遼寧沿海菲律賓蛤仔不同地理群體形態(tài)差異研究

牛泓博, 聶鴻濤, , 趙力強, 霍忠明, 楊 鳳, 閆喜武

(1. 大連海洋大學, 遼寧省貝類良種繁育工程技術(shù)研究中心, 遼寧 大連 116023; 2. 大連海洋大學, 農(nóng)業(yè)部北方海水增養(yǎng)殖重點實驗室, 遼寧 大連 116023)

菲律賓蛤仔(Ruditapes philippinarum), 俗稱蜆子、蛤喇、花蛤等, 屬軟體動物門(Mollusca), 雙殼綱(Bivalvia), 簾蛤目(Veneroida), 簾蛤科(Veneridae),蛤仔屬(Ruditapes), 是廣溫、廣鹽、廣分布的亞熱帶種, 為人們喜愛的海產(chǎn)貝類之一, 在食用貝類中占有相當重要的地位。據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織(Food and Agriculture Organization, FAO)統(tǒng)計, 全球菲律賓蛤仔的產(chǎn)量占世界貝類總產(chǎn)量的1/5[1]。我國蛤仔年產(chǎn)量在300 萬t左右, 占世界菲律賓蛤仔產(chǎn)量的90%以上[2]。由于其營養(yǎng)豐富、味道鮮美, 近年來市場需求量也日益增大。然而由于不注重資源保護, 過度采捕,環(huán)境污染嚴重等原因, 菲律賓蛤仔的產(chǎn)量和品質(zhì)受到影響。另外, 菲律賓蛤仔產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的問題還包括良種缺乏, 苗種自給率低以及產(chǎn)品附加值低等[2]。

近年來菲律賓蛤仔養(yǎng)殖業(yè)迅猛發(fā)展, 北方調(diào)入南方苗種頻繁, 導致群體間混雜, 容易造成雜交污染, 甚至會導致土著群體的滅絕[2]。因此, 有必要對我國北方沿海菲律賓蛤仔種質(zhì)資源現(xiàn)狀進行評估,而外部形態(tài)是種質(zhì)資源鑒定最簡單直觀的重要方法之一。國內(nèi)外學者圍繞菲律賓蛤仔所開展的研究工作主要集中在繁殖生物學[3-5]、養(yǎng)殖生態(tài)學[6-8]、遺傳育種[9-12]以及生理生化[13-14]等方面, 而有關(guān)菲律賓蛤仔不同地理群體間形態(tài)差異的分析研究, 除鄒琰[15]對山東沿海菲律賓蛤仔不同地理群體進行了形態(tài)學研究外少有報道。本實驗利用形態(tài)學指標對遼寧沿海8個菲律賓蛤仔野生群體進行形態(tài)學變異分析,查明各群體的形態(tài)差異, 為菲律賓蛤仔種質(zhì)資源的保護以及遺傳育種提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

本實驗所用的菲律賓蛤仔野生群體于2012年11月至 2013年 10月, 分別采自遠離養(yǎng)殖區(qū)的長興島(簡稱 CXD)、旅順(LS)、營口(YK)、盤錦(PJ)、錦州(JZH)、海洋島(HYD)、黑石礁(HSJ)以及金州(JZ)。樣品信息見表1?；铙w樣品帶回遼寧省貝類良種繁育工程技術(shù)研究中心實驗室暫養(yǎng), 并進行生物學測定。

1.2 性狀測量及形態(tài)指標的設(shè)定

每個群體隨機選取51個個體, 用游標卡尺對殼長(LS)、殼寬(WS)、殼高(HS)、前緣長(LE)、后緣長(LT)、外韌帶長(LY)、外韌帶槽寬(WY)、殼厚(TS)等8個指標(圖1)進行測量, 精確到0.0l mm?？傎|(zhì)量(WT)、軟體質(zhì)量(WM)、殼質(zhì)量(WSW)用電子天平進行稱量, 精確到0.0l g。并觀察統(tǒng)計各群體的放射肋條數(shù), 殼內(nèi)面顏色, 殼面顏色和花紋等性狀。8個群體共測定了408個有效樣本。為消除菲律賓蛤仔規(guī)格不同對形態(tài)指標的影響, 以各性狀指標的比值作為菲律賓蛤仔形態(tài)的分析指標, 依次考量了殼高/殼長、殼寬/殼長、殼寬/殼高、前緣長/后緣長、外韌帶槽寬/外韌帶長、殼厚/殼長、總重/殼長、軟體重/殼長、殼重/殼長等9個指標。

表1 菲律賓蛤仔8個野生群體的樣本信息Tab. 1 Information of the eight sampled wild populations of the manila clam Ruditapes philippinarum

圖1 菲律賓蛤仔形態(tài)學指標測量Fig.1 Morphological measurements of Ruditapes philippinarum

1.3 統(tǒng)計分析

利用Excel2007計算8個群體的形態(tài)學性狀的標準差(s)、平均值(x)和變異系數(shù)(CV)等基本統(tǒng)計量。按Mayr等[16]的方法進行變異系數(shù)的計算, 如變異系數(shù)≥1.28, 可視為亞種以上水平的差異。為消除個體大小差異對各參數(shù)的影響, 因此將各測定參數(shù)轉(zhuǎn)化為性狀比例參數(shù)進行矯正[17]。利用 SPSS20.0軟件,對菲律賓蛤仔群體間各形態(tài)學性狀差異進行單因素方差(One-way ANOVE)分析和Tukey多重比較。采用SPSS20.0軟件對8個菲律賓蛤仔群體形態(tài)學差異進行主成分分析[18], 獲得影響蛤仔群體間形態(tài)差異的主要綜合因子。利用各群體 9個形態(tài)學指標的均值, 根據(jù)歐氏距離的最短距離法采用NCSS 2007統(tǒng)計軟件進行系統(tǒng)聚類, 繪制形態(tài)差異樹狀圖。

2 結(jié)果

2.1 各群體形態(tài)指標分析

對不同群體的菲律賓蛤仔12個形態(tài)學指標進行測量。統(tǒng)計結(jié)果表明, 8個菲律賓蛤仔群體中, 長興島群體在殼長、前緣長、后緣長、殼重和殼厚的平均值最大; 金州群體的殼寬, 殼高, 外韌帶槽寬和總重4個指標最大; 營口群體的軟體重最大; 錦州群體的放射肋條數(shù)最多, 平均為80條。在所有群體中, 除了放射肋條數(shù)指標外, 盤錦群體的所有指標均為最小。

2.2 各群體形態(tài)指標變異分析

8個菲律賓蛤仔群體的9個主要形態(tài)指標的統(tǒng)計分析結(jié)果見表2。由表2可知, 8個群體菲律賓蛤仔的殼高都小于殼長, 其中長興島群體殼高系數(shù)(HS/LS)平均值最小, 為 0.687(殼型較扁), 盤錦平均值最大, 為 0.776(殼型較圓); 錦州殼寬系數(shù)(WS/LS)較小, 平均值為 0.464, 說明貝殼隆起程度低, 而金州群體平均值最大為 0.507, 貝殼隆起程度最高; 在殼厚性狀上, 海洋島群體的殼厚系數(shù)平均值最大為0.036, 黑石礁群體最小為 0.023; 在 8個群體中, 殼厚、總質(zhì)量、軟體質(zhì)量和殼質(zhì)量, 變異系數(shù)均超過了10%, 部分值超過了20%, 說明這4個性狀在群體內(nèi)個體間具有廣泛的變異。

表2 菲律賓蛤仔8個群體主要形態(tài)性狀的統(tǒng)計量Tab. 2 Variations of individual morphological traits among eight populaions of R. philippinarum

2.3 方差分析

8個群體菲律賓蛤仔各形態(tài)學變量的單因子方差分析結(jié)果見表3。通過檢驗結(jié)果可以看出, 各群體的形態(tài)學變量在群體間的差異均成極顯著(P<0.01),說明群體間的形態(tài)差異是真實存在的, 在這些形態(tài)指標上對群體進行鑒別提供了可能。

表3 菲律賓蛤仔8個群體形態(tài)性狀的方差分析Tab. 3 ANOVA analysis of nine morphological parameters among eight populations of R. philippinarum

2.4 主成分分析

為明確菲律賓蛤仔 8個群體形態(tài)差異的主成分因子, 采用SPSS20.0統(tǒng)計軟件對校正獲得的菲律賓蛤仔形態(tài)學指標進行綜合運算, 獲得3個互不關(guān)聯(lián)的主成分, 主成分分析結(jié)果見表4。3個主成分的方差貢獻率分別為: 主成分 1的貢獻率為 40.21%, 主成分 2 的貢獻率為 19.98 %, 主成分 3的貢獻率為 11.57 %, 累積貢獻率為71.75%, 獲得的3個主成分可解析群體間形態(tài)學變異的 71.75%。在主成分 1中, 總質(zhì)量/殼長影響最大, 其貢獻率為和 89.70%,其次為殼寬/殼高影響也較大為和85.10%; 在主成分2中, 殼寬/殼長的影響最大, 其貢獻率為 75.70%,其次為殼高/殼長影響較大為71.40%; 在主成分3中,殼質(zhì)量/殼長影響最大, 其貢獻率為65.20%。

2.5 聚類分析

根據(jù)不同海區(qū)的 8個菲律賓蛤仔野生群體聚類分析的結(jié)果可以看出旅順、錦州、盤錦之間形態(tài)差異不大較為接近, 其中旅順群體和錦州群體形態(tài)最為接近, 而與黑石礁群體差異較大。營口群體的趨異程度最大, 與其他7個群體的形態(tài)差異最大。長興島群體、金州群體和海洋島群體的趨異程度居中(圖2)。

表4 菲律賓蛤仔8個群體形態(tài)性狀的主成分貢獻率及負荷值Tab. 4 Contribution ratios and loading of principal components for nine morphological traits of eight populations of R.philippinarum

圖2 菲律賓蛤仔8個群體形態(tài)性狀聚類圖Fig. 2 Clustering dendrogram by morphological traits from eight populations of Ruditapes philippinarum

3 討論

3.1 菲律賓蛤仔不同地理群體的形態(tài)差異

菲律賓蛤仔屬于廣分布性海洋貝類, 各海域生態(tài)環(huán)境的均有差異, 造成不同海域菲律賓蛤仔群體之間的差異。不同菲律賓蛤仔群體的殼內(nèi)顏色以及殼面顏色和花紋都有一定的差異。本研究顯示, 盤錦、海洋島、黑石礁和金州群體殼內(nèi)面顏色為白色,其他四個群體為橙色或淺橙色; 長興島、海洋島、黑石礁和金州群體的殼面顏色較深, 另外 4個群體顏色較淺為黃褐色或淺褐色; 8個群體殼面花紋主要呈斑塊狀, 點狀和鋸齒狀。由此可見, 不同海區(qū)的菲律賓蛤仔形態(tài)特征有所不同, 渤海海區(qū)菲律賓蛤仔殼內(nèi)面顏色較深, 呈橙色或是黃色, 殼面顏色較淺; 黃海海區(qū)菲律賓蛤仔群體殼內(nèi)面顏色大多為白色,殼面顏色較深。說明殼內(nèi)顏色和殼面顏色也是區(qū)別菲律賓蛤仔不同群體的特征之一。殼色作為可遺傳的性狀, 可能與貝類的遺傳、生理特性以及生態(tài)環(huán)境有關(guān)[19]。

菲律賓蛤仔 8個野生群體在形態(tài)上顯示一定程度的差異。長興島群體殼型最扁, 貝殼較厚且重; 旅順群體殼型偏圓, 殼長偏向生長程度最大; 營口群體貝殼較薄, 殼型“凸”型較明顯, 軟體部最飽滿, 貝殼較輕; 盤錦群體殼型最扁, 殼型“凸”型較不明顯,軟體部偏瘦, 貝殼輕, 質(zhì)量最小; 錦州群體殼型較圓,殼型“凸”型最不明顯, 貝殼較厚; 海洋島群體殼型“凸”型較明顯, 貝殼最重, 殼長偏向生長程度最小;黑石礁群體貝殼最薄但偏重; 金州群體殼型“凸”型最明顯, 質(zhì)量大, 軟體部較飽滿, 貝殼最重。

通過主成分分析、聚類分析, 結(jié)果顯示, 旅順、錦州、盤錦和黑石礁群體間差異較小, 旅順和錦州的形態(tài)差異最小; 長興島、金州和海洋島群體間差異次之; 而營口群體形態(tài)差異最大, 顯示出較為獨立的類群。蛤仔 8個野生群體之間的 9項形態(tài)比例參數(shù)中4個參數(shù)的變異系數(shù)均小于1.28 (表2), 說明各群體間殼長, 殼寬, 殼高, 前緣長和后緣長5個形態(tài)學性狀差異尚未達到亞種水平, 屬于不同地理群體之間的差異。

3.2 環(huán)境條件對菲律賓蛤仔群體的形態(tài)影響

貝類不同地理群體的形態(tài)存在一定的差異, 這與溫度、鹽度、餌料、底質(zhì)、密度等環(huán)境因子有關(guān), 貝類形態(tài)的變異是一種生態(tài)適應(yīng)。多數(shù)學者認為, 貝類形態(tài)變異的原因是對生活環(huán)境長期適應(yīng)的結(jié)果, 是遺傳因子和環(huán)境因子共同作用的結(jié)果。么宗利等[20]認為我國沿海青蛤地理群體形態(tài)差異的主要因素是溫度和鹽度, 馮建彬等[21]認為影響我國 4個海區(qū)文蛤形態(tài)差異的主要原因是溫度、鹽度、底質(zhì)和餌料,宋菲菲等[22]認為毛蚶群體變異程度可能與地理距離有一定關(guān)系, 同時受到棲息地環(huán)境的影響。Laudien等[23]認為浪蛤的形態(tài)差異是由地理環(huán)境特性決定的,而群體間的遺傳相似性則是基因交流, 選擇壓力和進化造成的。

本實驗結(jié)果表明, 營口群體菲律賓蛤仔與其他群體差異程度最高, 顯示為較獨立的類群, 說明菲律賓蛤仔不同群體間的形態(tài)變異程度與地理距離有一定關(guān)系, 但主要受棲息地環(huán)境的影響。菲律賓蛤仔遷移能力較差, 對生活環(huán)境有較強的依賴性, 菲律賓蛤仔幼蟲的浮游期也較短一般在10 d左右, 因此,地理差異造成的生活環(huán)境的不同可能對菲律賓蛤仔的形態(tài)有一定的影響。由于貝類對其生活環(huán)境的長期適應(yīng), 溫度、底質(zhì)以及攝食餌料的種類成為決定變異的主要因子[24-26]。遼寧沿海海岸曲折, 地理條件各異, 形成了多樣的生態(tài)環(huán)境, 使得不同海區(qū)生態(tài)環(huán)境差異明顯。例如, 河口海域由于入海河流帶來大量沖淡水, 鹽度相對較低, 但營養(yǎng)鹽豐富。渤海遼東灣為粒質(zhì)較細的粉砂質(zhì)土軟泥, 黃海西海岸為黏土質(zhì)軟泥。這些環(huán)境差異很可能影響到菲律賓蛤仔的生長發(fā)育速度, 從而反映為外形量度特征的差異。菲律賓蛤仔 8個野生群體的地理距離與形態(tài)差異無明顯關(guān)聯(lián), 應(yīng)該和生活環(huán)境息息相關(guān), 對棲息地不同生態(tài)環(huán)境的長期適應(yīng)以及地理隔離使不同群體間基因流受阻可能是導致菲律賓蛤仔各群體形態(tài)學差異原因。

3.3 菲律賓蛤仔種質(zhì)資源的保護與利用

近年來隨著我國海水貝類養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展, 越來越多的生物學家開始重視貝類遺傳多樣性、遺傳育種以及稀缺貝類保護等研究。菲律賓蛤仔在我國分布極廣, 由于長期的地理和生殖隔離, 具有較高的雜合性和變異度。遼寧省是我國貝類的主要產(chǎn)區(qū), 由于遼寧地區(qū)苗種覆蓋率低, 自給率低, 所以需要從南方引進菲律賓蛤仔苗種進行人工養(yǎng)殖。由于養(yǎng)殖品種的外流, 使得本地種群遺傳多樣性降低, 容易造成雜交污染, 甚至導致土著群體的滅絕。為了保護遼寧地區(qū)菲律賓蛤仔土著群體, 評估遼寧沿海菲律賓蛤仔種質(zhì)資源現(xiàn)狀十分必要。本實驗運用多個數(shù)量性狀測量值, 用比例參數(shù)來消除可能帶來的差異,采用方差和多重比較分析、主成分分析、聚類分析等多種統(tǒng)計方法, 分析各群體的形態(tài)指標, 結(jié)果相似, 從不同角度反映了菲律賓蛤仔不同群體間的形態(tài)差異。本研究通過分析遼寧沿海 8個不同群體的形態(tài)差異來對菲律賓蛤仔的種質(zhì)資源進行評估, 進而提供保護依據(jù)。然而只用貝類的形態(tài)指標不能完全反映各群體的特性[27], 在后續(xù)研究中, 我們又通過與分子遺傳學相結(jié)合可以更全面地反映群體間的遺傳關(guān)系[28]。從而保證當?shù)仄贩N區(qū)系的組成和生物多樣性, 以保證其自然資源的可持續(xù)利用。同時對推動遼寧菲律賓蛤仔養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展和遼寧海洋農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供重要支持。

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