文研究的雜交黃顙魚“黃優1號”（以下簡稱雜交黃顙魚）是由經二代選育的瓦氏黃顙魚（♂）與三代選育的黃顙魚（♀）組合的雜交后代，其生長速度高于母本黃顙魚，且比黃顙魚個體大，抗逆性強；與父本瓦氏黃顙魚相比，品質和市場接受度更高，因而顯示出良好的開發前景。本研究測量了2齡雜交黃顙魚326尾和3齡雜交黃顙魚183尾的11個計量性狀。在此基礎上，計算出11個標準化性狀，通過對所得實驗數據進行統計分析和比較，旨在明確雜交黃顙魚“黃優1號”的主要形態指標體系，找出雌雄個體形態上存在的差異，以期為今后雜交黃顙魚新品種培育過程中雌雄的形態特征判別提供參考方法和理論依據。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗用魚均采自池塘養殖，于2018年6月取自南京市水產科學研究所祿口基地。共取實驗用魚509尾：其中2齡雜交黃顙魚326尾，體長為14.32～27.52 cm，體質量為45.00～181.00 g；3齡雜交黃顙魚183尾，體長為14.62～28.42 cm，體質量為44.74～291.05 g。

1.2 數據測量

采用游標卡尺（573-642，±0.01cm，昆山銘尚精密機電有限公司）測量全長（full length，FL）、體長（body length，BL）、頭長（head length，HL）、體 高 （body height，BH）、體 厚 （body thickness，BT）、尾柄長（caudal peduncle length，CPL）、尾柄高（caudal peduncle height，CPH）、吻長（lip length，LL）、眼徑（eye diameter，ED）、眼間距（interorbital distance，ID）等形態性狀指標；使用電子天平（JSC-T29-6，±0.01g，惠而邦電子衡器有限公司）稱量體質量（body weight，BW）。肥滿度（fatness）＝體質量（g）／體長3（cm）×100%，測定形態指標后，再逐一解剖觀察其性腺特征判斷性別。

1.3 數據處理

將鑒定過性別的509尾雜交黃顙魚進行有效計量性狀測量，其中雌魚261尾，雄魚248尾，為消除個體差異對形態數據的影響，便于差異比較，將測得的數據進行整理及標準化，共得到11項計量性狀和11項標準化性狀，其中計量性狀包括全長、體長、頭長、體高、體厚、尾柄長、尾柄高、吻長、眼徑、眼間距、體質量，標準化性狀包括肥滿度、體長／頭長、眼徑／吻長、體長／體高、體長／體厚、體長／尾柄長、頭長／吻長、頭長／眼徑、體高／體厚、尾柄長／尾柄高、體長／全長。將11項計量性狀和11項標準化性狀進行主成分分析，同時運用逐步判別分析（所采集的509尾雜交黃顙魚個體按照年齡的不同，篩選出2齡雜交黃顙魚326尾、3齡雜交黃顙魚183尾），根據各變量對模型貢獻的大小，最終在2、3齡魚群體中分別得出若干個變量，分別建立雜交黃顙魚2、3齡雌雄個體判別方程式，并根據所建立的方程，對所采集的樣品進行重新檢測，對照實際解剖的性別信息，檢驗方程的有效性。利用 Excel 2010及SPSS19.0軟件對數據進行處理和分析，數據以平均值±標準差（X±SD）表示，變異系數以標準差與平均值之比（C.V.＝σ／μ）表示，采用 t-檢驗比較雌雄個體指標差異，以P＜0.05表示差異顯著，P＜0.01表示差異極顯著。

2 結果與分析

2.1 雌雄雜交黃顙魚體質量、體長差異

將實驗中采集的2、3齡魚分別以體長、體質量為變量做柱狀圖比較分析。結果表明，2齡雜交黃顙魚雄魚體長、體質量高于雌魚，但無顯著性差異（P＞0.05），3齡雜交黃顙魚雄魚體長、體質量均顯著高于雌魚（P＜0.05）（圖1）。結果初步顯示出雜交黃顙魚雌魚與雄魚在外觀上存在著明顯的差異。

2.2 雌雄雜交黃顙魚形態性狀分析

由表1可知，雌性雜交黃顙魚各項計量性狀指標中，變異系數最大的是尾柄高，為0.91；雄性雜交黃顙魚各項計量性狀指標中變異系數最大的是體質量，為0.42。從11項計量性狀的數據對比可以看出雌魚個體間的變異較雄魚大，雄魚個體計量性狀相對較穩定。為了分析雌雄間形態特征的差異，將雌雄個體的均值差與總體均值相除（MD／Mean）進行標準化處理，可得出：在所有個體計量性狀中，體質量的差異最大，為0.29；其次為全長和體長，均值差／均值分別為0.13和0.12；眼徑和尾柄高的差異最小，均為0.01。

2.3 雜交黃顙魚“黃優1號”主成分分析

為明確雜交黃顙魚的形態指標體系，對22項性狀進行主成分分析，篩選出前6個最大主成分貢獻率，以及各指標在這6個主成分上的負荷量，發現它們的累積貢獻率達到76.36%，6個主成分及其包含的性狀和負荷量見表2。其中，主成分Ⅰ的貢獻率為27.49%，其中負荷量較大的包括體長、全長、頭長、體高、吻長、眼間距和體質量等7項主要指標，可以反映出雜交黃顙魚的整體輪廓特征；主成分Ⅱ貢獻率為11.24%，負荷量較大的是體長／體高、尾柄長／尾柄高以及肥滿度，反映的是雜交黃顙魚體型的肥瘦程度；主成分Ⅲ貢獻率為10.91%，主要包括眼徑、眼徑／吻長以及頭長／眼徑3個指標，反映了雜交黃顙魚的眼間距特征；主成分Ⅳ貢獻率為9.67%，主要包括尾柄長和尾柄長／尾柄高2個指標，反映了雜交黃顙魚的尾部特征；主成分Ⅴ的貢獻率為9.17%，主要包括眼徑／吻長和頭長／吻長，反映了雜交黃顙魚的頭部特征；主成分Ⅵ貢獻率為7.89%，主要包括體厚、頭長／吻長和體高／體厚3個指標，反映了雜交黃顙魚身體前部的T型構造。

圖1 雜交黃顙魚“黃優1號”雌雄體長（A）和體質量（B）的比較Fig．1 Comparison of body length（A）and body weight（B）of hybrid yellow catfish“Huangyou-1”between male and female

表1 雌雄雜交黃顙魚“黃優1號”計量性狀比較Tab．1 Comparison of metrological traits of hybrid yellow catfish“Huangyou-1”between male and female

表2 6個主成分貢獻率及各指標負荷量Tab．2 Contribution rate of six principal components and the load quantity of each index

根據主成分分析的結果，對主成分Ⅰ和主成分Ⅱ的雌雄個體主成分得分做出散點圖，可以看出，分散不明顯，但仍表現出分離態勢（圖2）。

圖2 雜交黃顙魚“黃優1號”在主成分Ⅰ和主成分Ⅱ上的分布Fig．2 Distribution of hybrid yellow catfish“Huangyou-1”on principal componentⅠand principal componentⅡ

2.4 雜交黃顙魚“黃優1號”雌雄判別分析

為了深入了解隨著個體生長和年齡增長，雜交黃顙魚雌雄形態差異的分化情況，對所采集的509尾雜交黃顙魚個體按照年齡的不同，篩選出2齡雜交黃顙魚326尾、3齡雜交黃顙魚183尾，通過SPSS 19.0軟件對雜交黃顙魚的體長、全長、頭長、體高、尾柄高、尾柄長、體厚、吻長、眼徑、眼間距和體質量11項計量性狀和11項標準化性狀進行逐步判別分析，并根據各變量對模型貢獻大小，逐步剔除不相關變量，最終在2齡魚群體中篩選出8個變量，3齡魚群體中篩選出2個變量。

對2齡雜交黃顙魚進行判別分析，篩選出的8個變量為 X1（體長，cm）、X2（全長，cm）、X3（體高，cm）、X4（體質量，g）；X5（體長／體高）、X6（頭長／眼徑）、X7（體高／體寬）、X8（體長／全長）。這8個指標反映了2齡魚雌雄個體在外部整體輪廓形態上的差異，根據篩選出的8個變量，建立典型判別模型方程為：

雌：F1＝5.854X1-8.737X2+2.02X3+0.839X4+2.181X5-0.272X6+0.701X7-3.895 X8-1.175

雄：F2＝-6.301X1+9.405X2-2.175X3-0.903X4-2.348X5+0.293X6-0.755X7+4.193 X8-1.331

判別函數的顯著性檢驗顯示P＜0.01，表明判別函數達到極顯著水平。分別計算出雌雄個體的判別分數值，得到2齡魚群體雌雄個體的頻布圖，表明該模型可以用于區分2齡雜交黃顙魚的性別（圖 3、圖 4）。

圖3 2齡雜交黃顙魚“黃優1號”雌性個體判別分數的頻布Fig．3 Frequency distribution of discriminant fraction of 2 years old female hybrid yellow catfish“Huangyou-1”

圖4 2齡雜交黃顙魚“黃優1號”雄性個體判別分數的頻布Fig．4 Frequency distribution of discriminant fraction of 2 years old male hybrid yellow catfish“Huangyou-1”

利用所建立的判別方程，對所采集的326尾2齡雜交黃顙魚進行性別回判，將每尾個體的8個特征參數值代入方程，分別計算F1和F2，如果F1＞F2，則該個體為雌性，反之，為雄性。經過驗證，綜合判別的準確率達到87.0%，其中雌性判別準確率為89.3%，雄性判別準確率為84.7%（表3）。同時，對篩選出的用于建立判別函數的8個性狀進行t-檢驗，結果顯示這8個性狀在雌雄個體之間全部呈現出極顯著差異（P＜0.01）（表4）。從以上8個性狀的數據分析中可以得出，2齡雜交黃顙魚雌雄個體在整體形態上具有較大差異，雄性個體較雌性更為豐滿，體型上呈現厚胖型。

表3 2齡雜交黃顙魚“黃優1號”性別判別結果Tab．3 Discriminant results of sexual distinction of 2 years old hybrid yellow catfish“Huangyou-1”

表4 2齡雜交黃顙魚“黃優1號”性狀的t-檢驗及雌雄差異分析Tab．4 t-test and analysis of male and female traits of 2 years old hybrid yellow catfish“Huangyou-1”

對3齡雜交黃顙魚進行判別分析，篩選出的2個變量為X1（全長，cm）和X2（體質量，g）。這兩個指標反映了3齡魚雌雄個體在整體生長上的差異。根據篩選出的2個變量，建立典型判別模型方程為：

雌：F1＝-2.114X1+0.766X2-1.173

雄：F2＝2.185X1-0.791X2-1.24

判別函數的顯著性檢驗顯示P＜0.01，表明判別函數達到極顯著水平。分別計算出雌雄個體的判別分數值，得到3齡魚群體雌雄個體的頻布圖。該模型可以用于區分3齡雜交黃顙魚的性別（圖5、圖6）。

圖5 3齡雜交黃顙魚“黃優1號”雌性個體判別分數的頻布Fig．5 Frequency distribution of discriminant fraction of 3 years old female hybrid yellow catfish“Huangyou-1”

圖6 3齡雜交黃顙魚“黃優1號”雄性個體判別分數的頻布Fig．6 Frequency distribution of discriminant fractions of 3 years old male hybrid yellow catfish“Huangyou-1”

利用所建立的判別方程，對采集的183尾3齡雜交黃顙魚進行性別回判，將每尾個體的2個特征參數值代入方程，分別計算F1和F2，如果F1＞F2，則該個體為雌性，反之，為雄性。經過驗證，綜合判別的準確率達到84.2%，其中雌性判別準確率為83.9%，雄性判別準確率為84.4%（表5）。同時，對篩選出的用于建立判別函數的2個性狀進行t-檢驗，結果顯示這2個性狀全部表現為雌雄個體之間的極顯著差異（P＜0.01）（表6）。從這2個性狀的數據分析中可以得出，3齡雜交黃顙魚雌雄個體的差異主要體現在外部形態上，在整體形態和體長上已具有明顯差異，雄性較雌性個體表現為體長更長、體質量更大，體型上呈現長重型。

3 討論

形態學研究是雜交黃顙魚研究的重要內容，與開展雌雄差異分析、進行雌雄性別鑒定息息相關。目前對雜交黃顙魚的形態學研究主要集中在不同群體、家系及親子代間的比較。如李镕等［19］對黃顙魚♀×烏蘇里鲿♂、黃顙魚♀×瓦氏黃顙魚♂的雜交后代進行了同塘生長對比和形態學測量研究；陳建明等［20］對雜交黃顙魚（Pelteobagrus fuividraco♀ ×P.vachelli♂）、瓦氏黃顙魚和黃顙魚形態指數、出肉率和肌肉的營養組成等進行了比較分析。近年來，多元統計分析方法如主成分分析、因子分析以及判別分析等廣泛應用于水產科學領域研究。許多學者將主成分分析、判別分析等應用于水產動物雌雄個體形態差異分析上。諶微等［21］根據554尾大黃魚的12個計量性狀及11項標準化性狀，利用主成分分析、判別分析等方法，得出雌魚個體變異較雄魚更大，雌雄之間體長／體厚差異最大。董浚鍵等［22］采用相關分析、通徑分析和判別分析，探究了翹嘴鱖（Siniperca chuatsi）主要形態性狀與體質量的相關性，以及雌雄形態性狀的差異，結果表明，在各形態性狀中，全長、體高與體質量的相關系數最大，對體質量的直接影響最大，性別判別方程對于體質量小于200 g的個體判別準確率較高。吳波等［23］對 178尾金線魚 （Nemipterus virgatus）形態性狀進行主成分分析和R-聚類分析，建立了金線魚雌雄判別方程，結果表明雌性個體相比于雄性個體具有體型較高、頭較大且吻較長的特征。岳亮等［24］基于主成分分析、逐步判別分析和t-檢驗的方法，對紅鰭東方鲀（Takifugu rubripes）雌雄個體形態差異做了比較分析。結果表明，雄性與雌性相比體型較寬且體周長較長。

魚類存在著兩性生長差異現象，如大西洋鮭（Salmo salar）［25］、 裸 蓋 魚 （Anoplopoma fimbria）［26］、半滑舌鰨（Cynoglossus semilaevis）［27］等不同性別個體之間存在著明顯差異。研究發現，雄魚的生長速度優于雌魚，雜交黃顙魚雌雄個體在外部形態上也顯示出差異性。通過分析雜交黃顙魚各計量性狀均值及其變異系數可以看出，雌魚個體間變異較雄魚大，而雄魚體型更為齊整、變異范圍小。分析各性狀變異系數，以雌魚尾柄高變異系數最大，為0.91，可能的原因為雜交黃顙魚雌魚體型較雄魚更不穩定，容易出現畸形。體質量則雄魚變異系數更大為0.42，雌魚則為0.26，雌雄間差異較大。從各計量性狀均值可以看出，雄魚個體較雌魚更為豐滿，體型上為厚胖型，此結果在后續的判別分析中也得到了進一步驗證。

主成分分析結果顯示，排名前6位的主成分累計貢獻率為76.36%。這6個主成分分別代表雜交黃顙魚整體輪廓特征、肥瘦程度、眼間距特征、頭部特征、尾部特征和身體前部T型結構特征。通過對這些指標的測定和分析，基本可以反映雜交黃顙魚的外形特征。主成分分析的散布圖顯示，雌雄魚均成彌散型分布，表現出分離的趨勢，但雄魚相對雌魚更為集中，雌魚處在邊緣的個體明顯多于雄魚，分離態勢也更為明顯，進一步驗證了雌魚個體間變異較雄魚大。根據得分情況可知，對雌雄魚分離作用最大的是體質量，分析原因應為雌雄魚在3齡階段生長產生了較大差異，這可為雜交黃顙魚雌雄判別提供重要參考。

表5 3齡雜交黃顙魚“黃優1號”性別判別結果Tab．5 Discriminant results of sex distinction of 3 years old hybrid yellow catfish“Huangyou-1”

表6 3齡雜交黃顙魚“黃優1號”性狀的t-檢驗及性別差異分析Tab．6 t-test and analysis of sex distinct traits of 3 years old hybrid yellow catfish“Huangyou-1”

隨著魚類個體的生長與形態發育，雜交黃顙魚不同年齡段個體表現出不同的外部形態特征，通過逐步判別分析分別建立的雜交黃顙魚2、3齡雌雄判別方程，可以有效地區分魚類雌雄差異。2齡魚群體的判別方程共有體長、全長、體高、體質量、體長／體高、頭長／眼徑、體高／體厚、體長／全長8個變量，綜合準確率達到了87.0%；3齡魚群體的判別方程僅有體長和體質量兩個變量，綜合準確率為84.2%，這表明在雜交黃顙魚的發育過程中，隨著年齡的增長，雌雄差異逐漸明顯，顯示為更易簡單區分。雌雄判別的頻步圖也顯示出篩選的變量可以有效判別雌雄差異。郭弘藝等［28］對長江口銀色鰻（Anguilla japonica）的雌雄判別的準確率達到了88.59%；吳波等［23］對金錢魚的雌雄綜合判別準確率達到了85.96%；岳亮等［20］對紅鰭東方鲀的性別判別研究中，綜合判別準確率均達到了81.90%。可見建立形態學判別方程是鑒定魚類性別的一種有效的方法。此外t-檢驗結果顯示，雌雄雜交黃顙魚的主要差異集中在肥滿度及外部輪廓指標上，雄魚較雌魚體型寬且長。

通過本研究發現，雌雄雜交黃顙魚在生長過程中形態存在著明顯差異，多個性狀均達到極顯著差異（P＜0.01），證明了雜交黃顙魚雄魚生長速度明顯優于雌魚，但要找出雌雄魚生長產生差異的具體階段還需要更深入的研究。在今后的性別差異研究中，需要進一步考慮魚體規格、個體間差異大小以及形態指標選取等因素。