羅氏沼蝦“南太湖2號” 種蝦與2個引進群體形態特征的比較

黃振遠， 陳雪峰， 李喜蓮， 濮劍威， 高 強， 慎佩晶， 彭 菲， 張宇飛

(浙江省淡水水產研究所/國家羅氏沼蝦遺傳育種中心/農業部淡水漁業健康養殖重點實驗室/浙江省淡水水產遺傳育種重點實驗室，浙江湖州 313001)

羅氏沼蝦別稱馬來西亞大蝦、淡水長臂大蝦，是一種大型淡水蝦，原產于東南亞。它具有生長快、食性廣、肉質營養成分好以及養殖周期短等優點。自1961年生物學家林紹文博士人工繁育成功后，世界各地爭相引進，使該蝦成為世界性養殖品種[1]。我國自1976年引進此蝦，現已在廣東、廣西、湖南、湖北、江蘇、上海、浙江等10多個省份進行規?；B殖。隨著高密度養殖模式的推廣和累代人工繁育，近年來各養殖群體出現了較為明顯的種質退化、病害增多等現象，甚至大范圍的出現，“鐵蝦”主要表現為商品蝦起捕規格變小、性成熟提前等[2-4]。而此前甘西等采用分子標記技術例如隨機擴增多態性DNA標記(random amplified polymorphic DNA，簡稱RAPD)等研究了不同養殖群體與野生群體間的遺傳多樣性差異[5-7]，結果表明，養殖群體的遺傳多樣性均低于野生群體，并且認為近交是造成羅氏沼蝦養殖群體遺傳多樣性退化的主要原因。近幾年羅氏沼蝦養殖面積和產量不斷擴大，優質種蝦需求量也在不斷增加。如何選育性狀優良而穩定的羅氏沼蝦已成為養殖業健康可持續發展的重要課題。在這種情況下，筆者所在研究所與中國水產科學院研究所黃海水產研究所合作，2006—2009年以緬甸野生群體、廣西養殖群體和浙江養殖群體為基礎群體，以BLUP(best linear unbiased prediction)水產動物多性狀復合育種技術為主要技術進行選育，通過4代家系選育和生長對比測試，獲得我國第1個經全國水產原種和良種委員會審定通過的羅氏沼蝦選育新品種“南太湖2號”。目前的研究表明，通過連續的家系選育，“南太湖2號”的起捕規格和存活率都有不同程度的提升[8-9]。

遺傳多樣性是評估種質資源在分子層面上優劣的重要參數。在育種工作中基礎群體的選擇上有重要的參考價值。國內外對蝦類的遺傳多樣性有較多的研究。Alcivar-Warren開發了一些特異性分子標記，研究了南美白對蝦(Penaeusvannamei)不同品系間遺傳多樣性上的差異[10]。羅坤等分析了羅氏沼蝦生長性狀的遺傳參數及其相關性，研究了羅氏沼蝦緬甸野生原種rDNA-同轉錄間隔區(internal transcribed spacer，簡稱ITS)區序列特征與遺傳多樣性，以及人工養殖與選育對羅氏沼蝦遺傳多樣性的影響[11-15]。張留所等使用微衛星標記對凡納濱對蝦選育家系進行研究[16-18]。宋林生等研究了日本對蝦(Penaeusjaponicus)野生與養殖群體的遺傳多樣性差異[19]。分子標記的開發期望發現能有效鑒別不同群體的分子標記，但效果不理想。大多數情況下分子標記僅是遺傳多樣性研究的有力工具，用以比較不同群體的遺傳多樣性差異，在選育基礎群體的選擇上有參考價值，但運用分子標記鑒定特定群體甚至是未知群體在水產上尚不是主流。與分子標記相比，傳統方法是從形態上研究不同品種特別是不同物種間的差異，具有直觀高效的特點。統計學是科學研究的有力工具，采用主成分分析、判別分析、方差分析3個方法研究水生動物的形態差異較為普遍，如采用這些方法分析了不同羅氏沼蝦種群、秀麗白蝦(Exopalaemonmodestu)、日本對蝦種群的形態差異[20-23]。此外，這些方法已被逐漸應用于育種和進化方面的研究，并在不同生物類群的應用中獲得了較好的效果。霍堂斌等采用主成分分析與判別分析統計分析了魚類不同養殖種群如羅非魚(Oreochromismossambicus)、狗魚(Esox)、尼羅羅非魚(O.niloticus)的形態差異[24-26]。在滇蛙(Ranapleuraden)、昭覺林蛙(R.chaochiaoensis)和哺乳動物山羊(Capella)等[27-28]中也有應用。

本研究采用主成分分析、判別分析、一元方差分析等方法探討羅氏沼蝦引進的緬甸、孟加拉群體和“南太湖2號”之間存在的形態差異，討論差異可能的來源。以期明確“南太湖2號”在形態學上的特征，為該新品種的鑒定提供形態學上的依據，為羅氏沼蝦育苗產業在種蝦選育與避免近交等方面提供一些參考與依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料為羅氏沼蝦“南太湖2號”以及從緬甸與孟加拉引種的群體分別為緬甸群體和孟加拉群體，取自浙江省淡水水產研究所羅氏沼蝦長興保種基地。其中，“南太湖2號”為連續第10代選育的核心群，緬甸群體為從緬甸引進的野生種經馴化養殖的第5代，孟加拉群體為從孟加拉引進野生種經馴化養殖的第7代。3個群體均為2014年5月27日統一下塘的大蝦苗，分3個池塘經過120 d的露天池塘飼養，每個池塘放養密度一致。每個試驗組以拖網隨機捕撈，各取約40尾雌雄性成熟個體。性腺成熟度對同一性別羅氏沼蝦形態影響較大，本試驗選擇經過120 d池塘飼養，性腺成熟度均在Ⅳ期(所有雌蝦至少已產過1次卵)的個體作為研究對象，以消除由于性腺發育不同步對試驗結果的影響。

1.2 測量方法

用游標卡尺測量每尾蝦的體質量(z)、全長(c)、第二步足長(jc)、頭胸甲長(tc)、頭胸甲寬(sk)、頭胸甲高(tg)、體長(sc)、體寬(sk)、體高(sg)、尾長(wc)和眼徑(yj)，精確到 1 mm；用電子天平稱量體質量，精確到0.1 g，具體方法參照文獻[24]。

1.3 數據分析

首先使用Excel對數據進行初步整理，然后采用SPSS 19.0軟件的一元方差模塊進行判別分析、因子分析、方差分析。為消除蝦體規格大小對參數值的影響，一元方差分析以體長為基數取2個形態參數比值。主成分分析的所有數值先進行校正處理，然后從10個比例性狀中得出對形態有明顯影響的主要形態性狀。主成分貢獻率和累計貢獻率的計算參照文獻[11]。判別分析中判別準確率(P)的計算參照李思發等的方法[26]：

P1=某羅氏沼蝦種群判別正確的尾數/該種群實際尾數×100%；

P2=某羅氏沼蝦種群判別正確的尾數/判入該種群尾數×100%。

式中：Ai為第i個種群中判別正確的尾數；Bi為第i個種群中的實際尾數；k為種群數。

2 結果與分析

2.1 主成分分析

2.1.1 雌體 在主成分分析中選用方差貢獻率較大的2個主成分，其貢獻率分別為57.640%、15.592%，累積貢獻率為73.232%，包含了其總變異的絕大部分，說明可以用這2個相互獨立的因子來概括不同種群雌蝦間的形態差異。在第一主成分中，全長、頭胸甲長、體長、體寬和體高這5個變量影響最大，說明這5個性狀是決定3個種群形態分類的主要依據(表1)。

表1 因子載荷矩陣

2.1.2 雄體 在主成分分析中選用了方差貢獻率較大的1個主成分，其貢獻率為71.372%，累積貢獻率為71.372%。結果表明，可以用這1個獨立的因子來概括不同種群雄蝦間的形態差異。在第一主成分中，全長、頭胸甲長、頭胸甲寬、頭胸甲高、體寬和體高這6個變量影響最大(表2)。與雌體的情況基本一致但略有不同，說明這6個性狀是決定3個種群形態分類的主要依據。

表2 因子載荷矩陣

2.1.3 差異分析 對雌雄體進行差異分析，結果表明，雌性中不同組間的主成分1和2差異不存在統計學意義(表3)，而雄性中不同組間的主成分1差異存在統計學意義，兩兩比較顯示“南太湖2號”和孟加拉，緬甸和“南太湖2號”有顯著差異(表4)。

2.2 判別分析

建立3個種群的判別函數對3種群雌、雄體的11個性狀進行判別分析。雌體具體參數如表5所示。

2.2.1 雌體3個種群的判別函數

P1=-560.159-22.564z+5.685c+0.762jc+…+21.536yj；

P2=-583.446-23.142z+5.744c+0.831jc+…+21.877yj；

P3=-560.807-22.759z+5.635c+0.829jc+…+21.758yj。

對3個種群雌蝦11個參數進行判別，其判別準確率P1分別為52.5%、88.2%、75.7%(表6)，判別準確率P2分別為70%、75%、68.2%，綜合判別率為71.2%。

表3 雌性主成分在組間差異分析

注：m表示孟加拉群體；n表示“南太湖2號”群體；md表示緬甸群體；Z1表示第一主成分；Z2表示第二主成分。下表同。

表4 雄性主成分在組間差異分析

注：“*”表示與m比較在0.05水平上差異顯著；“Δ”表示與n比較在0.05水平差異顯著。

表5 雌蝦分類函數系數

表6 雌蝦預測準確性分布

2.2.2 雄體3個種群的判別函數

P1=-311.603-8.171z+5.100c+0.864jc+…+0.933yj；

P2=-312.852-8.135z+4.993c+0.885jc+…+1.772yj；

P3=-301.889-8.090z+4.993c+0.845jc+…+1.132yj。

具體參數見表7。

對3個種群雄蝦11個參數進行判別，其判別準確率P1分別為50.0%、58.8%和55.6%(表8)，判別準確率P2分別為48.7%、60.6%和68.2%，綜合判別率為54.6%。

表7 雄蝦分類函數系數

表8 雄蝦預測準確性分布

2.3 一元方差分析

對3個群體雌雄個體10個比例性狀的一元方差分析結果表明，不同群體間存在較大差異。不同群體雄蝦的體質量/體長存在極顯著差異，而其他比值均不存在顯著差異。雌蝦的頭胸甲長/體長存在顯著差異，體質量/體長、體高/體長、尾扇長/體長差異極顯著(表9)。

2.4 表觀特征

2.4.1 體質量分布 孟加拉群體、“南太湖2號”和緬甸群體的雄蝦平均體質量分別為(32.39±10.57)、(39.15±11.22)、(29.44±11.8) g，“南太湖2號”比孟加拉群體、緬甸群體分別高出20.87%、32.98%；中位數分別為30.46、36.57、29.17 g，“南太湖2號”體質量中位數比孟加拉群體、緬甸群體分別高出 20.06%、25.37%。南太湖2號在體質量平均數上的優勢高于中位數。從百分組成來看，“南太湖2號”分布也較為集中，不但未出現20 g以下的個體且在25 g以上30 g以下所占的比重最大，達到了22.50%，遠高于孟加拉(12.40%) 和緬甸 (5.00%)。 孟加拉群體25g以下個體占總數的35.00%，30 g以上各規格分布較為均勻。相比之下，緬甸群體個體體質量差異較為明顯，且≤20 g個體最多，所占比重達到34.50%(圖1)。

表9 方差分析結果

孟加拉群體、“南太湖2號”和緬甸群體雌蝦體質量分別為(24.21±5.19)、(25.75±5.12)、(21.39±4.10) g，中位數分別為23.90、24.11、21.10 g。“南太湖2號”雌蝦平均體質量比孟加拉群體、緬甸群體分別高6.36%、20.38%，中位數分別高0.88%、14.27%。從分布情況來看，3個群體雌蝦大致趨勢較為相似，但“南太湖2號”偏大體質量側有86.10%的個體處于>20～35 g 區間。其中，>20～25 g區間的個體占總數的46.70%，>25～30、>30～35 g 區間比重較為接近，分別為20.60%、18.80%。相比之下，孟加拉群體有76.40%的個體處于 >20～30 g 區間；緬甸群體有80.00%處于>15～25 g區間(圖2)。

2.4.2 體長分布 孟加拉群體、“南太湖2號”和緬甸群體雄蝦平均體長分別為(104.9±15.3)、(110.2±8.8)、(101.3±11.2) mm，中位數分別為106.4、111.0、100.1 mm?！澳咸?號”比孟加拉群體、緬甸群體平均數分別高5.05%、8.79%，中位數分別高4.32%、10.89%?！澳咸?號”雄蝦體長分布較為集中且均勻，80.40%的個體分布在 >95～125 mm之間。孟加拉群體有23.30%的個體較小，峰值出現在>105～115 mm之間，所占比重為38.40%。而緬甸群體呈現出較大的波動。值得注意的是大規格(>125 mm)雄蝦的比重三者較為相近(圖3)。

3個群體的雌蝦平均體長來看分別為(97.70±5.20)、(100.32±6.70)、(93.30±6.10) mm，中位數分別為99.70、99.70、93.10 mm。“南太湖2號”比孟加拉群體、緬甸群體平均數分別高 2.68%、7.52%；中位數比緬甸群體高7.09%。整體來看3個群體分布情況較為相似，均為正態分布。其中“南太湖2號”有56.20%個體分布在>95～105 mm之間，而>85～95、>105～115 mm分別為18.00%、23.40%。有87.80%的孟加拉群體分布在>85～105 mm區間內。89.50%的緬甸群體分布在>85～105 mm之間(圖4)。

2.4.3 體質量/體長 3個群體的雄體質量/體長平均值分別為0.311、0.350、0.281，中位數分別為0.293、0.326、0.277。主要分布在>0.2～0.3、>0.3～0.4和>0.4～0.5等3個區間，其中，“南太湖2號”在>0.3～0.4區間內的分布最多，在>0.2～0.3 和>0.4～0.5區間內的個體所占比例較為相似；孟加拉和緬甸群體的體質量/體長分布趨勢為先增加后減少(圖5)。雌蝦體質量/體長平均值分別為0.245、0.254和0.227，中位數為0.246、0.245和0.227。在3個區間內分布較為相似，在>0.2～0.3區間3個群體的個體所占比重超過80%，而“南太湖2號”還有16.10%處于>0.3～0.4區間中(圖6)。

2.4.4 雌蝦頭胸甲長/體長 3個群體的雌蝦頭胸甲長/體長平均值分別為0.324、0.332、0.329，中位數分別為0.327、0.332、0.329?！澳咸?號”的頭胸甲長/體長較高，其內部容積也相應較大。3個群體分布較為相似，在>0.30～0.35 區間均分布90%以上(圖7)。

2.4.5 雌蝦體高/體長 3個群體的雌蝦體高/體長平均值分別為0.215、0.242、0.207，中位數分別為0.215、0.232和0.205。三者的體高/體長主要集中在>0.20～0.25區間內，且“南太湖2號”比例高達92.80%(圖8)。

2.2.6 雌蝦尾扇長/體長 3個群體的雌蝦尾扇長/體長平均值分別為0.171、0.164、0.176，中位數分別0.171、0.164、0.171；較為集中地分布在>0.150～0.175和>0.175～0.200 區間內。值得注意的是，“南太湖2號”有9.90%的個體處于0.15以下，和其他2個群體有所區別(圖9)。

3 結論與討論

本研究從形態學角度，采用主成分分析、判別分析、一元方差分析3種方法分析羅氏沼蝦的體質量、全長、第二步足長、頭胸甲長、頭胸甲寬、頭胸甲高、體長、體寬、體高、尾扇長和眼徑等11個形態參數和它們之間的比例。采用主成分分析、判別分析、方差分析這3種方法從不同角度研究3個不同種群(群體)間的形態學差異。結果表明， 體質量、體長、頭胸甲長、尾扇長、體高等參數以及它們的比值在不同群體間對不同群體的表型特征影響較大，而第二步足長、頭胸甲寬、頭胸甲高、體寬、眼徑等參數影響較小。

主成分分析結果表明，在3個群體雄蝦的11個形態參數中全長、頭胸甲長、頭胸甲寬、頭胸甲高、體寬和體高是存在變動最大的幾個指標，并且在雄蝦中存在顯著性差異(P<0.05)，說明這3個養殖群體的形態特征呈現一定的差異。統計結果顯示，無論雌雄蝦，“南太湖2號”的起始規格均大于其他2個群體，在大規格的區間中，該群體蝦占較大比例，無論是平均值還是中位數，3個群體雄蝦的個體差異均大于雌蝦。相比另外2個群體，“南太湖2號”在體長指標上分布較為均勻，95%雄蝦較為均勻的分布在3個區間內，其他2個群體存在較多的小規格個體，且孟加拉群體115 mm以上的個體也明顯偏少。與體質量的分布情況相似，在體質量/體長指標上“南太湖2號”雌雄蝦均顯示出了較高的水平，這與該蝦有較高的起始水平有直接關系。可以看到，在體質量和體長2方面，平均數差異整體大于中位數，這有力的表明“南太湖2號”體質量分布較為集中，且大多數個體的體質量較大。此外，本研究中3個群體的雄蝦普遍存在第二步足缺失或再生的情況，可能會影響各群體間體質量差異的比較結果。體質量與體長在“南太湖2號”選育指數中占最大的權重，而且該群體是9代連續定向選育的結果。因此，定向選育是“南太湖2號”規格較大且整齊的主要原因，這與我國對蝦的研究結果[25-26，29-31]較為一致。而較大的個體使得“南太湖2號”可能有更好的攝食能力。

一元方差分析結果表明，在4個比值參數中雌、雄蝦在一些參數上存在較大的區別。3個群體的雄蝦僅在體質量/體長有極顯著差異，這與主成分分析得到的結果一致，其他各形態參數均未出現顯著差異；但雌蝦中頭胸甲長/體長存在顯著差異，體質量/體長、體高/體長、尾扇長/體長差異極顯著。在形態上雌體比雄體的差異明顯，雄體差異表現得不明顯。這種與性別高度相關的性狀可能與伴性遺傳有關。性染色體上的基因平衡須要在理想的沒有干擾的環境中經過多代隨機交配才能達到[31-32]，而一般在人工養殖與選育過程中，存在強烈的人工選育干擾，尚有一定的環境等因素干擾。因此，要確定這種差異的來源是自然選擇的結果還是人工養殖與選育的結果須要對純種沒有經過人工干擾的野生群體進行對照研究才能確認。但羅氏沼蝦為國外引進群體，國內的群體均經過一定的人工選育，而國外的純野生群體雖然存在，但確認該群體是否與人工養殖群體發生過基因交流，存在一定困難。該問題的解決可能需要不同地區與研究領域的合作研究。

值得注意的是，尾扇長/體長指標與其他指標結果相反，“南太湖2號”的平均值和中位數均較小，且主要分布在中低數值區間。而該項指標與活動能力有直接關系，該指標較低可能與在選育中較多注重生長性能而忽略活動能力有關，或者該指標與生長指標存在負相關關系。就其整體表觀特征來看，“南太湖2號”起捕規格較大，且較為整齊，雄蝦個體較為粗壯，雌蝦頭部較大，身體較為粗短。未獲得較小個體除與該蝦整體規格較為整齊和較好的生長性能[31]有關之外，可能與取樣數量較少及取樣方式有關，存在未獲取池塘底部蝦的可能。

整體判別分析的判別準確率為50.0%～88.2%。其中，緬甸種群和“南太湖2號”的判別準確率偏低。在一定程度上說明這2個種群的形態差異較小，一個種群的個體很容易被誤判為另一個種群的個體。這可能是由南太湖2號以緬甸種群作為親本，兩者的表型性狀較為相似造成。在形態上雌體比雄體的判別準確率高，與方差分析結果較一致，可能是因為雌、雄蝦差異可能是伴性遺傳所導致的[31-33]。判別分析是一種實用性很強的方法。在北方須鰍種群判別中，其綜合判別準確率為87%[34]；魴的地理種群綜合判別準確率為 99.3%[35]；三角帆蚌的形態判別準確率為81.73%[36]；羅氏沼蝦雌蝦綜合判別準確率為71.2%，雄蝦綜合判別準確率為54.6%，兩者綜合判別準確率明顯低于上述判別準確率。造成上述結果可能的原因有：首先由于緬甸野生群體曾經作為親本引入“南太湖2號”的選育過程，兩者在形態上會比較相近；其次，由于蚌和魴等個體較大，殼硬，測量誤差小，而蝦個體較小，且在測量過程中頭胸部及腹部有不同程度彎曲，導致某些參數測量誤差增大，判別準確率下降。此外，由于羅氏沼蝦有一定的攻擊性，在養殖過程中存在第二步足缺失或再生的現象，這一現象在雄蝦中較為普遍，在一定程度上造成了參數測量誤差。

綜上所述，“南太湖2號”群體與羅氏沼蝦遺傳育種基地養殖保存的緬甸群體和孟加拉群體在形態特征上有一定差異，主要表現在雄蝦與體質量相關的全長、頭胸甲長、頭胸甲寬、頭胸甲高、體寬和體高等參數，以及雌蝦的頭胸甲長/體長、體質量/體長、體高/體長、尾扇長/體長這幾個參數上。這種差異是否也存在于緬甸群體和孟加拉群體這2個地理群體須要進一步的研究確認。緬甸群體和孟加拉群體引進保存群體中較小個體是由環境與人為干擾造成的還是來源于遺傳基因層面的差異，也須要進一步的研究。根據生產經驗，筆者認為野生群體的差異主要來源是自然選擇。整體上“南太湖2號”規格較大，且整齊，雄蝦尤為明顯；雌蝦具有較大的頭胸甲，較高的體高和較小尾扇。較大的規格是定向選育的結果，其他各個外形特征的起因須要進一步的研究。