日本囊對蝦2種形態變異類型群體形態性狀對體質量的影響效果分析

董宏標，蘇永全，毛 勇，邊 力，王 軍

(廈門大學海洋與地球學院，福建 廈門 361102)

日本囊對蝦[Marsupenaeusjaponicus(Bate，1888)]也稱竹節蝦、斑節蝦、花蝦、車蝦．自然分布于印度—西太平洋東岸至日本北海道、澳洲及斐濟群島，在我國主要分布在長江口以南沿海．該蝦以其肉質細嫩、滋味鮮美、營養豐富、深受人們喜愛，是具有重要經濟價值的養殖蝦類．日本囊對蝦于20世紀30年代在日本率先開啟人工養殖[1]，我國自20世紀80年代中期開始養殖并由南向北逐漸擴大，近年來已發展成為沿海對蝦養殖的主導品種之一．目前，日本囊對蝦親蝦來源仍大部分依靠海區捕撈，造成了苗種質量參差不齊，野生資源逐年消耗，制約了該產業的可持續發展．通過人工選育，進行品種改良，是有效解決上述問題的可能途徑．

近年來，一些學者[2-4]研究發現我國沿海日本囊對蝦群體資源可依據其頭胸部側面斜紋差異區分為兩大類群體，即頭胸部側部斜紋延伸至頭部腹緣的形態變異類型Ⅰ(varietyⅠ)和頭胸部側面斜紋僅延伸至頭胸部中部的形態變異類型Ⅱ(varietyⅡ)，如圖1所示．二者地理分布不同并具較大遺傳分化[2-6]．在我國，前者主要分布于東海海域，后者主要分布于南海南部海域，而南海北部海域是為兩者重疊分布區域[6]．本實驗所用親蝦材料來自位于南海北部海區的廣東惠來海域，屬于2種類型的生活重疊區域，但二者所處生境不同，前者靠外海，后者近內海．以兩類群體為材料，開展相關育種研究，具重要現實意義．

圖1 日本囊對蝦2種形態變異類型頭胸部側紋比較(引自Tsoi等[3])Fig.1 Banding patterns on the lateral carapace of two morphologically similar varieties of M. japonicus (from Tsoi,et al[3])

質量性狀是最直接的育種目標性狀，而通過多元分析獲得對體質量影響較大的形態性狀并以此為指標進行間接選育亦是對蝦生長性狀選擇育種的有效方式之一．國內外，將多元分析應用于魚[7-9]、蝦[10-12]、蟹[13-14]及貝類[15-16]等水產動物的研究已有較多報道，但有關人工養殖條件下日本囊對蝦形態性狀對體質量影響的研究分析尚未見報道，而南海北部海域同時存在2種形態變異類型，它們之間的養殖性狀差異以及形態性狀對體質量影響的分析數據，對于開展種質資源分析和遺傳育種工作具有重要的意義．

本文對室內養殖條件下日本囊對蝦2種形態變異類型群體的形態性狀與體質量進行了多元統計分析,運用相關分析和通徑分析了解各相關性狀對體質量的主次和依存關系，并通過回歸方法，建立兩群體形態性狀與體質量間的多元線性回歸方程，旨在為日本囊對蝦養殖生產及遺傳育種提供理論依據．

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗用蝦來自課題組于2011年4月同期建立的日本囊對蝦2種形態變異類型F1代群體，幼體在相同養殖管理條件下室內水泥池2 m×2.5 m×1.2 m (長×寬×高)培育至體長4～5 cm，再經VIE(visible implant elastomer)熒光染料標記[17]后以相同養殖密度(各50 ind/m3)室內同池培養95 d至測量規格．養殖期間水溫23～31 ℃，鹽度25～30，pH 7.8～8.4，增氧機全天增氧，溶解氧(DO)≥5.0 mg/L．

1.2 測量方法

隨機挑選兩群體對蝦各90尾，停喂1 d后用于形態學測量，以電子天平測量其體質量(body weight,BW)，精確至0.001 g．形態性狀測量參照何銅等[18]的方法，先以數碼相機對對蝦正面和側面拍照，通過Adobe Photoshop CS5軟件(Adobe Systems,USA)測量目標性狀和圖片背景中刻度尺單位刻度像素，結合刻度尺單位刻度實際長度求得目標性狀實際長度，精確至0.001 cm．每一指標重復測量3次，取平均值．

測量的形態性狀包括：體長(body length,BL)、頭胸部長(carapace length,CL)、第1～6腹節長(the first-sixth abdominal segment length,ASL1-6)、尾節長(telson length,TL)、頭胸部寬(carapace width,CW)、第1～6腹節寬(the first-sixth abdominal segment width,ASW1-6)、尾節寬(telson width,TW)、頭胸部高(carapace height,CH)、第1～6腹節高(the first-sixth abdominal segment height,ASH1-6)共24項指標，具體度量方法參照文獻[19]．

1.3 分析方法

運用軟件SPSS17.0對各性狀測定數據進行初步統計整理，獲得各性狀表型參數后，進行各性狀間表型相關分析(pearson)，并在此基礎上進行各形態性狀對體質量的通徑分析，參照杜家菊等[20]方法求得通徑系數，分解各性狀分別對體質量的直接作用(即通徑系數)和間接作用，進而求得決定系數[11]，計算公式為:

ri=Pi+∑rijPj;di=Pi2；dij= 2rij×Pi×Pj，

式中：ri為單個形態性狀對體質量的簡單相關系數；di為單個性狀對體質量的決定系數；dij為2個性狀對體質量的共同決定系數；P為標準化變量的偏回歸系數(即通徑系數)；Pi為直接作用的通徑系數；Pj為間接作用的通徑系數.

應用逐步回歸分析方法(stepwise)，建立多元線性回歸方程，并對方程進行擬合度檢驗．多元線性回歸方程模型：

Y=b0+b1X1+b2X2+…bnXn，

式中，b0為常數項；b1,b2，…，bn為偏回歸系數；X1,X2…Xn為各偏回歸系數對應的自變量．

2 結 果

2.1 性狀表型參數統計

對日本囊對蝦2種形態變異類型群體所測各性狀進行表型統計量分析(表1)，結果顯示，形態變異類型Ⅰ群體體質量平均值高于形態變異類型Ⅱ群體，表明在室內相同養殖環境下前者生長速度優于后者．各形態性狀中，形態變異類型Ⅰ群體除頭胸部高、第4腹節高、尾節寬、第2腹節高和第3腹節高的平均值小于形態變異類型Ⅱ群體外，其余性狀平均值均較之為高．兩群體對蝦變異系數值均以體質量最高，其余性狀變異系數較為接近，這也可說明體質量存在較大的選擇潛力．

表1 日本囊對蝦2種形態變異類型群體各形態性狀表型統計量 (n=90)Tab.1 The phenotypic statistics of morphometric traits in two morphologically similar varieties of M. japonicas (n=90)

2.2 2種形態變異類型群體外形特征比較

對兩群體所測形態性狀分別除以體長得24項形態學比例參數，單因素方差分析發現，兩群體對蝦共有13項比例參數存在顯著性差異(p<0.05)，結果見表2．由表可知，形態變異類型Ⅰ群體的體質量、第4腹節長和第6腹節長與體長的比值顯著(p<0.05)高于形態變異類型Ⅱ群體，而形態變異類型Ⅱ群體的頭胸部寬、第1腹節寬、尾節寬、頭胸部高和各腹節高與體長的比值則皆顯著高于形態變異類型I群體，且除ASH1/BL外，其余比值均為極顯著差異(p<0.01)．

2.3 性狀間表型相關分析及體質量樣本正態性檢驗

對兩群體所測性狀進行表型相關分析發現，各形態性狀與體質量間的Pearson相關系數均達極顯著水平(p<0.01)，這表明所選性狀用于相關分析有實際意義．從相關程度強弱看，兩群體對蝦所有形態性狀間均為顯著正相關，且都以體長(X1)和體質量(Y)的相關系數最大，部分形態性狀與體質量間兩兩相關系數見表3和4．

表2 2種形態變異類型群體主要外形參數差異Tab.2 The differences of morphological parameters between two morphologically similar varieties

表5 形態變異類型Ⅰ群體主要形態性狀對體質量影響的通徑分析Tab.5 Path analysis of the effects of the major morphometric traits on body weight (varietyⅠ)

在SPSS統計中，多元回歸分析使用配伍格式數據文件，因變量必須服從正態分布[20]．試驗所抽取兩群體對蝦樣本的體質量正態分布檢驗結果：Shapiro-Wilk統計量形態變異類型Ⅰ和形態變異類型Ⅱ群體分別為 0.986和0.985，顯著水平分別為0.784與0.623，均大于0.05，表明兩群體因變量Y皆服從正態分布，即Y為正態變量可進行回歸分析．

2.4 形態性狀對體質量影響的通徑分析

據通徑分析原理，獲得兩群體對蝦各形態性狀對體質量影響的通徑系數，保留顯著性檢驗達極顯著水平(p<0.01)的性狀(表5和6)．將各形態性狀與體質量的相關系數按其組成效應剖分為各性狀的直接作用和各性狀通過其他性狀的間接作用兩部分，結果顯

表3 形態變異類型Ⅰ群體主要形態性狀與體質量間表型相關系數(Pearson)Tab.3 The phenotype correlation coefficients among the morphometric traits and body weight (varietyⅠ)

注：**表示差異極顯著(p<0.01)．

表4 形態變異類型Ⅱ群體主要形態性狀與體質量間表型相關系數(Pearson)Tab.4 The phenotype correlation coefficients among the morphometric traits and body weight (varietyⅡ)

注：**表示差異極顯著(p<0.01)．

示，兩群體對蝦各形態性狀對體質量的間接作用均大于直接作用，且兩群體各形態性狀通過體長的間接作用普遍較大，這說明體長不僅對體質量有較強的直接影響，還通過輔助其他性狀產生較高程度間接影響．另外，從表5中各形態性狀對體質量的間接作用看，形態變異類型Ⅰ群體對蝦的第3腹節長和第6腹節寬主要通過其余性狀間接作用對體質量產生正相關的影響．

表6 形態變異類型Ⅱ群體主要形態性狀 對體質量的影響的通徑分析Tab.6 Path analysis of the effects of the major morphometric traits on body weight (varietyⅡ)

2.5 形態性狀對體質量的決定程度分析

表9 偏回歸系數和回歸系數的顯著性檢驗Tab.9 Test of significance of partial regression coefficients and regression constant

分別計算各主要形態性狀及性狀間協同對日本囊對蝦兩形態變異類型群體體質量的決定系數， 結果見表7與8．各表位于對角線上的數值為每個形態性狀對體質量的單獨決定系數(di)，其余為兩兩性狀對體質量的共同決定系數(dij)，各個群體的決定系數之和為各自的相關指數R2．兩群體主要性狀對體質量單獨決定系數大小順序與其各自對體質量的通徑系數結果相同．對體質量的共同決定系數中，形態變異類型Ⅰ群體以體長和第1腹節寬(0.297)最大，體長與第3腹節長(-0.072)最小；形態變異類型Ⅱ群體則以體長和頭胸部長(0.160)最大，第5腹節寬和第1腹節寬(0.067)最小．

2.6 多元回歸方程建立

運用逐步引入剔除法對兩形態變異類型群體所測形態性狀進行逐步多元回歸分析，按照顯著性分析結果(表9)，將偏回歸系數顯著的變量對體質量建立形態變異類型Ⅰ群體(1)和形態變異類型Ⅱ群體(2)的多元回歸方程：

表7 形態變異類型Ⅰ群體主要形態性狀對體質量的決定系數Tab.7 Determinant coefficient of major morphometric traits on body weight (varietyⅠ)

表8 形態變異類型Ⅱ群體主要形態性狀對體質量的決定系數Tab.8 Determinant coefficient of major morphometric traits on body weight (variety Ⅱ)

Y=-23.789+1.525X1+5.183X10+

10.889X11+5.671X7-4.066X5-4.054X16,

(1)

Y=-20.533+1.476X1+4.759X11+

1.573X2+6.864X15.

(2)

對主要形態性狀對體質量的復相關分析(表10)獲得兩回歸方程的決定系數均為0.970．經多元回歸關系的顯著性檢驗(表11)和各個偏回歸系數的顯著性檢驗(表9)表明，兩群體主要形態性狀對體質量的回歸關系均達到極顯著水平(p<0.01)，所有偏回歸系數均達到顯著水平(p<0.05)．經回歸預測，估計值與實際觀察值差異不顯著(p>0.05)，表明兩方程的擬合度較好，可較為可靠地應用于實際生產．

表10 2種形態變異類型群體主要形態性狀對體質量的復相關分析Tab.10 Multiple-correlation coefficient of major morphometric attributes to the weight of two morphologically similar varieties

注：a.預測變量:X1,X10,X11,X7,X5,X16(常量)；b.預測變量:X1,X11,X2,X15(常量)．

表11 多元回歸方程的方差分析Tab.11 Analysis of variance of multiple regression equation

注：a.預測變量:X1,X10,X11,X7,X5,X16(常量);b.預測變量:X1,X11,X2,X15(常量)．

3 討 論

3.1 降低環境相關影響

性狀間的表型相關通常是由遺傳和環境兩方面因素造成[21]．為盡可能減少養殖環境差異帶來的影響，本實驗采取對兩形態變異類型群體對蝦同期催產建立F1群體，以相同管理方式前期培育至一定規格，并進行熒光染料標記后同池培養至測量規格，從而降低因生長發育環境差異造成的誤差可能性．我們研究發現，我國沿海日本囊對蝦2種形態變異類型在南海北部海域存有重疊分布[6]，挑選該海域親蝦建立兩形態變異類型F1群體，分析其生物學特性和形態特征，對于我國日本囊對蝦種質分析和遺傳育種研究具有重要價值．雖然對于兩形態變異類型在同一海域重疊分布的具體原因還不甚明了，但是以生活重疊區域挑選親蝦建立的群體為研究材料可在一定程度上避免因不同海域環境差異對對蝦形態適應性變異的影響．

3.2 2種形態變異類型日本囊對蝦的體形差異

同一物種不同地理種群在長期的系統發育進化中形成與各自生活環境相適應的形態特征，進而在外部形態上顯現一定差異．對6月齡日本囊對蝦兩形態變異類型群體各測量性狀與體長比值做方差分析，結果表明，在相同室內養殖環境下兩形態變異類型群體在體型上存在一定差異，形態變異類型Ⅰ群體較形態變異類型Ⅱ群體細長，主要體現在第4腹節長和第6腹節長，而形態變異類型Ⅱ群體在寬度和高度指標上均高于形態變異類型Ⅰ群體，故而顯得短且粗壯．這一結果與Tsoi等[3]對中國南海海域海捕的2種形態差異群體日本囊對蝦形態差異比較結果相近．另外，在養殖期間，觀察發現形態變異類型Ⅱ群體日本囊對蝦較形態變異類型Ⅰ活躍，擅游泳，且對光照更為敏感，遇光易群體性驚躍，為此，它們具有與其行為相適應的更為強壯的腹節和尾節．這也說明，日本囊對蝦2種形態變異類型在長期的系統發育進化中形成的形態特征和生物學特性并不會因為短期的生存環境變更而發生改變，而仍保持著明顯可區分的遺傳特性和性狀特點．

3.3 影響體質量的主要形態性狀確定

對絕大多數水產養殖品種來講，生長是人們最為關注的養殖性能之一，體質量是其最直接表現，故量化形態性狀對體質量影響是良種選育的基礎工作．在表型相關分析的基礎上，進行通徑分析和決定系數分析時，若相關指數R2或各自變量對依變量的單獨決定系數di及兩兩共同決定系數dij的總和∑d(在數值上R2=∑d)≥0.85,即85%)，即可表明影響依變量的主要自變量已找到[11]．本研究中，兩群體∑d同為0.970，均大于0.85，說明所保留的形態性狀是影響其體質量的主要性狀，其他未納入測度范圍的性狀及已剔除的性狀對體質量的影響相對較小，進而說明通徑分析方法能準確分析形態性狀與體質量間的真實關系．通徑分析結果與決定程度分析結果均顯示，在室內養殖環境下，影響2種形態變異類型日本囊對蝦體質量的主要性狀存在差異，其中，體長、第1腹節寬、頭胸部寬、第5腹節長、第3腹節長和第6腹節寬對形態變異類型Ⅰ群體的體質量影響顯著，而體長、頭胸部長、第5腹節寬和第1腹節寬對形態變異類型Ⅱ群體的體質量具顯著影響．結合已報道的墨吉明對蝦(Fenneropenaeusmerguiensis)[22]、斑節對蝦(Penaeusmonodon)[22]、凡納濱對蝦(Litopenaeusvannamei)[11]和中國明對蝦(Fenneropenaeuschinensis)[12]等對蝦類的相關研究結果亦均確定了體長是影響體質量的首要形態性狀，說明體長作為重要測度指標參與對蝦生長性狀人工選育具有其合理性．

3.4 日本囊對蝦育種展望

育種工作中可應用遺傳相關來確定與育種目標性狀相關聯的某些性狀的相對重要性．倘若某些性狀的遺傳與育種目標性狀的遺傳高度相關，則可利用其對育種目標性狀進行間接選擇[23]．該方法尤其適用于育種目標性狀難以準確測量或遺傳力甚低的情況，在這種情況下可通過對遺傳力高且與育種目標性狀高度相關的性狀的選擇，有效地改進育種目標性狀．對日本囊對蝦體質量的直接選育是否能夠取得較大的遺傳改進，不僅僅取決于對體質量的直接選擇，還需要以某些與體質量存在顯著相關的形態性狀作為間接選擇．進一步應該從遺傳相關而不是從表型相關角度研究性狀間的關系[24]，皆因性狀間的遺傳相關揭示了由基因多效和連鎖造成的遺傳關系，它可在上下代間穩定遺傳，而表型相關則包含有不能真實遺傳的環境相關[25]．

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