河川沙塘鱧的形態(tài)指標(biāo)體系及雌雄差異分析

張宏葉， 陳樹橋， 王　濤， 周國勤， 尹紹武

(1.南京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院/江蘇省生物多樣性與生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210023；2.南京市水產(chǎn)科學(xué)研究所，江蘇南京210036)

河川沙塘鱧(Odontobutispotamophila)屬鱸形目(Perciformes)沙塘鱧科(Odontobutidae)沙塘鱧屬(Odontobutis)，俗稱虎頭鯊、土布魚、虎頭呆子等。河川沙塘鱧是個(gè)體較小的一種淡水底棲型魚類，為中國特有，廣泛分布于長江中下游、錢塘江、閩江等水系。近年來，由于自然水域污染加劇，河川沙塘鱧的生存環(huán)境不斷惡化，產(chǎn)卵環(huán)境遭到破壞，其野生資源急劇衰退，部分地區(qū)已難覓蹤跡。目前，該魚主要靠捕撈供應(yīng)市場(chǎng)，但遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)需求，價(jià)格不斷攀升。因此，河川沙塘鱧已發(fā)展成為一個(gè)非常具有潛力的水產(chǎn)養(yǎng)殖新品種[1-3]。

目前，我國研究學(xué)者對(duì)河川沙塘鱧進(jìn)行了大量的研究，取得了一系列成果，如通過苗種培育選育出了建德×當(dāng)涂(正反交)最佳雜交組合，具有生長快、產(chǎn)量高、抗逆性強(qiáng)的優(yōu)良性狀[4-5]。種群結(jié)構(gòu)與遺傳多樣性研究顯示，河川沙塘鱧具有高的單倍型多樣性、低的核苷酸多樣性和低的遺傳多樣性，這將為河川沙塘鱧的遺傳多樣性監(jiān)測(cè)、物種保護(hù)及其人工繁殖等工作提供科學(xué)依據(jù)[6]。河川沙塘鱧高密度遺傳連鎖圖譜顯示，總共6 311標(biāo)記作圖在包含SLAF標(biāo)記物理位置的22個(gè)連鎖群，并檢測(cè)出共9 468 SNP位點(diǎn)，這張高密度遺傳連鎖圖譜可為將來獲得該魚生長QTL相關(guān)SNP標(biāo)記和分子標(biāo)記輔助選擇提供有用的平臺(tái)[7]。運(yùn)用微衛(wèi)星分子標(biāo)記技術(shù)對(duì)河川沙塘鱧家系的遺傳多樣性研究表明，9個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)在5個(gè)家系(F1、F16、F29、F35和F36)中總共檢測(cè)到128個(gè)等位基因，且各家系間存在一定的遺傳分化，這為河川沙塘鱧家系選育提供相關(guān)數(shù)據(jù)，為下一步良種選育奠定基礎(chǔ)[8]。然而到目前為止，關(guān)于河川沙塘鱧形態(tài)特征的研究報(bào)道較少[9]，對(duì)應(yīng)到河川沙塘鱧雌雄形態(tài)差異的研究尚未見報(bào)道。

1　材料與方法

1.1　試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用魚分2批，均為池塘養(yǎng)殖魚類。分別于2015年9月和2016年12月，取自江蘇南京市水產(chǎn)科學(xué)研究所周崗基地。第1批計(jì)115尾，體長為3.17～7.11 cm，體質(zhì)量為0.78～9.89 g；第2批計(jì)220尾，體長為7.90～13.20 cm，體質(zhì)量為13.20～59.60 g。

1.2　數(shù)據(jù)測(cè)量

采用游標(biāo)卡尺(573-642，昆山銘尚精密機(jī)電有限公司)測(cè)量全長(overall length)、體長(body length)、體高(body height)、體厚(body thickness)、尾柄長(caudal peduncle length)、尾柄高(caudal peduncle height)、頭長(head length)等形態(tài)性狀指標(biāo)，精確至0.01 cm；使用電子天平(JSC-T29-6，惠而邦電子衡器有限公司)稱量體質(zhì)量，精確至0.01 g。豐滿度(fatness)通過公式：體質(zhì)量/體長3×100%計(jì)算得到，測(cè)定形態(tài)指標(biāo)性狀指標(biāo)后，再逐一解剖觀察其性腺特征判斷性別。

1.3　數(shù)據(jù)處理

2　結(jié)果

2.1　河川沙塘鱧雌雄形態(tài)性狀分析

由表1可知，河川沙塘鱧雌雄各計(jì)量性狀均值及其差異系數(shù)。雌雄魚計(jì)量性狀變異最大的均為體質(zhì)量，變異系數(shù)分別為0.67和0.57。從7項(xiàng)計(jì)量性狀來看，在個(gè)體間大小差異方面，雄魚個(gè)體間產(chǎn)生的變異較雌魚大，雌魚相對(duì)均勻。

為了分析雌雄間形態(tài)特征的差異，將雌雄計(jì)量性狀的均值差值和總體均值作比以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化(MD/Mean)，可得出在所有計(jì)量性狀中雌雄魚的體質(zhì)量差異最大，其均值差/均值達(dá)到0.47，其次是尾柄高和體高的差異，該值分別為0.33和0.29，全長和體長的均值差/均值相對(duì)較低，均為0.22。

表1　河川沙塘鱧雌雄計(jì)量性狀比較

2.2　河川沙塘鱧主成分分析

為簡化河川沙塘鱧外形特征，明確河川沙塘鱧的形態(tài)指標(biāo)體系，對(duì)14項(xiàng)性狀進(jìn)行主成分分析，篩選出前4個(gè)主成分貢獻(xiàn)率，以及各指標(biāo)在這4個(gè)主成分上的負(fù)荷量，它們的累積貢獻(xiàn)率達(dá)到86.46%，4個(gè)主成分及其包含的性狀和負(fù)荷量見表2。其中，主成分Ⅰ貢獻(xiàn)率達(dá)到58.26%，負(fù)荷量較大的主要是全長、體長、體質(zhì)量、體高、尾柄高、體厚、頭長、尾柄長、體長/體高、體長/體厚10項(xiàng)性狀，反映了河川沙塘鱧的整體框架輪廓指標(biāo)；主成分Ⅱ貢獻(xiàn)率為10.91%，包括肥滿度、體高、體高/體厚3項(xiàng)性狀，反映了河川沙塘鱧體型肥瘦程度的指標(biāo)；主成分Ⅲ貢獻(xiàn)率為9.65%，包括體長/尾柄長、尾柄長/尾柄高2項(xiàng)性狀，反映了河川沙塘鱧軀干及尾部指標(biāo)；主成分Ⅳ貢獻(xiàn)率為7.82%，包括頭長、體長/頭長2項(xiàng)性狀，反映了河川沙塘鱧頭部特征。

根據(jù)主成分分析的得分，分別對(duì)主成分Ⅰ與主成分Ⅱ及主成分Ⅰ與主成分Ⅲ之間的雌雄個(gè)體繪制散布圖，見圖1、圖2。圖1中雌雄個(gè)體分布在主成分Ⅰ、Ⅱ軸上均表現(xiàn)出明顯的分離態(tài)勢(shì)，通過得分可知差異主要由體厚造成。圖2中雌雄個(gè)體在主成分Ⅰ、Ⅲ軸上均表現(xiàn)稍有分離態(tài)勢(shì)，而在主成分Ⅰ上更明顯，比較各個(gè)性狀的得分，可知其差異主要由體厚、尾柄長和尾柄高導(dǎo)致，散布圖顯示雌雄個(gè)體可能在體厚和尾部形態(tài)上稍有差異。

2.3　河川沙塘鱧相對(duì)性狀的R-聚類分析

由圖3可知，對(duì)335尾河川沙塘鱧的7項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)化形態(tài)性狀進(jìn)行R-聚類分析的結(jié)果。此標(biāo)準(zhǔn)化后的相對(duì)性狀可分為兩大類。第Ⅰ類為體長/頭長、體長/尾柄長、尾柄長/尾柄高，為體形的特征參數(shù)；第Ⅱ類為體高/體厚、體長/體厚、體長/體高及肥滿度，主要反映魚體豐滿度。

表2　4個(gè)主成分貢獻(xiàn)率及各指標(biāo)負(fù)荷量

R-聚類劃分的第Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)化性狀與主成分分析所得的第Ⅲ、Ⅳ主成分的組分相對(duì)應(yīng)，均反映河川沙塘鱧頭部及尾部指標(biāo)； 第Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)化性狀也可與主成分分析所得的第Ⅱ組組分相對(duì)應(yīng)，反映了河川沙塘鱧體型肥瘦程度的指標(biāo)。兩者所得的結(jié)果大體一致。

2.4　河川沙塘鱧雌雄判別分析

用SPSS 19.0軟件對(duì)所收集的335尾河川沙塘鱧個(gè)體的體長、體質(zhì)量連同7項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)化性狀(表2)進(jìn)行逐步判別分析，根據(jù)各變量對(duì)模型的貢獻(xiàn)大小，逐步剔除不相關(guān)變量，最終篩選出4個(gè)變量，即體長(X1)、體質(zhì)量(X2)、體長/體厚(X3)、體長/頭長(X4)(變量的單位均為%)。這幾個(gè)指標(biāo)反映了雌雄個(gè)體在頭部形態(tài)(X4)、身體形態(tài)(X1、X2、X3)方面的差異。所建立的判別模型方程為

雌：F1=6.543X1-0.546X2+20.634X3+40.504X4-153.512；

雄：F2=6.053X1-0.388X2+21.296X3+39.396X4-134.657。

判別函數(shù)的顯著性檢驗(yàn)顯示，P<0.01，表明判別函數(shù)達(dá)到極顯著水平。計(jì)算出雌雄個(gè)體的判別分?jǐn)?shù)值，分別得到雌雄個(gè)體的頻布圖。由圖4、圖5可見，該模型可以用于區(qū)分河川沙塘鱧的性別。

利用所建立的判別方程，對(duì)所建立方程的335尾個(gè)體進(jìn)行性別回判。將每尾個(gè)體的4個(gè)特征參數(shù)值代入方程，分別計(jì)算F1和F2。如F1>F2，則為雌性，反之為雄性。經(jīng)過驗(yàn)證，雌性判別準(zhǔn)確率為74.80%，雄性判別準(zhǔn)確率為68.90%，綜合判別率為71.00%(表3)。

表3　河川沙塘鱧雌雄判別結(jié)果

對(duì)篩選出的用于建立判別函數(shù)的4個(gè)性狀進(jìn)行t檢驗(yàn)，結(jié)果顯示體長、體質(zhì)量和體長/體厚的差異極顯著(P<0.01)；體長/頭長的差異顯著(P<0.05)。以上數(shù)據(jù)表明，雄性個(gè)體的體型相對(duì)于雌性較寬較豐滿，軀干和頭較長(表4)。

表4　河川沙塘鱧性狀的t檢驗(yàn)及雌雄形態(tài)差異

3　討論

形態(tài)學(xué)研究是河川沙塘鱧養(yǎng)殖及育種研究的重要內(nèi)容，也是開展性別差異分析，進(jìn)行河川沙塘鱧性別鑒定和控制的基礎(chǔ)[16]。近年來，許多學(xué)者將主成分分析、R-聚類分析和判別分析等多元分析的方法應(yīng)用于水產(chǎn)動(dòng)物雌雄個(gè)體形態(tài)差異的分析上。丁文超等采用聚類分析、主成分分析和判別分析的方法對(duì)大黃魚(Larimichthyscrocea)4個(gè)家系(反交家系、岱衢洋家系、官井洋家系和正交家系)的形態(tài)差異進(jìn)行了分析，結(jié)果表明岱衢洋家系、官井洋家系和正交家系之間形態(tài)差異較小，而它們同反交家系差異顯著[17]。郭弘藝等對(duì)153尾銀色鰻(Anguillajaponica)的形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，標(biāo)準(zhǔn)化比例性狀進(jìn)行R-聚類分析，并建立了雌雄個(gè)體的判別模型，結(jié)果表明長江口銀色鰻的雌性個(gè)體比雄性更為豐滿，體型較高但眼較小[18]。吳波等對(duì)178尾金錢魚(Scatophagusargus)形態(tài)性狀進(jìn)行主成分分析和R-聚類分析，建立了金錢魚雌雄判別方程，結(jié)果表明雌性個(gè)體相比于雄性具有體形較高、頭較大且吻較長的特征[19]。岳亮等采用主成分分析、逐步判別分析和t檢驗(yàn)的方法對(duì)紅鰭東方鲀(Takifugurubripes)雌雄個(gè)體的形態(tài)差異進(jìn)行了分析研究，結(jié)果表明紅鰭東方鲀雄性與雌性相比，體型較寬，體周長較長[20]。安麗等采用主成分分析、R-聚類分析和判別分析對(duì)67尾翹嘴紅鲌(Eryghroculterilishaeformis)主要形態(tài)指標(biāo)和雌雄個(gè)體的形態(tài)差異進(jìn)行了分析研究，結(jié)果表明雌性相較于雄性體型較寬、較豐滿，但尾柄較矮[21]。但到目前為止，通過主成分分析、聚類分析和判別分析的方法對(duì)河川沙塘鱧雌雄個(gè)體間的差異及其主要形態(tài)指標(biāo)卻未見報(bào)道。因此，為明確河川沙塘鱧的主要形態(tài)指標(biāo)體系，找出雌雄個(gè)體形態(tài)上存在的差異，本研究對(duì)335尾河川沙塘鱧的14項(xiàng)性狀(7項(xiàng)計(jì)量性狀及7項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)化性狀)進(jìn)行了主成分分析、R-聚類分析和判別分析。

主成分分析結(jié)果顯示，共得到4個(gè)主成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率為86.46%，這4個(gè)主成分分別代表河川沙塘鱧的整體框架結(jié)構(gòu)指標(biāo)、肥瘦程度指標(biāo)、軀干及尾部指標(biāo)和頭部指標(biāo)。通過對(duì)這些指標(biāo)的測(cè)定和分析可以基本反映河川沙塘鱧的外形特征。聚類分析與主成分分析所得結(jié)果基本一致，聚類分析中的第Ⅰ、Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)化性狀分別與主成分分析所得的第Ⅲ、Ⅳ和Ⅱ類主成分的組分相對(duì)應(yīng)，反映河川沙塘鱧頭部、尾部及體型肥瘦程度的指標(biāo)。表明河川沙塘鱧個(gè)體差異主要集中在頭部形態(tài)和魚體形態(tài)等方面。通過主成分分析的散布圖可知雌雄個(gè)體主要在主成分Ⅰ軸上表現(xiàn)出明顯的分離態(tài)勢(shì)，說明雌雄個(gè)體在主成分Ⅰ的指標(biāo)有差異。根據(jù)得分情況可知，體厚對(duì)此分離的作用較大，分析其原因可能是在實(shí)際操作中對(duì)其測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的誤差所導(dǎo)致，因此造成雌雄分析在體厚上有差異。

對(duì)河川沙塘鱧雌雄形態(tài)性狀的分析發(fā)現(xiàn)，雌雄魚計(jì)量性狀變異最大的均為體質(zhì)量，變異系數(shù)分別為0.67及0.57，雌雄間差異較大。從7項(xiàng)計(jì)量性狀來看，在個(gè)體間大小差異方面，雄魚個(gè)體間產(chǎn)生的變異較雌魚大，雄魚更為豐滿，體型為厚胖型，而雌魚體型為扁瘦型。此結(jié)果在下面的判別分析中也可以得到驗(yàn)證。運(yùn)用逐步判別分析的t-檢驗(yàn)結(jié)果表明，河川沙塘鱧雌雄差異主要集中在體型肥瘦程度和頭部形態(tài)上，即雄性相較于雌性體型顯著較寬、較豐滿、頭較長，這與諶微等對(duì)大黃魚(Larimichthyscrocea)[22]、安麗等對(duì)翹嘴紅鲌(Eryghroculterilishaeformis)的研究結(jié)果[21]相似。同時(shí)，本研究建立了雌雄判別方程式，最終保留了體長、體質(zhì)量、體長/體厚和體長/頭長4個(gè)變量，綜合判別成功率達(dá)71.00%。郭弘藝等對(duì)長江口銀色鰻(Anguillajaponica)雌雄個(gè)體建立的判別方程分析顯示群體的識(shí)別正確率達(dá)88.50%[18]；吳波等對(duì)金錢魚(Scatophagusargus)雌雄個(gè)體建立的性別判別方程分析顯示，其綜合判別率為85.96%[19]；岳亮等對(duì)72尾雌、雄紅鰭東方鲀(Takifugurubripes)的判別研究顯示，其準(zhǔn)確率為81.90%[20]。與之相比，本研究結(jié)果相對(duì)處于較低水平，推測(cè)可能是由于試驗(yàn)魚個(gè)體間差異較大造成的，雌雄體質(zhì)量變異系數(shù)分別達(dá)到0.76及0.57，個(gè)體間體質(zhì)量相差較大，使標(biāo)準(zhǔn)化很難進(jìn)行，這樣不利于差異比較和雌雄判別。其次，試驗(yàn)所選擇的性狀不夠全面也是可能原因之一，在進(jìn)行判別分析時(shí)得到的標(biāo)準(zhǔn)化性狀有限，使建立的雌雄判別函數(shù)方程式有所差異，故對(duì)總體的判別準(zhǔn)確率造成一定的影響。后續(xù)研究應(yīng)增加眼徑、吻長、眼間距等表型數(shù)據(jù)來進(jìn)行相關(guān)的分析。

雖然判別分析和t-檢驗(yàn)均不能有效地對(duì)河川沙塘鱧雌雄進(jìn)行判別，這并不意味著多元分析的方法不適用于河川沙塘鱧雌雄判別，本研究由于受限于試驗(yàn)個(gè)體間差異大、形態(tài)指標(biāo)選取不完善，導(dǎo)致判別結(jié)果不理想。事實(shí)上，通過本研究已經(jīng)確定河川沙塘鱧雌雄形態(tài)存在明顯差異，多個(gè)性狀差異均達(dá)到極顯著水平，這也證明河川沙塘鱧雄魚生長明顯快于雌魚。但是要找出河川沙塘鱧雌雄生長出現(xiàn)差異的階段，并從外形上對(duì)雌雄魚進(jìn)行準(zhǔn)確判別，還需更加深入地研究。在以后的性別形態(tài)差異研究中，需充分考慮個(gè)體間差異大小、魚體規(guī)格以及形態(tài)指標(biāo)選取完善與否等這些因素。

參考文獻(xiàn)：

[1]Hou X，Zhu F，Yin S，et al. Genetic diversity ofOdontobutispotamophilafrom different geographic populations inferred from mtDNA control region[J]. Mitochondrial DNA，2013，25(5)：400.

[2]朱永安，王南明，楊德先.沙塘鱧耗氧率與窒息點(diǎn)的測(cè)定[J]. 內(nèi)陸水產(chǎn)，2005，30(9)：35-36.

[3]喬德亮，洪磊. 淮河水系沙塘鱧形態(tài)特征和分類地位初步研究[J]. 淡水漁業(yè)，2007，37(2)：20-23.

[4]王佩佩，丁嚴(yán)冬，于興達(dá)，等. 河川沙塘鱧3個(gè)不同地理群體雜交 F1代生長性能及遺傳多樣性[J]. 水產(chǎn)科學(xué)，2016，35(5)：528-534.

[5]陳樹橋，周國勤，張厚冰，等. 河川沙塘鱧大規(guī)格苗種培育試驗(yàn)[J]. 科學(xué)養(yǎng)魚，2014，30(7)：8-9.

[6]侯新遠(yuǎn). 河川沙塘鱧群體遺傳多樣性及其系統(tǒng)進(jìn)化研究[D]. 南京：南京師范大學(xué)，2014：34-49.

[7]Zhang H，Huang L，Yin S，et al. High-density SNP-based genetic map forOdontobutispotamophila[J]. Animal Genetics，2016，48(1)：126.

[8]丁嚴(yán)冬，王佩佩，賈秀琪，等. 河川沙塘鱧五個(gè)家系遺傳多樣性的微衛(wèi)星分析[J]. 水產(chǎn)科技情報(bào)，2016，43(3)：113-118.

[9]徐宇，史楊白，鄭嘯宇，等. 河川沙塘鱧表型性狀對(duì)體重影響的通徑分析[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，44(3)：262-264.

[11]林植華，雷煥宗.雌雄兩性黃顙魚頭部形態(tài)特征的增長[J]. 麗水師范?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2004，26(2)：39-41.

[12]梅潔，桂建芳.魚類性別異形和性別決定的遺傳基礎(chǔ)及其生物技術(shù)操控[J]. 中國科學(xué)(生命科學(xué))，2014，44(12)：1198-1212.

[13]Afeworki Y，Videler J J，Berhane Y H，et al. Seasonal and life-phaserelateddifferencesingrowthinScarusferrugineus on a

southern Red Sea fringing reef[J]. Journal of Fish Biology，2014，84(5)：1422-1438.

[14]賈一何，黃鶴忠，李倩倩，等. 池養(yǎng)烏蘇里擬鲿雌雄魚生長及周年性激素與性腺發(fā)育研究[J]. 海洋科學(xué)，2012，36(3)：61-66.

[15]朱邦科，謝從新，王明學(xué)，等. 保安湖沙塘鱧的食性、繁殖、年齡及生長的研究[J]. 水生生物學(xué)報(bào)，1999，23(4)：316-323.

[16]丁嚴(yán)冬，藏雪，張國松，等. 河川沙塘鱧4個(gè)不同地理群體的形態(tài)差異分析[J]. 海洋漁業(yè)，2015，37(1)：24-30.

[17]丁文超，李明云，管丹冬，等. 大黃魚4個(gè)家系的形態(tài)差異分析[J]. 寧波大學(xué)學(xué)報(bào)(理工版)，2009，22(2)：185-190.

[18]郭弘藝，魏凱，謝正麗，等. 長江口銀色鰻的形態(tài)指標(biāo)體系及其雌雄鑒別[J]. 水產(chǎn)學(xué)報(bào)，2011，35(1)：1-9.

[19]吳波，張敏智，鄧思平，等. 金錢魚雌雄個(gè)體的形態(tài)差異分析[J]. 上海海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，23(1)：64-69.

[20]岳亮，王新安，馬愛軍，等. 紅鰭東方鲀(Takifugurubripes)雌、雄個(gè)體的形態(tài)特征比較[J]. 漁業(yè)科學(xué)進(jìn)展，2016，37(1)：30-35.

[21]安麗，孟慶磊，張龍崗，等. 翹嘴紅鲌雌雄個(gè)體的形態(tài)差異分析[J]. 淡水漁業(yè)，2017，47(2)：36-41.

[22]諶微，王盼盼，肖世俊，等. 大黃魚形態(tài)指標(biāo)體系及雌雄差異分析[J]. 集美大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2014，19(6)：401-408.