珠江流域和南方擬的幾何形態分析

林儀菲，匡天旭，侯 瑯，陳偉源，李育森，劉 麗，周 磊

(1.華南農業大學海洋學院，廣州 510642；2.廣西壯族自治區水產科學研究院，廣西水產遺傳育種與健康養殖重點實驗室， 南寧 530021)

形態測量學主要有傳統形態測量學和幾何形態測量學等。由于魚體是一個不規則形狀體，只局限于垂直和水平方向線性測量的傳統形態測量學很難對其各形態特征進行全面而精確的描述[1]。為了更全面地體現魚類形態特征差異，除了在垂直和水平方向上對其進行度量外，還需斜向對其進行形態數據分析[2-3]。幾何形態測量學方法發展了有二十余年，目前在數據處理和分析方面都有重大突破，它的最大優點是形態數據可視化[4-7]，能形象地或明顯地比較差異。目前所用到的幾何形態測量學方法，大多數是地標點法[8]。該方法可以將大量物種群體的形態數據進行總結并分析，并將其形態差異可視化，另外可以利用多變量技術，從多維度層面上來研究其關系，分析效果比較顯著，因而在魚類的生物形態學、系統分類學以及形態進化學等方面得到廣泛應用[9-12]。

1 材料與方法

1.1 材料

1.2 地標點法

1.2.1 地標點的選取

依據地標點選取原則選取了18個地標點，其中，8個Ⅰ型地標點指不同組織的交界點，8個Ⅱ型地標點指組織結構的特殊點(凹陷點或突出點)，2個Ⅲ型地標點指結構極值點(圖1)[16]。利用 Tpsdig2 軟件在拍攝好的圖片上按順序依次標出這18個地標點，并獲取18個地標點信息。

表1 和南方擬的采樣信息Tab.1 Sample informations of intraspecies of H.leucisculus and P.dispar

圖1 魚體的18個地標點位置Fig.1 Positions of 18 landmarks of fish

1.2.2 形態可視化

運用TpsSmall軟件對地標點數據處理得到最小平方和法則回歸分析，根據數據驗證地標點是否有效。用tpsRelw軟件以最小二乘法準則疊加地標點，計算得出重疊的地標點矢量化及其平均形的效果圖。通過tpsRegr軟件得到網格變形圖。

1.2.3 數據分析

2 結果

2.1.1 幾何形態分析

圖2 和南方擬兩個物種間網格變形圖與變異可視化Fig.2 Grid deformations and variation visualization of interspecies of H.leucisculus and P.dispar(variation enlarged three times)

2.1.2 判別分析

2.2.1 幾何形態分析

圖3 7個地理群體的網格變形圖與變異可視化Fig.3 Grid deformations and variation visualization of intraspecies of seven populations of H.leucisculus

2.2.2 聚類分析

圖4 7個地理群體的聚類分析樹狀圖Fig.4 Diagram of cluster analysis of seven populations of H.leucisculus

2.2.3 判別分析

表2 7個地理群體的判別結果Tab.2 The discriminant results of seven populations of H.leucisculus

2.3 南方擬群體間的主要形態差異

2.3.1 幾何形態分析

圖5 南方擬5個地理群體的網格變形圖與變異可視化Fig.5 Grid deformations and variation visualization of intraspecies of five populations of P.dispar

2.3.2 聚類分析

圖6 南方擬5個地理群體的聚類分析樹狀圖Fig.6 Diagram of cluster analysis of five populations of P.dispar

2.3.3 判別分析

表3 南方擬5個地理群體的判別結果Tab.3 The discriminant results of five populations of P.dispar

3 討論

珠江流域是我國重要的淡水魚類資源的種質庫[17]，然而流域庫區形成改變了江河原有的水生態環境，使水域的生態位結構發生了顯著變化，水生生物的區系與多樣性受到明顯的影響[18]，而魚類的形態特征能有效地描述與食物獲取和運動等功能相關的特征，是魚類與環境以及與其他生物之間的相互作用的綜合反映，是進化發育生物學的重要研究依據[19-22]。