草魚♀×鳡♂雜交F1及其親本的形態(tài)差異分析

余來寧，夏小平，楊 東，劉紅艷，張繁榮(.江漢大學生命科學學院，湖北武漢430056;.武漢市四匯水產(chǎn)科技開發(fā)有限公司，湖北武漢430065)

草魚(Ctenopharyngodon idellus)以草為食，生長快，養(yǎng)殖成本低，是我國重要的淡水養(yǎng)殖對象，但抗病力差。鳡(Elopichthys bambusa)是兇猛性魚類，以活魚為食，具有生長快和抗病力強等優(yōu)點。二者同屬于雅羅魚亞科，是1對較為理想的雜交組合。為了探討提高草魚的抗病力。近年來，筆者開展了草魚♀×鳡♂雜交試驗(簡稱草鳡雜交)，初步觀察草鳡雜交F1代具有較強的雜交優(yōu)勢［1－2］。草鳡雜交F1形態(tài)上與母本草魚十分相似，僅憑外觀難以分辨，因此對其進行系統(tǒng)的形態(tài)差異分析十分必要。

傳統(tǒng)魚類形態(tài)學的研究方法，主要測定魚類的可數(shù)性狀和可量性狀，是分類學上種間鑒別的重要手段，但是傳統(tǒng)測量法主要集中在魚體的頭、尾部和軸向，這對種內(nèi)群體及雜交后代的鑒別十分有限。于是，一種能夠提供更多信息的框架測量法應(yīng)運而生［3］，并已經(jīng)在魚類形態(tài)差異研究方面被廣泛應(yīng)用［4－9］。筆者采用傳統(tǒng)形態(tài)學結(jié)合現(xiàn)代框架測量法對草魚♀×鳡♂雜交F1及其親本的形態(tài)進行了觀測，并應(yīng)用方差分析、聚類分析、主成分分析和判別分析等多元分析方法進行了分析，旨在了解3種魚間的形態(tài)差異，以期為草鳡雜交選育提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 試驗所用草魚、鳡及草鳡雜交F1代來源于武漢江夏區(qū)魯湖漁場，每種魚取樣30尾進行測量，3種魚的體長范圍分別為:草魚232～317 mm;鳡357～436 mm;草鳡雜交F1284～372 mm。

1.2 形態(tài)測量 使用量魚板、直尺、游標卡尺及外卡規(guī)測量魚的傳統(tǒng)形態(tài)學參數(shù)和框架結(jié)構(gòu)參數(shù)，精確到1 mm。傳統(tǒng)形態(tài)學指標，包括全長、體長、體高、體厚、頭長、吻長、眼徑、眼間距、尾柄長、尾柄高(圖1)?？蓴?shù)性狀包括側(cè)線鱗、鰭棘、鰭條、鰓耙等?？蚣芙Y(jié)構(gòu)選擇10個坐標點，測定坐標點之間的距離。A為胸鰭起點，B為吻端，C為腹鰭起點，D為鰓蓋上端，E為臀鰭起點，F(xiàn)為背鰭起點，G為臀鰭基后端，H為背鰭基后端，I為尾鰭基下端，J為尾鰭基上端)，測量項目有 AB、AC、AD、BC、BD、CD、CE、CF、DE、DF、EF、EG、EH、FG、FH、GH、GI、GJ、HI、HJ、IJ 21 項，如圖2 所示。

圖1 魚類傳統(tǒng)形態(tài)測量示意

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析 使用SPSS 17.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與分析。對可數(shù)性狀進行卡方分析，比較種間差異。對傳統(tǒng)可量性狀進行LSD顯著性檢驗。對傳統(tǒng)可量比例性狀和框架數(shù)據(jù)校正后進行聚類分析、主成分分析和判別分析。雜交指數(shù)(HI)的計算參照文獻［10］的方法。雜交指數(shù)(HI)計算公式為:HI=100 ×(Hi－Mi1)/(Mi2－ Mi1)。式中，Hi為雜種平均值;Mi1為母本平均值;Mi2為父本平均值;HI介于45～55屬于中間性狀;若HI＜45，為偏母本性狀;若HI＞55，為偏父本性狀;若HI＞100或 HI＜0，為超親偏離性狀。

圖2 魚類框架測量示意

2 結(jié)果與分析

2.1 外觀及可數(shù)性狀 草鳡雜交F1外觀上與草魚十分相似，體形呈長圓筒形，前部圓，后部稍扁。頭中等大，口端位，呈弧形，上頜稍突出。鱗片圓大，體色草黃，背部青綠，胸鰭和腹鰭略帶褐黃色。背鰭無硬刺，背鰭起點與腹鰭起點相對，尾鰭呈叉形。鳡魚的外觀形態(tài)有較大差異，鳡魚體型側(cè)扁修長，體高和體厚均很小，體長為體高8倍多。頭小較長，吻尖，口裂大，上下頜有凹凸結(jié)構(gòu);鱗片細小，體色背部灰黑，腹部銀白，胸鰭、腹鰭和臀鰭呈黃色;背鰭起點在腹鰭起點之后。3種魚的外形見圖3。

圖3 草鳡雜交F1和親本草魚及鳡魚形態(tài)觀察

通過測定可知，3種魚鰭棘數(shù)相同，背、臀鰭棘數(shù)為3;胸、腹鰭棘數(shù)為1;分枝鰭條數(shù)草魚與鳡魚差異較大，而草鳡雜交F1代的分枝鰭條除胸鰭條外基本與母本草魚相同，3種魚的可數(shù)性狀測定數(shù)據(jù)見表1。

表1 草魚♀×鳡♂雜交F1及其親本的可數(shù)性狀

通過卡方分析發(fā)現(xiàn)，雜交F1和草魚與鳡魚的4種分枝鰭條、側(cè)線鱗和鰓耙數(shù)均存在顯著差異(P＜0.05)，而雜交F1代與草魚僅在胸鰭條和側(cè)線鱗上存在顯著差異(P＜0.05)。通過對雜交指數(shù)(HI)進行計算可知，F(xiàn)1代除了胸鰭條為偏父本性狀外，其他可數(shù)性狀均為偏母本性狀?？蓴?shù)性狀雜交F1的平均雜交指數(shù)為17.16，為偏母本遺傳。

2.2 可量性狀的方差分析 由表2可知，經(jīng)LSD顯著性檢驗，雜交F1和草魚的所有可量性狀與鳡魚均存在顯著差異;而雜交F1與草魚除頭長/眼徑、頭長/眼間距、尾柄長/尾柄高無顯著差異外，其他可量性狀均有顯著差異。從雜交指數(shù)(HI)可以看出，草鳡雜交F1代的體長/體高、體長/頭長、頭長/眼徑等3項性狀的雜交指數(shù)(HI)值分別為3.9、37.5和4.0，均小于45為，偏母本性狀。其他性狀HI＞100或HI＜0，均為超親偏離性狀［10］，可量性狀的平均雜交指數(shù)為40.27，草鳡雜交F1代可數(shù)可量性狀總雜交指數(shù)平均值為28.71，為偏母本遺傳。

表2 草鳡雜交F1魚及親本的可量性狀的LSD多重比較

2.3 可量比例性狀和框架數(shù)據(jù)分析

2.3.1 聚類分析。采用歐氏距離對9項傳統(tǒng)可量比例性狀和21項校正后的框架數(shù)據(jù)進行聚類分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)草魚與草鳡雜交F1代的平均形態(tài)距離為0.559，與鳡魚的距離為4.50，雜交F1與鳡魚的距離為4.494。從圖4可以看出，草鳡雜交F1代與草魚聚在一支，而鳡魚為另一支，說明雜交F1形態(tài)距離與母本草魚接近。

圖4 草鳡雜交F1與親本的聚類分析結(jié)果

2.3.2 主成分分析。對30項形態(tài)參數(shù)進行了主成分分析，從中提取了3個主成分，其對總變異的貢獻率依次為59.525%、25.08% 和 3.31%，對總變異的累計貢獻率為87.915%，已包含了3種魚形態(tài)總變異的大部分，這說明可以用幾個相互獨立的因子來概括種間的形態(tài)差異。由表3可知，主成分1載荷較大的參數(shù)有體長/體厚、頭長/眼間距、體長/體高、EH/體長、尾柄長/尾柄高、EF/體長、體長/尾柄長，主要反映魚體形沿體長縱向和橫向的變化。主成分2中載荷較大的參數(shù)有DE/體長、AC/體長、頭長/吻長、全長/體長、CE/體長。主成分2主要反映了魚頭尾的變化以及腹鰭和臀鰭的位置信息。這與上述外形比較結(jié)果基本一致。

從圖5可以看出，由主成分1對主成分2的散布圖可以看出3種魚能較好區(qū)分，而主成分1對主成分3的散布圖中雜交F1與草魚有部分重疊。由此可見，草魚、鳡魚及草鳡雜交F1在形態(tài)上的差異很大程度上是由體長、體高、體厚、頭長以及腹鰭、背鰭和臀鰭位置等的變化所導致的。

表3 形態(tài)參數(shù)前3個主成分載荷及對其總變異的貢獻率

圖5 草鳡雜交F1及親本主成分散布圖示意

2.3.3 判別分析。采用逐步判別法對草鳡雜種F1及父母本的30個形態(tài)比例參數(shù)進行分析，選取貢獻最大的2個變量參數(shù)EH/體長(X1)和DF/體長(X2)，構(gòu)建了3種魚的判別函數(shù)(Y1、Y2、Y3 分別代表草魚、雜交 F1、鳡魚)，判別公式為:

由表4可知，用以上判別函數(shù)對觀測樣本進行預測分類，3種魚的判別準確率均達到100%，沒有出現(xiàn)誤判，清楚地顯示出它們的形態(tài)差異。

表4 草鳡雜交F1及親本草魚和鳡的判別分析結(jié)果

3 討論

經(jīng)典的魚類分類學主要是以魚的形態(tài)為分類依據(jù)?？蓴?shù)性狀是魚類分類學上鑒別物種的重要指標［11］。草魚與鳡魚是不同屬的魚類，外部形態(tài)差異明顯。草魚與鳡魚的可數(shù)性狀中有一部分是相同的，如背鰭、胸鰭、腹鰭、臀鰭的鰭棘數(shù)均分別為3、1、1、3，也有一部分性狀是不同的，如分枝鰭條、側(cè)線鱗、鰓耙數(shù)存在差異。草鳡雜交F1代大部分可數(shù)性狀卻并不是中間類型。從可數(shù)性狀的卡方檢驗結(jié)果可以看出，草魚與鳡魚在所檢測的6項指標上均存在顯著差異，容易將二者區(qū)分開來。但是，雜交F1在體色和外觀以及可數(shù)性狀上與草魚十分相似，背鰭、腹鰭、臀鰭的分枝鰭條數(shù)是完全相同的，僅胸鰭條數(shù)有差異，這種情況在其他屬間雜交魚中也出現(xiàn)過。例如，江黃顙和烏蘇里擬鲿雜交后代［12］屬間雜交在胸鰭條數(shù)產(chǎn)生差異是否為普遍現(xiàn)象，仍值得進一步研究。雖然草魚與雜交F1胸鰭條和側(cè)線鱗在30個樣本檢測上存在顯著差異，而作為單個個體測定時，由于2種魚指標有重疊，是不能完全準確將其區(qū)分開的。多元分析方法能夠較好地判別種類間的差異，已被廣泛用于魚類雜交后代與親本的關(guān)系研究［13－15］。這說明用多元分析方法研究草鳡雜交F1與其親本間的形態(tài)差異確有必要。

從雜交指數(shù)可以看出，草鳡雜交F1代大部分可數(shù)可量性狀都是偏母本的。這說明雜交F1在外形上有較強偏母性遺傳傾向。聚類分析結(jié)果表明，雜交F1與草魚聚為一支，進一步證實了以上結(jié)論。母性遺傳的現(xiàn)象在魚類雜交中較多，如荷包紅鯉♀×元江鯉♂［16］、烏蘇里擬鲿♀×江黃顙♂、團頭魴♀×三角魴♂［17］、奧利亞羅非魚♀×尼羅羅非魚♂［18］、黑龍江野鯉♀×建鯉♂［19］等，這可能與雜交中母本提供卵子以及受線粒體母性遺傳的影響有關(guān)，但也有一些雜交后代性狀呈中間型或偏父本的情況［20－21］，顯然雜交后代的遺傳傾向性是一個相當復雜的問題，尚有待進一步研究。

從判別分析結(jié)果來看，對其影響最大的2個變量是臀鰭起點至背鰭基后端的距離和鰓蓋前端上側(cè)至背鰭起點的距離，這2個性狀均屬于框架參數(shù)，僅用這2個變量建立的判別公式，就可以將3種魚鑒別出來，準確率達100%。這說明框架參數(shù)中包涵了形態(tài)差異的重要信息，由此可見選用框架參數(shù)進行魚類形態(tài)差異分析是非常必要的。

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