日本烏賊（Sepiella japonica）形態性狀與體質量的相關性及通徑分析

蔣湘 ，許樂樂 ，楊長庚 ，姚淑婷 ，王鋰韞 ，陳道海

（1. 嶺南師范學院生命科學與技術學院，廣東 湛江 524048；2. 廣東省粵西海鮮資源可持續利用工程技術研究中心，廣東 湛江 524048）

日本烏賊（Sepiella japonica），俗名墨斗魚，屬軟體動物門（Mollusca），頭足綱（Cephalopoda），烏賊目（Sepioidea），烏賊科（Sepiidae），無針烏賊屬（Sepiella），與曼氏無針烏賊（S. maindroni）屬同種異名，有淺海洄游習性，為中小型烏賊。日本烏賊是我國重要的海洋漁業經濟種類之一，中國從南至北沿海均有廣泛分布[1]。其肉質鮮美、可食用部分比例大、蛋白含量高，并且烏賊骨與墨汁也有一定的藥用價值，因此該品種具有很高經濟價值與很大市場需求空間[2-4]。近年來，隨著日本烏賊資源的過度捕撈及海洋環境的污染等因素導致資源急劇下降。為了滿足市場需求，迫切需要實施日本烏賊的人工培育、養殖及優良親本選育等技術恢復種群數量。已經有國內外專家學者開展日本烏賊的資源分布、生物繁殖習性及增養殖研究[5-9]。形態性狀和體質量是良種選育的直接測量指標，其中體質量是決定選育效果的根本指標。開展形態性狀與體質量相關性及通徑分析是增養殖的重要內容。日本烏賊的形態性狀與體質量的相關性及通徑分析研究較少，史會來等[10]以80 對曼氏無針烏賊養殖群體為研究對象，測定14 個形態學性狀與體重數據進行主成分分析、聚類分析，建立雌雄判別方程。平洪領等[11]選取人工養殖40 日齡的曼氏無針烏賊100 只，測定6個形態性狀與體質量，應用通徑分析與相關性分析法得到形態性狀對體質量的直接作用與間接作用。Kassahn[12]等采用形態學分析方法對澳大利亞巨型烏賊（Sepia apama）進行物種地位等相關性分析。Tehranifard[13]等通過形態學方法對虎斑烏賊（Sepia pharaonis）開展群體結構研究。以中國南方沿海的日本烏賊野生群體為研究對象開展形態性狀與體質量的相關性及通徑分析尚未見研究報道，因此開展形態性狀與體質量的相關及通徑分析對實施日本烏賊的優良親本選育有重要參考借鑒意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用的日本烏賊資源來源于廣東湛江市南三島海域。隨機選取捕撈的野生日本烏賊106尾，用精確度0.01 mm 的電子游標卡尺測量10 個形態性狀，形態性狀單位為cm；電子天平測量體質量，精確到0.001 g，體質量單位為g。

1.2 測定方法

測定性狀包括體長、胴長、體寬、體高、眼間距、觸腕長、第一對腕長、第二對腕長、第三對腕長、第四對腕長與體質量。體長為從最長腕的最前端至胴部的最末端，胴長為胴背部中線最前端至最末端，體寬為胴部最大寬度，體高為胴部的背面至腹面最大的垂直距離，眼間距為烏賊兩眼中心點之間的距離，腕長為腕的最末端到前端的距離，體質量測量吸干體表水后再測量[10]。

1.3 分析方法

利用SPSS 21.0 統計軟件對所有性狀進行描述性統計，統計的性狀包括極小值、極大值、平均值、標準差、變異系數。計算兩兩性狀間的Pearson 相關系數，采用雙側檢驗系數顯著性，應用逐步回歸法建立形態性狀對體質量的多元線性回歸方程，逐一引入貢獻系數高的性狀，同時排除引起多重共線性、通徑分析方法得到各性狀對體質量的通徑系數與間接通徑系數，計算形態性狀對體質量的單一決定系數與共同決定系數。所有參數計算公式如下[14]：

Pearson 相關系數的計算公式：rxy=；間接通徑系數：Piy=Rij×Pjy，Rij為性狀i 與性狀j 的相關系數，Pjy為性狀j 的通徑系數；通過相關系數與通徑系數計算性狀的決定系數，決定系數分為單一決定系數與共同決定系數，單個決定系數共同決定系數dij=2rij×Pi×Pj；變異系數為標準差與平均值的比值。

2 結果與分析

2.1 性狀的表型統計量

日本烏賊10 個形態性狀與體質量數據如表1所示。體質量的變異系數最大，為0.307；眼間距的變異系數最小，為0.093；10 個形態性狀的變異系數分布范圍為0.093~0.185，形態性狀的變異系數較大；從表型上分析，除了眼間距，其他性狀的變異系數均在10%以上，表明所選個體的生長速率存在明顯差異，具有一定的選擇育種意義。

表1 日本烏賊所測性狀的表型統計量（樣本n=106）

2.2 表型間的相關系數

日本烏賊形態性狀間的相關系數如表2 所示。從表中可以看出，所有形態性狀間的相關系數均極具差異統計學意義（P＜0.01），相關系數的變化范圍為0.447~0.970。眼間距與第一對腕長的相關系數最小，為0.447；胴長與體質量的相關系數最大，為0.970；形態性狀與體質量的相關分析顯示，相關系數變化范圍為0.691~0.970，其中第一對腕長與體質量的相關系數最小，為0.691，胴長與體質量的相關系數最大。

表2 性狀間的表型相關系數

2.3 日本烏賊形態性狀對體質量的通徑分析

日本烏賊形態性狀對體質量的通徑分析結果如表3 所示，通過SPSS 對所有性狀的共線性容差檢驗，依次對每個進入的變量開展F 檢驗，排除不顯著的7 個性狀，保留達到顯著的胴長（X2）、體高（X4）、第一對腕長（X7）3 個性狀，3 個性狀的通徑系數分別為0.580、0.310、0.180，其中胴長對體質量的直接作用最大，體高對體質量的間接作用最大，間接通徑系數為0.606，體高、第一對腕長對體質量的間接作用均大于直接作用，并且主要通過胴長間接影響體質量。3 個性狀的總間接作用大于總直接作用，說明所有性狀間的間接貢獻度總和高于性狀的直接貢獻度，根據3 個性狀的通徑系數得到相關指數R2＝Σpi×rxiy=0.970。共線性分析結果得到3 個性狀的方差膨脹因子，分別為 6.613、5.265、1.718，VIF值均小于10，說明3 個性狀間不存在共線性問題，入選性狀比較理想。

表3 形態性狀對體質量的通徑系數

2.4 日本烏賊形態性狀對體質量的決定系數

形態性狀對體質量的決定系數如表4 所示，表中主對角線上為各性狀的單個決定系數，對角線上方的為兩性狀共同決定系數，胴長、體高、第一腕長的單一決定系數分別為0.336、0.096、0.032，胴長的單個決定系數最大，之后依次是體高、第一腕長；胴長與體高的共同決定系數為0.322，胴長與第一腕長的共同決定系數為0.130，體高與第一腕長的共同決定系數為0.054。其中胴長單個決定系數、胴長與體高共同決定系數為2 個主要決定系數，占總決定系數的67.83%，3 個性狀的單一決定系數總和為0.464，3 個共同決定系數總和為0.506，共同決定系數和大于單個決定系數總和，說明兩兩性狀的共同決定系數起主要作用，6 個決定系數總和為0.970，與通徑系數所計算的相關指數R2相等，大于0.85。表明胴長、體高、第一腕長是影響體質量的主要性狀，其他7 個性狀對體質量的影響作用較小。

表4 形態性狀對體質量的決定系數

2.5 日本烏賊形態性狀對體質量的回歸分析

以體質量為應變量對各個性狀開展逐步引入－排除自變量分析過程，引入自變量數量的變化引起模型參數的改變，結果如表5、表6 所示。從表5 可以看到模型引入變量的順序依次為胴長、第一對腕長、體高。從相關系數分析中可以發現胴長與體質量的相關系數最大為0.970，胴長作為最大貢獻度自變量，首選被模型引入；第二個引入的變量是第一對腕長，與體質量的相關系數為0.691；第三個引入的變量為體高，與體質量的相關系數為0.916。表5 模型變化數據表明，隨著自變量的選入，模型的相關指數R2越來越高，標準誤差逐漸變小。表6 中顯示回歸模型的F 檢驗，多個自變量選入后回歸方差與剩余方差的比值有明顯變化，模型的回歸平方和越來越大，剩余平方和越來越小，回歸模型均極具差異統計學意義（P＜0.01），分析結果表明模型擬合越來越精準。

表5 模型匯總

表6 多元回歸方差分析表

2.6 多元回歸方程的建立

逐步回歸分析模型非標準化系數與標準化系數顯著性檢驗結果見表7，隨著自變量的逐一引入，模型的參數均發生一定變化，估計的參數更加準確。從共線性統計量中得到所有自變量進入后與原自變量不存在共線性問題，線性模型擬合最優化。模型3 為最終建立的回歸模型，模型中包括常量、胴長（X2）、體高（X4）、第一對腕長（X7）4 個參數，其系數分別為-82.025、11.232、12.628、14.582；經 T 檢驗均極具統計學意義差異（P＜0.01）。多元線性回歸方程：Y=-82.025+11.232X2+12.628X7+14.582X4。

3 討論

3.1 逐步回歸法

該研究以日本烏賊野生群體為研究對象，通過逐步回歸分析法排除對體質量貢獻度偏低的體長、體寬、眼間距、觸腕長、第二對腕長、第三對腕長、第四對腕長7 個性狀，保留影響顯著的胴長、體高、第一對腕長3 個性狀，最終建立最優線性回歸方程。逐步回歸分析是逐一從大量可供選擇的自變量中選取最重要的變量，建立回歸分析的預側模型或者解釋模型，不僅要引入影響顯著的變量，同時要排除不顯著的變量，循環往復計算直到把該引入的變量都引入，該排除的變量都排除為止；同時對每個引入變量間進行共線性診斷，計算容差與方差膨脹因子，以確保所引入變量間不存在共線性問題[15-16]。

3.2 形態性狀對體質量的影響效果分析

根據烏賊的角質顎長度和耳石的輪紋進行分析[17]，可以大體確定野生日本烏賊的年齡，并且結合性腺解剖技術，證明收集的日本烏賊群體基本處于性腺發育遠未成熟的快速生長階段。通過測定10個形態性狀來對應變量開展通徑分析，結果得到胴長（X2）、體高（X4）、第一對腕長（X7）為影響體質量的主要性狀，3 個性狀的通徑系數均達到極顯著水平（P＜0.01），通徑系數反應該性狀對應變量的直接影響效果，是研究的主要對象，考慮的性狀越多，通徑分析結果越可靠，通徑系數會隨著自變量的個數與數值的改變而改變[14]。史會來等[10]研究中得到X3（左3 腕長/胴長）、X4（左4 腕長/胴長）與X5（左觸腕長/胴長）是對模型貢獻最大的3 個性狀，這3 個標準化性狀反映雌雄烏賊在腕長和胴長比例關系方面的差異。平洪領等[11]選取人工養殖40 日齡的曼氏無針烏賊100 只，測定6 個形態性狀與體質量，應用通徑分析與相關性分析法發現結果得到胴長、體寬是影響體質量的主要性狀；黃偉卿[18]研究全長與胴長是影響體質量的主要性狀。以上研究結果與該研究結果有所差異，估計是生長環境、研究對象與群體間差異等導致一個或多個形態性狀的生長上差異，直接影響形態性狀與體質量的相關系數，這在對其他海洋生物的相關性及通徑分析中已有報道。李鴻鵬等[19]研究表明不同的生長環境讓影響體質量的性狀也發生改變；安麗等[20]研究發現在不同生長時期，影響體質量的形態性狀會有所不同。

表7 回歸系數的顯著性檢驗表

3.3 影響體質量的主要性狀的育種意義

該研究得到3 個性狀的決定系數總和為0.970。有研究表明當影響體質量的主要形態性狀對體質量的決定系數總和大于或等于0.85 時，表明影響體質量的主要形態性狀已經找到[14]，以影響體質量的主要性狀為測定指標可以一定程度上簡化育種流程，加快新品種的選育。通過回歸分析建立線性回歸方程：Y=-82.025+11.232X2+12.628X7+14.582X4，該方程可以直接通過測定胴長（X2）、體高（X4）、第一對腕長（X7）對體質量進行預測，以達到對體質量間接選育目的。