東海中南部日本鯖種群分析

劉尊雷，馬春艷，嚴利平，劉 勇，李圣法，李建生，張 輝

（中國水產科學研究院東海水產研究所，農業部東海與遠洋漁業資源開發利用重點實驗室，上海 200090）

日本鯖（Scomber japonicus）屬大洋暖水性中上層魚類，廣泛分布于西北太平洋沿岸海域，是我國東、黃海中上層最重要的漁業資源之一，主要由中國、日本、韓國等國家捕撈利用［1］。我國主要的捕撈方式為20世紀70年代發展起來的國有機輪燈光圍網作業、群眾機帆船燈光圍網，還有少量的拖網兼捕作業［2］。隨著捕撈規模不斷增加和作業漁場的拓展，至21世紀初，我國東海區日本鯖的產量在20×104t左右波動，黃海區的日本鯖產量也從20世紀80年代的3×104t左右，提高到本世紀初的（11～12）×104t水平，已成為主要的經濟魚種之一，在我國的海洋漁業中占有重要的地位［3］。

種群是物種存在、生物遺傳、進化、種間關系的基本單元，是生物群落和生態系統的基本結構單元，同時也是資源開發利用和管理的具體對象［4］，種群鑒定的研究目的在于獲取管理單元，借此減少評估模型中的不確定性和改善資源的管理現狀［5］。只有在正確區分種群的基礎上，了解魚類種群結構才能為魚類資源的合理利用和管理提供科學依據［4］。就東黃海的日本鯖種群鑒定和劃分而言，中國和日本學者曾在20世紀50年代和70年代通過大量的標志放流并結合漁業調查數據研判了日本鯖的種群結構［6－8］，認為分布于東海海域的日本鯖存在一個種群（東海群系）和兩個種群（東海西部種群和五島西部種群）的不同觀點［9］。至21世紀，一些研究者基于前人研究結果，利用現代研究方法進行了相關驗證［10－12］，初步支持東、黃海的日本鯖存在東海西部和五島西部的兩個種群的觀點［12］。隨著2000年6月1日《中日漁業協定》的正式生效，中日漁業協定暫定措施水域重要漁業資源的配額分配等問題漸受關注，日本鯖作為該區域內的主要洄游分布種尤其受到高度重視。同時，日本大型燈光圍網常年在東海東南部200 m等深線附近海域圍捕中上層魚類，而我國自1998年始大型圍網逐年加強了對東海中南部海域的日本鯖利用，產量已超過黃海中南部［3］，在該海域日本鯖的漁業優勢日漸突出。鑒于上述原因，本研究主要針對包含中日暫定措施水域在內的東海中南部日本鯖進行區域性的種群判別，旨在為該海域日本鯖資源評價和管理提供科學依據。

1 材料與方法

研究樣本取自2012－2016年2－5月東海中南部（26°15′～29°15′N、122°45′～126°45′E）大中型圍網捕獲的日本鯖，樣本采集點共11個，其中，采集點③～⑩及※分布于中日漁業協定暫定措施水域的南部區域，采集點①和②分布于中日漁業協定暫定措施水域以南鄰近區域（圖1），計15批次，每批次的樣本量在30～50尾，合計544尾，其體長范圍為235～375 mm，性腺成熟度為Ⅲ～Ⅵ期。

圖1 2012－2016年2－5月日本鯖樣本采樣點分布Fig．1 Sampling stations of Scomber japonicus during February-M ay 2012－2016

1．1 外部形態

外部形態分計數和度量兩類性狀，共分析10個采樣點計14個批次。計數性狀包括鰓耙數、胸鰭數、第一背鰭數、第二背鰭數和臀鰭數5個指標；度量性狀選取10個定位點，對每尾樣品測定包含一個叉長數據和20個框架數據［9］，利用相對生長測定法（allometric method）對每個樣品的原始框架數據進行標準化。相對生長測定法公式如下：

式中：Ladj為標準化后的框架值；L為原始框架數據；Fs為樣本組的平均叉長；F0為每個樣本的叉長，b為每個樣本的log L對log F0的斜率。

利用典型對應分析法（canonical correspondence analysis，CCA）解析采樣點之間群體計數性狀的相關性，利用冗余分析法（redundancy analysis，RDA）解析采樣點之間群體度量性狀的相關性，上述方法中均以采樣點為解釋變量，并使用置換檢驗（permutation test）反復審定“所有采樣點之間群體性狀沒有任何差異”這一虛假設。統計分析使用R語言（3．01版本）的 vegan包（2．2－1版本）。

1．2 分子遺傳學

采用DNA分子標記共分析8個采樣點9個批次的樣品，對每采樣點取20～30尾日本鯖尾部肌肉（100 mg·尾－1），按 SAMBROOK等［13］方法提取基因組DNA，mtDNA Cytb基因使用通用引物 L14724（5′-GAC TTG AAA AAC CAC CGT TG-3′）和 H15915（5′-CTC CGA TCT CCG GAT TAC AAG AC-3′）擴增而獲得。PCR產物用UNIQ-10（上海生工）柱式純化試劑盒純化，純化產物在ABI3130型自動測序儀上進行測序。

利用Clustal X（1．83）對測序結果進行對位排列，并輔以人工校正。計算群體內和群體間的遺傳距離，使用Median-joining法構建單倍型之間的網絡關系圖，另外還利用分子方差分析（AMOVA）來評估群體間遺傳變異。以上分析均在 MEGA 3．1、Arlequin 3．11、DnaSP 4．0、Network 4．1．0．7軟件上進行。

2 結果與分析

2．1 外部形態分析

置換檢驗結果顯示，采樣點之間群體的計數性狀和度量性狀均存在差異（P＜0．05）。在計數性狀上沒有發現相關性高的群體組別（圖2），同時在計量形態上也不存在相關性高的群體組別（圖3），表明中日暫定措施水域南部區域及其以南鄰近區域采樣點間日本鯖樣本組別的形態特征差異大，顯分散的狀態，無法判斷種群屬性。

2．2 分子遺傳學分析

基于Cytb基因序列的遺傳距離顯示，日本鯖各單倍型間的遺傳距離在0．1%～0．5%，平均遺傳距離為0．3%，群體間的遺傳距離0．1% （表1）。SHAKLEE綜合已發表的資料［14］，提出魚類在屬、種和種群三級水平上的遺傳距離D值分別為0．90、0．30及 0．05的分類依據，并根據BILLINGTON等［15］認為種內遺傳分化應該小于10%的標準，因此認為本研究9個點的樣本群體間遺傳變異較小。

圖2 采樣點之間樣本計數性狀的相關性圖Fig．2 Correlation of catch count traits between sam p le points

圖3 采樣點之間樣本度量性狀的相關性圖Fig．3 Correlation of catch measurement characters between samp le points

從日本鯖Ctyb單倍型網狀親緣關系圖來研究其單倍型序列遺傳結構與樣本采集地之間的關系顯示（圖4），所有的Cytb單倍型成星狀分布，H2為中心單倍型，為9群體106個個體共享，單倍型H3與H2相連，為9群體38個個體共享，H1單倍型為5群體共享單倍型，Cytb單倍型序列并沒有以采樣地形成各自的分支，網絡圖表明群體間無明顯的分化。

對Cytb數據進行AMOVA分析發現，本次分析的9個采樣點的日本鯖變異主要來自于群體內，占總變異的97．41%，群體間的變異較小，固定系數為0．025 9（表2），表明群體為隨機交配。

圖4 基于日本鯖線粒體Cytb基因變異的29個單倍型的網絡關系圖Fig．4 Network diagram of 29 hap lotypes ofm itochondrial based on Cytb genemutation of Scomber japonicus

綜合Cytb序列變異得到的遺傳距離、網絡關系圖及群體AMOVA分析結果，可認為所研究的各采樣點的日本鯖無明顯遺傳分化，初步判定為同一種群。

表1 基于日本鯖線粒體Cytb基因序列的各群體遺傳距離Tab．1 Genetic distance of Scomber japonicus based on m itochondrial Cytb gene sequences

表2 基于日本鯖線粒體Cytb基因序列的AMOVATab．2 AMOVA of Scomber japonicus popu lation based on m tDNA Cytb gene sequences

3 討論

3．1 關于東黃海日本鯖種群的假說

鄧景耀等［6］將東黃海的日本鯖劃分為東海西部種群、五島西部種群和閩南-粵東地方種群。然而，丁仁福等［7］將五島西部群和東海西部群歸為東海群系，這一劃分與佐美修造［16］將分布于東海不同越冬場日本鯖魚群作為一個種群-對馬暖流群系（中國稱謂的東海群系）的觀點一致。但是，日本學者［8］將分布于東海中部以北至山陰海域的日本鯖劃分為九州西部群系；將在東海南部產卵、夏季到達東海北部及黃海、冬季洄游至東海南部的日本鯖劃分為東海西部群系。

日本學者［8］研究表明，分布于日本海西部和東海的日本鯖在計數性狀和度量性狀上存在地理性變異情況，并將它作為證明多個種群存在的一個證據。劉楚珠等［11］運用形態框架法，發現在東海、黃海的各個漁場捕獲的日本鯖繁殖群體都表現出不同的形態特征，使用該方法不能確定東海僅存在一個種群。由此可見，在以往的東黃海日本鯖種群研究中，運用外部形態學鑒定方法的研究結果支持標志放流及漁業調查資料分析存在多個種群的觀點。

本研究中形態學方法的結果顯示，取自范圍相對狹窄的中日暫定措施水域南部區域及其以南相鄰區域的采樣點間的日本鯖產卵群體表現出各異的形態特征，沒有觀察到性狀類似的群體組別，呈現分散的狀態，這與劉楚珠等［11］的研究結果類似。然而，本研究中分子遺傳學結果表明研究區域內的日本鯖產卵群體在遺傳上沒有檢測出差別，可判別屬于同一種群。日本研究者①福若雅章，由上龍嗣，大下誠二。日中暫定措置水域中心をとする東シナ海のマバ系群に関する共同研究。日本西海區水產研究所，2017年。在2012年2－6月采集了分布于東海南部至對馬海峽沿黑潮暖流區洄游的日本鯖繁殖群體的種群判別研究中，利用外部形態方法無法判別種群屬性，而利用DNA方法可判別為一個種群，這與本研究的結果是一致的。依據中國和日本在取樣區域的部分重迭性和DNA方法的分析結果，推斷東海海域的日本鯖為一個種群。

3．2 外部形態特征無法判別東海中南部日本鯖種群的解釋

中國學者［17］綜合相關研究認為，分布于東海中南部的日本鯖沿西北偏北向進入閩東、浙江近海進行生殖洄游，而日本研究者［18］認為，該海域的日本鯖以東北向作生殖和索餌洄游，可抵達對馬海峽，以及產卵場可分為浙江近海、東海外海、九州西部和濟州島近岸。而從本研究2－5月采自東海中南部日本鯖樣本性腺發育程度看，1齡及以上個體多數已達3～5期，部分正在產卵或已產完，說明該區域也是產卵場。基于上述日本鯖生殖洄游分布的認知，分布于東海中南部的日本鯖可能是分2股作生殖洄游的，一股朝西北偏北方向沿中國近海生殖洄游；另一股朝東北偏北方向沿東海外海生殖洄游。從漁場和海洋流系配置看，向閩東、浙江近海產卵洄游的群體主要受臺灣暖流和閩、浙江沿岸流所控制，而另一股產卵洄游的群體主要受黑潮暖流所控制。因受棲息環境影響，東海分布的日本鯖群體有可能來源于不同發育環境，因此推測不同產卵場的日本鯖幼魚在外部形態特征上存在差異。

基于東黃海日本鯖越冬結束后，每年春季始于東海中南部生殖洄游的模式［8，17－18］，可認為本研究采集于東海中南部海域的日本鯖樣本來自于不同產卵場個體的混棲群體，這些樣本因在外部形態上存在差異，干擾了形態性狀特征矢量值，或許是利用形態特征無法判斷種群屬性的原因。

綜上，基于分子遺傳學證據，并且考慮東海中南部漁場的連續性、產卵場位置相近等情況，筆者認為包含中日漁業協定暫定措施水域在內的東海中南部區域的日本鯖群體可視為同一個單元。本研究可作為東海海域日本鯖為一個種群的新證據，佐證丁仁福等［7］和佐美修造［16］提出的東海存在一個種群的觀點。

此外，應研究東海中南部日本鯖向近海或向外海生殖洄游時其數量多寡的決定因素及量化模型和魚卵輸送模式，并結合中日圍網漁業在東海中南部捕撈日本鯖漁場差異性，對日本鯖資源可分為中日2個獨立的評估管理單元，或許更適合于東海中南部日本鯖漁業管理現實。