不同性別口蝦蛄形態(tài)性狀對體重的影響分析及曲線擬合*

張新明 程順峰

(1. 日照職業(yè)技術學院海洋工程學院 日照市海洋生物工程技術研究中心 日照 276826；2. 青島農(nóng)業(yè)大學生命科學學院 青島 266109)

口蝦蛄(Oratosquilla oratoria)是我國重要的海洋捕撈產(chǎn)品，其肉味鮮美、營養(yǎng)豐富，2017 年我國口蝦蛄捕撈量為21.91 萬t，比2016 年減少7.46% (農(nóng)業(yè)農(nóng)村部漁業(yè)漁政管理局等, 2018)。口蝦蛄研究主要集中在生物學(張年國等, 2018a、b)、遺傳多樣性(隋宥珍等, 2016、2019)等方面。

在開展動物遺傳育種工作之前，對其經(jīng)濟性狀間的相互關系進行研究是十分必要的(冷曉飛等, 2016)。在水產(chǎn)動物中，相關分析、通徑分析和多元回歸分析對相關生物育種工作提供了重要參考。馬曉等(2015)采用相關分析、通徑分析研究了中華鱉(Pelodiscus sinensis)背甲長、背甲寬、腹甲長、體高和體重的表型相關及不同性狀對體重的影響程度。谷偉等(2013)研究了不同性別虹鱒(Oncorhynchus mykiss)體長、體高等形態(tài)性狀對體重的影響。冷曉飛等(2016)分析了不同性別馬糞海膽(Hemicentrotus pulcherrimus)殼形態(tài)性狀與體重的相關關系。結果表明，雌性、雄性馬糞海膽在殼性狀、體重等經(jīng)濟性狀和高徑比等生物學性狀上差異不顯著。肖露陽等(2012)研究發(fā)現(xiàn)，雌性中國蛤蜊(Mactra chinensis)殼高對軟體重的直接作用最大，雄性蛤蜊的殼高對軟體重的直接作用大于活體重對軟體重的直接作用。田瑩等(2018)研究了布氏蚶(Arca boucardi)殼尺寸對體重的影響，發(fā)現(xiàn)殼長對軟體重直接作用最大，殼寬對活體重直接作用最大。全長是影響大菱鲆(Scophthalmus maximus)幼魚體重的主要因素(王新安等, 2008)。體高是影響許氏平鲉(Sebastes schlegelii)體重的主要形態(tài)性狀(劉陽等,2019)。馬慶華等(2018)研究表明，雷氏七鰓鰻(Lampetra reissneri)雄性群體全長和泄殖孔長與體重呈極顯著差異，雌性群體全長和頭長與體重呈極顯著差異。董浚鍵等(2018)研究表明，翹嘴鱖(Siniperca chuatsi)全長和體高對體重的直接作用最大，單獨決定程度最高。形態(tài)性狀對體重的影響還與生長階段和體色有關(邊力等, 2018; 陳紅林等, 2019)。

目前，對口蝦蛄形態(tài)性狀和體重的相關性研究較少，已有文獻僅研究了體重與頭胸甲長、體長、全長、尾扇長、腹寬等2 個單一性狀之間的關系(徐善良等,1996; 林月嬌等, 2008; 蔣霞敏等, 2000; 徐海龍等,2010; 盛福利, 2009)。而對口蝦蛄形態(tài)性狀和體重之間的多元分析還未見報道。本研究對口蝦蛄全長、體長、頭胸甲長、尾扇長、腹部長、腹部寬、大螯長和體重之間的相關性進行通徑分析，建立回歸方程，并且建立口蝦蛄單一性狀和體重的最優(yōu)模型，以期為口蝦蛄的種質選育工作提供基礎資料。

1 材料與方法

1.1 材料

口蝦蛄采捕于山東省日照海域，從供選樣本中篩選體重較大的樣本104 尾開展實驗(雄性54 尾，雌性50 尾)，樣本平均體重為(26.49±8.15) g，平均體長(118.86±11.39) mm。

1.2 方法

用游標卡尺(測量精度為0.02 mm)分別測量每尾口蝦蛄的全長(TL)、體長(BL)、頭胸甲長(CL)、尾扇長(FL)、腹部長(AL)、腹部寬(AW)、大螯長(LL)等指標。利用電子天平(稱量精度為0.01g)分別稱量每尾口蝦蛄的體重(Y)。

各生物學指標界定，參考盛福利(2009)的測度標準。全長：從頭胸甲額劍前端至身體末端的直線長度；體長：從眼柄基部至尾節(jié)V 字形凹陷處的長度；頭胸甲長：從眼柄基部至頭胸節(jié)末端的長度；腹部寬：第4 腹節(jié)的寬度；腹部長：腹部第一節(jié)至最后一節(jié)的長度；尾扇長：從尾扇基部至尾扇末端的長度；大螯長：第二顎足上螯的長度；體重：吸去體表水分后的濕重。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS 17.0 軟件進行形態(tài)性狀和體重之間的相關性分析和多元回歸分析，計算通徑系數(shù)，將研究樣本分為混合、雄性和雌性群體，計算各群體的平均數(shù)，進行雌性、雄性差異顯著性檢驗和數(shù)據(jù)的多態(tài)性檢驗；從供選樣本中另外隨機選取50 尾口蝦蛄，利用回歸方程進行雌性和雄性結果檢驗；使用Excel電子表格計算變異系數(shù)，進行通徑分析和決定系數(shù)分析。

2 結果與分析

2.1 口蝦蛄各樣本的數(shù)據(jù)

分別測量每尾口蝦蛄全長、體長、頭胸甲長、尾扇長、腹部長、腹部寬、大螯長和體重，測量結果見表1 和表2。從表1 可以看出，混合群體口蝦蛄各測量值無顯著差異(P>0.05)，經(jīng)過K-S 正態(tài)性檢驗，數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布。體重的變異系數(shù)在30%左右，而形態(tài)性狀的變異系數(shù)在10%左右，說明口蝦蛄體重的選擇潛力較大。各形態(tài)參數(shù)的數(shù)據(jù)大小趨勢為全長>體長>腹部長>頭胸甲長>腹部寬>尾扇長>大螯長。從表2可以看出，總體上雌性群體口蝦蛄各平均數(shù)小于雄性群體(腹部長除外)，統(tǒng)計分析結果顯示，雌性、雄性群體頭胸甲長、尾扇長、腹部寬、大螯長和體重等性狀達到差異顯著或極顯著水平(P<0.05 或P<0.01)，而全長、體長和腹部長等差異并不顯著(P>0.05)。

表1 口蝦蛄數(shù)據(jù)測量結果Tab.1 Quantitative traits of Oratosquilla oratoria

表2 口蝦蛄雌性和雄性群體的性狀參數(shù)Tab.2 Traits of parameters of male and female Oratosquilla oratoria

2.2 口蝦蛄各性狀間的相關系數(shù)分析

口蝦蛄各性狀之間極顯著相關(P<0.01)(表3)。從形態(tài)性狀的相關性來看，雌性、雄性、混合群體全長和體長的相關系數(shù)均為最大，分別為0.984、0.993 和0.988；雌性群體頭胸甲長和腹部長之間的相關系數(shù)最小(0.660)；對雄性和混合群體而言，大螯長和腹部長之間的相關系數(shù)最小，分別為0.737 和0.706。從形態(tài)性狀和體重的相關性來看，對雌性群體而言，全長和體重的相關性最大(0.973)，頭胸甲長與體重的相關性數(shù)最小(0.797)；對雄性群體而言，體長和體重的相關性最大(0.974)，大螯長與體重的相關性最小(0.804)；對混合群體而言，腹部寬和體重的相關性最大(0.969)，腹部長與體重的相關性最小(0.827)。

表3 口蝦蛄各性狀的相關系數(shù)Tab.3 Correlation coefficient of quantitative traits in Oratosquilla oratoria

續(xù)表3

2.3 口蝦蛄各形態(tài)性狀對體重的通徑分析

從表4 可以看出，雌性和混合群體對體重直接作用最大的形態(tài)性狀均為腹部寬，通徑系數(shù)分別為0.418 和0.508，體長對雄性群體體重的直接作用最大，通徑系數(shù)為0.613。從間接作用總和來看，尾扇長對雌性和混合群體的間接作用均最大，作用系數(shù)總和分別為0.952 和0.917，頭胸甲長對雄性群體的間接作用最大，作用系數(shù)總和為0.969。在兩兩作用中，雌性和混合群體尾扇長通過腹部寬對體重的間接作用均最大(作用系數(shù)分別為0.400 和0.489)，雄性全長通過體長對體重的間接作用最大(作用系數(shù)為0.609)。

2.4 口蝦蛄各形態(tài)性狀對體重的決定系數(shù)

從表5 可以看出，雌性和混合群體腹部寬對體重的直接決定系數(shù)均最大(分別為0.175 和0.258)，雄性體長對體重的直接決定系數(shù)最大(0.376)。體長和腹部寬對雌性、雄性和混合群體的共同決定系數(shù)均為最大(分別為0.200、0.410 和0.204)。

表4 形態(tài)性狀對體重的通徑分析Tab.4 Path analysis of morphological traits to body weight

續(xù)表4

表5 形態(tài)性狀對體重的決定系數(shù)Tab.5 Determination coefficient of morphological traits to body weight

2.5 形態(tài)性狀對體重的最優(yōu)化方程及結果驗證

利用逐步回歸方法建立以形態(tài)性狀為自變量，體重為因變量的回歸方程：

式中，Y1、Y2和Y3分別代表雌性、雄性和混合群體體重，XTL、XAW、XCL、XBL分別代表全長、腹部寬、頭胸甲長和體長。

經(jīng)統(tǒng)計分析，雌性、雄性和混合群體回歸方程的F 值分別為673.208、594.129 和1199.067，顯著性檢驗呈極顯著差異(P<0.01)。雌性、雄性和混合群體方程的回歸截距均達到顯著水平(P<0.01)，除雄性頭胸甲長偏回歸系數(shù)為顯著水平(P<0.05)外，3 個群體的偏回歸系數(shù)均達極顯著水平(P<0.01)。全長和腹部寬對雌性群體體重的決定作用較大，其次是頭胸甲長；體長和腹部寬對雄性體重的決定作用較大；腹部寬和全長對混合群體的決定作用較大。

采用雌性、雄性回歸方程分別對50 只口蝦蛄驗證表明，36 只性別判別正確，判別準確率達72%。

2.6 口蝦蛄形態(tài)性狀與體重的曲線模型擬合結果

分別以口蝦蛄全長、體長、頭胸甲長、尾扇長、腹部長、腹部寬和大螯長7 個形態(tài)性狀為自變量，以體重為因變量，進行曲線模型擬合，結果見圖1～圖7。從圖1～圖7 可以看出，雌性、雄性和混合群體口蝦蛄擬合模型不完全相同。雌性群體口蝦蛄全長、尾扇長與體重的最優(yōu)擬合模型為冪函數(shù)，頭胸甲長、大螯長、腹部寬與體重的最優(yōu)擬合模型為線性，體長、腹部長與體重的最優(yōu)擬合模型為指數(shù)函數(shù)；雄性群體口蝦蛄全長、體長、頭胸甲長、大螯長與體重的最優(yōu)擬合模型為冪函數(shù)，尾扇長、腹部長、腹部寬與體重的最優(yōu)擬合模型為指數(shù)函數(shù)；混合群體口蝦蛄全長、腹部寬與體重的最優(yōu)擬合模型為冪函數(shù)，頭胸甲長、大螯長與體重的最優(yōu)擬合模型為線性，體長、尾扇長、腹部長與體重的最優(yōu)擬合模型為指數(shù)函數(shù)。

圖1 全長和體重的關系Fig.1 Relationship of total length (x) and wet weight (y)

圖2 體長和體重的關系Fig.2 Relationship of body length (x) and wet weight (y)

圖3 頭胸甲長和體重的關系Fig.3 Relationship of carapace length (x)and wet weight (y)

圖4 尾扇長和體重的關系Fig.4 Relationship of tail fan length (x) and wet weight (y)

圖5 腹部長和體重的關系Fig.5 Relationship of abdominal length (x)and wet weight (y)

3 討論

3.1 口蝦蛄雌性和雄性群體的生物學差異

圖6 腹部寬和體重的關系Fig.6 Relationship of abdominal width (x)and wet weight (y)

圖7 大螯長和體重的關系Fig.7 Relationship of large pincers length (x)and wet weight (y)

自然界中，許多水產(chǎn)動物如魚類、龜鱉類和蝦蟹類等水產(chǎn)動物生長性別差異明顯(羅志嘉等, 2017)，水產(chǎn)動物性別間的外形特征對開展養(yǎng)殖及育種工作有重要意義(王沖, 2013)。本研究中，口蝦蛄雌性群體全長、體長、頭胸甲長、尾扇長、腹部寬、大螯長和體重等7 個性狀指標的平均值小于雄性群體，而腹部長的平均值則大于雄性群體。統(tǒng)計分析結果表明，雌性和雄性群體頭胸甲長、尾扇長、腹部寬、大螯長和體重等數(shù)量性狀差異極顯著(P<0.01)，其他指標則差異不顯著，說明口蝦蛄在某些性狀上對于開展性別控制育種可能具有潛在價值。徐海龍等(2010)研究表明，當體長>7.66 cm 時，雄性口蝦蛄的體重超過雌性，與本研究結果相一致。

3.2 口蝦蛄形態(tài)性狀對體重的影響

在選育工作中，根據(jù)性別進行形態(tài)性狀對體重影響分析，可以更準確地指導選育工作(馬曉等, 2015)。本研究結果顯示，口蝦蛄各形態(tài)性狀與體重之間存在極顯著的表型相關(P<0.01)。對雌性群體而言，全長和體重的相關系數(shù)最大(0.973)；對雄性群體而言，體長和體重的相關系數(shù)最大(0.974)，對混合群體而言，腹部寬和體重的相關系數(shù)最大(0.969)。性狀間的關系包括直接關系和間接關系，僅通過各性狀表型相關分析，不能判定各自變量對因變量的影響，因此，有必要對性狀進行通徑分析，通徑分析可以將相關系數(shù)分為直接作用和間接作用，獲得對體重有較顯著直接作用的形態(tài)性狀(馬曉等, 2015; 谷偉等, 2013; 王新安等, 2008)。

通徑分析表明，對雌性和混合群體而言，腹部寬對體重的直接作用均為最大，其次是體長和全長；尾扇長對體重的間接作用均為最大。對雄性群體而言，體長對體重的直接作用最大，其次是腹部寬；頭胸甲長對體重的間接作用最大。

從決定系數(shù)的結果來看，雌性和混合群體腹部寬對體重的直接決定系數(shù)均為最大，其次是體長和全長；雄性體長對體重的直接決定系數(shù)最大，其次是腹部寬。3 個群體的體長和腹部寬共同決定系數(shù)均為最大。

上述分析表明，口蝦蛄不同性別群體以及混合群體的形態(tài)性狀對體重的影響有所差異。雄性群體體長對體重的直接影響大于雌性群體、混合群體，雄性群體腹部寬對體重的直接影響則小于雌性群體和混合群體。對馬糞海膽的研究結果也表明，雌性馬糞海膽殼徑對體重的直接影響高于雄性，而雌性馬糞海膽殼高對體重的直接影響小于雄性。因此，對某些物種進行選擇育種時，要考慮性別帶來的影響(冷曉飛等,2016)。

3.3 影響口蝦蛄體重的決定性狀

回歸分析表明，雌性、雄性和混合群體回歸方程達到顯著或極顯著水平，相關指數(shù)分別達到0.978、0.959 和0.960，說明其他性狀的影響作用很小，影響體重的決定性狀已經(jīng)找到。決定3 個群體的共同形態(tài)性狀是腹部寬，除此之外，全長、頭胸甲長對雌性體重的決定作用較大，體長對雄性體重的決定作用較大，全長對混合群體體重的決定作用較大。分別建立雌性、雄性和混合群體回歸方程，在生產(chǎn)實踐中具有重要的指導價值。在研究中還發(fā)現(xiàn)，盡管通徑分析和決定系數(shù)分析對雌性群體和混合群體而言，體長的直接影響大于全長，但未能進入回歸方程，原因是全長和體長之間存在著很強的共線性。

3.4 單一形態(tài)性狀與體重的擬合模型

曲線擬合模型可以準確反映形態(tài)性狀與體重之間的關系(劉峰等, 2015; 陳紅林等, 2016)。劉峰等(2015)研究12 月齡半滑舌鰨(Cynoglossus semilaevis)結果表明，雌性和雄性群體全長、體高和體厚與體重的最優(yōu)擬合模型都為冪函數(shù)。

本研究中，形態(tài)性狀與體重的各擬合模型均差異極顯著(P<0.01)，說明擬合結果均有意義。形態(tài)性狀與體重之間的最優(yōu)擬合模型有線性模型、冪函數(shù)模型、指數(shù)函數(shù)模型等，口蝦蛄雌性、雄性以及混合群體除全長、腹部長與體重的最優(yōu)擬合模型類型相同外，其他均不相同，說明性別不同，適用的模型也存在差異。對大連近海和青島近海口蝦蛄的研究表明，雌性和雄性口蝦蛄的體重與頭胸甲長、體長、全長、腹寬、尾扇長均呈冪函數(shù)關系(林月嬌等, 2008; 盛福利,2009)。對黑斑口蝦姑(Oratosquilla kempi) (蔣霞敏等,2000)和黃海北部口蝦蛄(徐海龍等, 2010)的研究結果表明，體長與體重呈冪函數(shù)關系，與本研究結果不同，可能是由于采樣群體的地理差異、規(guī)格大小或研究方法差異造成的。陳紅林等(2016)研究表明，8 月齡和14 月齡牙鲆(Paralichthys olivaceus) 3 個形態(tài)性狀與體重最優(yōu)擬合模型分別為線性模型和冪函數(shù)模型，說明生長階段不同，擬合模型會有所差異。

模型擬合優(yōu)度越大，自變量對因變量的解釋程度越高(陳紅林等, 2016)。本研究中，口蝦蛄雌性和混合群體的頭胸甲長、腹部長、大螯長和雄性大螯長與體重的擬合模型R2均<0.85，表明這幾個性狀單獨作為自變量不能很好反映體重的變化，對牙鲆的研究也得出了相似的結果(陳紅林等, 2016)。

本研究通過相關系數(shù)分析、通徑分析及多元回歸法分析研究了口蝦蛄3 個群體的形態(tài)性狀與體重的相互關系，結果表明，在選擇雌性口蝦蛄時，主要考慮全長、腹部寬和頭胸甲長；在選擇雄性口蝦蛄時，主要考慮體長和腹部寬，混合群體選擇時主要考慮腹部寬和全長。