野生和養殖三疣梭子蟹雌蟹形態學的比較研究

鄭寬寬，何 杰，蘇志星，王緒杰，羅佶龍，許文軍

(1.浙江海洋大學水產學院，浙江舟山 316022；2.浙江海洋大學海洋與漁業研究所，浙江省海洋水產研究所，浙江省海水增養殖重點實驗室，浙江舟山 316021）

野生和養殖三疣梭子蟹雌蟹形態學的比較研究

鄭寬寬1,2，何 杰2，蘇志星1,2，王緒杰2，羅佶龍2，許文軍1,2

(1.浙江海洋大學水產學院，浙江舟山 316022；2.浙江海洋大學海洋與漁業研究所，浙江省海洋水產研究所，浙江省海水增養殖重點實驗室，浙江舟山 316021）

隨機選取30只野生和養殖雌性三疣梭子蟹作為實驗材料，采用主成分分析和判別分析方法研究兩者形態學性狀之間的差異。結果表明：在所涉及的18個形態學性狀參數中，有9個形態學比例參數存在顯著差異（P＜0.05），其中4個存在極顯著差異（P＜0.01）；經主成分分析，提取到的5個特征值均大于1，累計方差貢獻率為66.563%。其中PC1的貢獻率遠高于其它主成分，PC1有10個主要影響變量構成；經逐步判別分析，從18個比例參數中挑選出2個判別貢獻較大的變量（A2/L2，C2/L2），建立判別方程，綜合判別準確率為86.3%，因此可以根據兩者形態學差異和判別方程來鑒別兩種蟹的來源。

三疣梭子蟹；形態學；主成分分析；判別方程

形態作為生物的表型信息，它既是生物外觀表型等宏觀生物學指標的集中反映，也是生物生理狀況及其生存對策的外在體現[1-2]。目前，形態學研究作為一種直觀方便和簡單實用的技術手段，已廣泛應用于動物的種群與產地鑒別[3]、種質鑒定[4]以及良種選育[5]等領域。

三疣梭子蟹Portunus trituberculatus是我國重要的海捕水產動物，同時也是我國主要的海水養殖品種。國內外已對野生（海捕）和養殖三疣梭子蟹的遺傳多樣性[6]、體質狀況[7]、營養品質[8]、繁殖力[9]以及病原攜帶情況[10]進行了較為廣泛的比較研究，為合理開發利用野生資源，提高三疣梭子蟹養殖水平提供了科學的基礎資料。但是，迄今為止尚未見有關野生和養殖三疣梭子蟹形態差異的相關報道。鑒于此，本研究將借助主成分分析、判別分析等方法開展野生和養殖三疣梭子蟹雌蟹的形態學比較，研究結果不僅為消費市場提供鑒別實踐參考，且為進一步探究三疣梭子蟹在野生和養殖條件下的生理生態特征及生存對策提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

本研究所用的野生梭子蟹群體為2016年11月21日于舟山嵊泗附近海域捕獲的活體梭子蟹；池塘養殖梭子蟹為2016年4月25日從舟山嵊泗附近海域捕獲的抱卵蟹經浙江省海洋水產研究所試驗場土池繁養后獲得的子一代成體，采樣時間為2017年1月10日，兩群體梭子蟹甲殼長和寬見表1。

表1 野生和養殖三疣梭子蟹雌蟹的甲殼長和甲殼寬Tab.1 The carapace length and carapace width of the wild-caught and pond-reared adult P.trituberculatus females

1.2 形態學測量方法

參考董志國等[11]方法，選取三疣梭子蟹頭胸甲、螯肢、步足等部位的36個測量點（圖1），使用游標卡尺進行測量（精度為0.01 mm），測量參數為19個可量性狀，共得到1140個形態學數據。

1.3 形態差異分析

為校正由于樣本規格差異對形態學特征值的影響，將每只梭子蟹的所有形態特征值分別除以它的體長值（L2）進行校正[12]，下文中的特征值均是使用SPSS17.0軟件進行校正后的值。

1.3 .1主成分分析

根據所有實驗樣本的形質評價指標值進行主成分分析，其中主成分分析以特征值大于1且累計貢獻率大于65%為原則，確定主成分（PC）的提取個數。

1.3 .2判別分析

利用形態特征對野生和養殖三疣梭子蟹雌蟹進行判別分析，建立判別公式。利用判別公式隨機判斷野生和養殖雌蟹各40只，然后統計判別準確率，計算公式為：

判別準確率P1（%）=判別正確的數目/實測數目×100

判別準確率P2（%）=判別正確的數目/判別數目×100

圖1 三疣梭子蟹雌蟹形態學測量點位置圖Fig.1 Landmark points for morphological measurements of P.trituberculatus females

其中，Ai為第i個種群判別正確的三疣梭子蟹數目，Bi為第i個種群實際判別的三疣梭子蟹數目，k為種群數。

1.4 數據處理

利用SPSS17.0軟件對實驗數據進行統計分析，所有數據均采用平均數±標準差（means±SD）表示，采用Levene檢驗，取P＜0.05為差異顯著，P＜0.01為差異極顯著。

2 結果分析

2.1 野生和養殖三疣梭子蟹雌蟹重要形態特征比較

由表2可見，野生和養殖雌蟹的形態差異較大，所測18個形態學比例參數中，有9個存在顯著差異（P＜0.05），包括 A2/L2，A3/L2，A5/L2，A6/L2，B1/L2，C2/L2，C3/L2，L1/L2，F4/L2，而且除 A2/L2 外，其它 8 個形態學比例參數均表現為野生雌蟹顯著大于養殖雌蟹（P＜0.05），其中有4個形態學比例參數存在極顯著差異（P＜0.01），包括 A2/L2，C2/L2，C3/L2，F4/L2；兩群體間其它 9 個形態學比例參數無顯著差異，但總體表現出野生雌蟹的比例參數值均大于等于養殖雌蟹的規律（P＞0.05）。

表2 野生和養殖三疣梭子蟹雌蟹的形態特征比較Tab.2 The comparision of morphological indices of wild-caught and pond-reared adult P.trituberculatus females

2.2 主成分分析

經Bartlett球形檢驗和KMO適合度檢驗，發現形態學比例參數相關系數矩陣與單位陣有極顯著差異（P＜0.01）且適合度尚可（KMO=0.548＞0.500），表明本實驗研究所涉及的形態學比例參數適合做主成分分析。由表3可見，各主成分總方差的貢獻率分別為PC1=27.585%，PC2=16.322%，PC3=9.705%，PC4=6.753%，PC5=6.197%，顯然可以看出PC1的方差貢獻率遠高于其它主成分。5個主成分的特征值均大于1，5個主成分的累計貢獻率為66.563%，說明利用幾個相互獨立的因子，可以概括野生和養殖雌蟹之間的形態差異（表3）。將載荷絕對值P＞0.5的變量確定為主要影響變量，PC1的15個正相關變量中，其中有10個為主要影響變量；3個負相關變量中，沒有主要影響變量。主成分PC2-PC5中載荷絕對值P＞0.5的主要影響變量的個數均遠少于主成分PC1，呈現出各主成分主要影響變量個數及特征值的大小隨著方差貢獻率遞減而遞減的趨勢，且所有載荷絕對值達到0.627以上的主要影響變量存在于PC1中最多，故而，PC1在進行野生和養殖雌蟹的區分上發揮至關重要的作用。

表3 野生和養殖三疣梭子蟹雌蟹的形態特征指標主成分分析Tab.3 The principal component analysis of morphological indices of wild-caught and pond-reared adult P.trituberculatus females

圖2為PC1與PC2、PC3、PC4、PC5之間得分的散布圖，結果顯示，野生和養殖雌蟹沿著FAC1軸自左向右雖分別集中于各自相互獨立的區域，但是仍然具有較高程度的重疊，因此僅借助PC1無法有效地確定部分實驗個體的歸屬問題。盡管PC1的方差貢獻率為27.585%，但是僅占累計方差貢獻率（66.563%）的41.442%，所以只有將PC1和其它的主成分結合起來才能全面有效地區分野生雌蟹與養殖雌蟹。

圖2 野生和養殖三疣梭子蟹雌蟹形態特征的主要主成分散布圖（FAC為主成分）Fig.2 The scatter diagram of major principal components for the morphological parametersof wild-caught and pond-reared adult P.trituberculatus females(factor score)

2.3 判別分析

對野生和養殖雌蟹的形態學測量數據進行逐步判別分析，分別從18個比例性狀參數中篩選出2個判別貢獻較大的變量（A2/L2,C2/L2），建立了2個判別方程。

野生雌蟹：

養殖雌蟹：

為進一步驗證判別方程的準確性，隨機取舟山群島附近海域野生和池塘養殖雌蟹各40只，將相關形態學測量數據代入判別方程，野生群體判別準確率P1為85%，P2為87.2%，養殖群體判別準確率P1為87.5%，P2為85.4%，綜合判別準確率為86.3%（表4）。因此，建立的2個判別方程可以作為區分野生和養殖雌蟹的參考依據。

表4 野生和養殖三疣梭子蟹雌蟹的判別分類結果Tab.4 The discriminating results of wild-caught and pond-reared adult P.trituberculatus females

3 討論

3.1 多元分析在我國經濟蟹類形態判別中的應用

多元分析方法是動物形態學研究的重要分析方法，其中的聚類分析、主成分分析、判別分析方法可從不同角度反應出不同種群間的形態學性狀差異[2]。由于蟹類甲殼較硬，進行形態學數據的測量時造成的誤差較小，因此形態學的多元分析方法在我國經濟蟹類的種群判別、種質鑒定等領域中得到廣泛的應用，如高保全等[13]運用聚類分析比較了鴨綠江口、萊州灣、海州灣、舟山4個三疣梭子蟹野生群體的親緣關系，同時建立了4個種群的判別函數，為三疣梭子蟹地理種群的識別、親緣關系的比較、種質資源保護和遺傳育種提供了數據支持；何杰等[2]在比較野生和養殖中華絨螯蟹蟹種群體時運用主成分分析法篩選了4個貢獻較大的主成分（PC1，PC2，PC3，PC4），發現僅通過其中的PC1即可準確區分兩個群體，而且所建立的判別公式基本上可完全準確的判別兩群體蟹的歸屬（綜合判別準確率在95%以上），為中華絨螯蟹野生蟹種的防偽識別和優良性狀的發掘提供了參考資料；楊文斌等[3]基于16個形態數據的框架測量對長江水系3個不同湖泊（太湖、石臼湖和固城湖）中華絨螯蟹群體建立了逐步判別方法，為中華絨螯蟹的產地和品牌判別提供了理論基礎；另外，王燕飛等[14]通過對同一批三疣梭子蟹在5個月齡的8個生長性狀指標的主成分分析，揭示了三疣梭子蟹生長指標在各生長階段的增長規律。本研究使用了主成分分析方法和判別分析方法，進行了野生和養殖雌蟹形態學的比較研究，結果表明5個主成分因子中，PC1的貢獻率遠高于PC2、PC3、PC4和PC5，但是由于PC1與其余主成分之間有較大部分的重疊，因此僅利用主成分分析方法仍不能很好的區分量群體蟹的來源，但通過18個形態性狀比例參數進行逐步判別的方法，從中篩選出A2/L2，C2/L2這2個比例參數，建立判別方程，可有效地區分野生和養殖梭子蟹，綜合判別率為86.3%，具有較大的應用價值。

3.2 野生和養殖三疣梭子蟹雌蟹的形態學性狀差異分析

生物形態是物種許多性狀的集合，受遺傳因子和環境等其他因素共同作用。本研究表明，野生和養殖三疣梭子蟹形態性狀存在顯著差異，所測18個性狀比例參數中有9個差異顯著(P＜0.05)，其中4個差異極顯著（P＜0.01），而且，除A2/L2外，野生蟹形態學性狀比例參數均不小于養殖蟹，尤其是差異顯著的比例參數均大于養殖蟹，其余9個指標差異不顯著（P＞0.05）。由于本研究中野生蟹與養殖蟹的親本來源于同一海域，可基本排除地理種群的遺傳因素導致兩群體蟹的形態出現差異，因此，作者認為野生和養殖三疣梭子蟹的形態學差異主要由其不同的生長環境所致，且這種環境差異主要包括種群密度、敵害生物、餌料條件和水質條件等。從兩群體蟹具體的形態差異參數看，主要集中于A2～A5，C2～C4以及L1中，且均表現出野生蟹的參數比例值更大，性狀更明顯，推測其主要原因一方面是由于野生蟹生活于自然海域中，容易遭受敵害生物的侵襲，需要更尖更長的棘來保護自身，導致A2/L2～A5/L2較大，這與DAVIS等[15]研究發現，在敵害生物存在條件下，藍蟹Portunus sanguinolentus的背甲形態會發生變化，其棘會變得更為細長和尖銳的結果相吻合；另一方面，野生蟹主要攝食水草、有機碎屑和貝類等底棲動物，餌料豐度和可得性遠低于池塘養殖環境下，其需要大幅度地運動來搜尋食物和抵抗海流，致使野生蟹的主要運動器官（游泳足）更為發達，即C2/L2～C4/L2參數值較大，這也與何杰等[2]發現野生中華絨螯蟹扣蟹的主要運動器官（步足）更發達和修長于養殖扣蟹的結果相似。至于兩群體蟹的螯足形態特征差異較小（F1～F5中僅F4存在顯著差異），作者認為這可能是養殖條件下三疣梭子蟹的種群密度較高，種內斗爭更激烈，螯足作為自衛和格斗的重要工具，勢必也會選擇性的生長，也就是說野生條件下的捕食和運動強度與養殖條件下的種內斗爭強度抵消了兩群體蟹的螯足形態差異。

[1]王志錚,楊 磊,朱衛東.三種養殖模式下日本鰻鱺養成品的形質差異[J].應用生態學報,2012,23(5):1 385-1 392.

[2]何 杰,吳旭干,龍曉文,等.池塘養殖和野生長江水系中華絨螯蟹扣蟹形態學及生化組成的比較研究[J].水產學報,2015,39(11):1 665-1 678.

[3]楊文斌,蘇彥平,劉洪波,等.長江水系3個湖泊中華絨蟹形態及元素“指紋”特征[J].中國水產科學,2012,19(1):84-93．

[4]魏開建,熊邦喜,趙小紅,等.五種蚌的形態變異與判別分析[J].水產學報,2003,27(1):13-18．

[5]劉 峰,陳松林,王磊田,等.“鲆優1號”牙鲆生長和育種性能分析及親本選留[J].中國水產科學,2013,20(3):521-527.

[6]李鵬飛,徐開達,周宏霞.浙江近海三疣梭子蟹養殖與野生群體的基因組微衛星分析[J].浙江海洋學院學報:自然科學版,2015,34(6):537-542.

[7]江水恒,徐善良,邵 波,等.野生和養殖三疣梭子蟹消化酶及SOD酶活性的比較分析[J].海洋漁業,2012,34(2):163-167.

[8]HE J,XUAN F,SHI H,et al.Comparison of nutritional quality of three edible tissues of the wild-caught and pond-reared swimming crab(Portunus trituberculatus)females[J].LWT-Food Science and Technology,2017,75:624-630.

[9]傅榮兵,吳旭干,成永旭,等.舟山海域池塘養殖和野生三疣梭子蟹抱卵量的比較研究 [J].浙江海洋學院學報:自然科學版,2006,25(2):138-142.

[10]施 慧,謝建軍,王庚申,等.海捕三疣梭子蟹一寄生性動基體目原生動物的初步研究[J].海洋漁業,2013,35(3):309-315.

[11]董志國,李曉英,閻斌倫,等.中國海五種群三疣梭子蟹的形態差異分析[J].海洋通報,2010(4):421-426.

[12]BRZESKI V J,DOYLE R W.A morphometric criterion for sex discrimination in tilapia[C].International Conferenceon tilapia in Aquaculture,1988:439-444.

[13]高保全,劉 萍,李 健,等.三疣梭子蟹4個野生群體形態差異分析[J].中國水產科學,2007,14(2):223-228.

[14]王燕飛,王春琳,母昌考,等.三疣梭子蟹不同月齡形態性狀的主成分分析[J].生態科學,2014,33(3):527-532.

[15]DAVIS J L D,ECKERT-MILLS M G,YOUNG-WILLIAMS A C,et al.Morphological conditioning of a hatchery-raised invertebrate,Callinectes sapidus,to improve field survivorship after release[J].Aquaculture,2005,243(1/4):147-158.

The Comparative Study of Morphology between Wild-Caught and Pond-Reared Portunus trituberculatus Females

ZHENG Kuan-kuan1,2,HE Jie2,SU Zhi-xing1,2,et al
(1.Fisheries School of Zhejiang Ocean University,Zhoushan 316022;2.Marine and Fishery Institute of Zhejiang Ocean Universities,Marine Fisheries Research Institute of Zhejiang Province,Key Laboratory of Mariculture and Enhancement of Zhejiang Province,Zhoushan 316021,China)

The morphology differences of adult Portunus trituberculatus females from wild-caught and pond-reared were studied by principal component analysis and discriminant analysis.30 females were randomly sampled from wild-caught populations and pond-reared populations respectively.The results showed that:18 morphological parameters involved,there were significant differences in 9 morphological proportional parameters(P<0.05),and there were extremely significant differences in 4 morphological proportional parameters(P<0.01).After being analyzed by principal component analysis,the accumulative variance percentage of the 5 principal components whose eigenvalues were all larger than 1 was 66.563%.PC1 contributed more significantly to principal componentanalysis than the other PC,and PC1 consist of 10 main variables.Through discriminant analysis,2 indices（A2/L2,C2/L2）were selected to establish discriminant equation,and the synthetic dis criminan rate is 86.3%.Therefore,the effective identification methods were established based on their morphology between wild-caught populations and pond-reared populations.

Portunus trituberculatus;morphology;principal component analysis;discriminant analysis

S917.4

A

1008－830X(2017)02－0103－06

2017-01-30

浙江省科技廳計劃項目（2016F50042；2015F30003）；浙江海洋大學博士啟動基金（22135010815）；舟山市普陀區科技計劃項目（2015YN209）

鄭寬寬（1991-），男，河南周口人，碩士研究生，研究方向：漁業工程.E-mail:1013905931@qq.com

許文軍，教授.E-mail:wjxu1971@hotmail.com