嫰江雷氏七鰓鰻的形態性狀對體質量的相關性及雌雄形態性狀差異分析

馬慶華 ，李軍 ,3，徐磊 ，劉懷秀 ，劉欣 ，逄越 ，韓英倫 ，李慶偉

（1.遼寧師范大學生命科學學院，遼寧 大連 116081；2.遼寧師范大學七鰓鰻研究中心，遼寧 大連 116081；3.遼寧省淡水水產科學研究院，遼寧省水生動物病害防治重點實驗室，遼寧 遼陽 111000）

七鰓鰻是現存最古老的無頜類脊椎動物之一，具有活化石之稱[1]，在脊椎動物演化史上具有重要的地位[2]，是研究脊椎動物起源和發育的模式生物[3,4,5]。我國有七鰓鰻1屬3種，其中雷氏七鰓鰻（Lampetra reissneri Dybowski，1869）隸屬于圓口綱 Cyclostomata七鰓鰻目Petromyzoniformes七鰓鰻科Petromyzonidae，七鰓鰻屬（Lampetra Gray，1851）。實現人工增養殖是模式動物所必備的條件之一，七鰓鰻親魚的選育是人工增養殖的重要內容和基礎。

體質量是水產動物定向選育的重要指標之一，而體質量與形態性狀存在直接或間接的關系。利用體質量和形態性狀的相關性進行間接選育，分析形態性狀對體質量的關系，量化相關性，能有效地提高育種效果[6]。在魚類中，如小黃魚Pseudosciaena polyactis[7]、花鱸 Lateolabrax maculatus[8]、半滑舌鰨Cynoglossus semilaevis[9]、銀鮭 Oncorhynchus kisutch[10]；在節肢動物中，如日本沼蝦Macrobrachium nipponense[11]、日本囊對蝦 Marsupenaeus japnicus[12]、中國明對蝦Fenneropenaeus chinensis[13]、凡納對蝦penaeus vannamei[14]，以及在軟體動物中的毛蚶Scapharca subcrenata Lischke[15]、中國蛤蜊 Mactra chinensis Philipi[16]、合浦珠母貝 Pinctada fucata[17]、櫛孔扇貝Chlamys farreri[18]等都存在形態性狀與體質量性狀間的相關關系。形態性狀研究不僅為品種的選育提供評價指標，還為分類和品種的純度[19]提供參考依據。許多水生動物雌雄個體形態性狀存在明顯的形態差異，如沙塘鱧Odontobutis potamophila[20]、大黃魚Larimichthys crocea[21]、翹嘴鱖Siniperca chuatsi[22]等。分析雌雄群體形態性狀對體質量的影響，即對選育中雌雄鑒別具有應用價值，也對動物形態性狀研究提供參考。

本研究應用相關分析、通徑分析和回歸分析方法研究雷氏七鰓鰻的形態性狀對體質量的相關性，確定影響七鰓鰻體質量的主要形態性狀及雌雄個體間形態性狀差異，建立體質量和主要形態性狀的多元回歸方程，以期為雷氏七鰓鰻的選育和形態學研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

2017年4月在嫩江采捕雷氏七鰓鰻成體313尾，用于群體形態性狀與體質量的分析；根據第二性征辨別雄性和雌性，選取182尾雄魚、131尾雌魚，用于雌雄群體形態性狀與體質量的分析。

1.2 方法

參照解玉浩等[23]和Renaud[24]方法，測量雷氏七鰓鰻各形態性狀：全長（X1）、尾長（X2）、頭長（X3）、吻長（X4）、口長（X5）、眼徑（X6）、眼后頭長（X7）、背鰭前長（X8）、鰓長（X9）、眼鰓間距（X10）和泄殖孔長（X11）11項形態性狀指標，精確到0.1cm（圖1）；將表面水分擦干后，用電子天平稱量體質量（精確到0.01g）。測量前使用1mg/L MS-222麻醉七鰓鰻，測量后將七鰓鰻放回養殖箱中。

1.3 數據分析

運用Excel 2007對雷氏七鰓鰻的形態性狀進行描述統計分析，計算表型參數和偏度值；運用Kolmogorov-Smirnov方法檢驗雷氏七鰓鰻體質量的正態分布，選擇服從正態分布的形態性狀進行表型相關分析，在表型相關分析基礎上，剖析各性狀分別對體質量的直接和間接影響，求得決定系數；運用SPSS 19.0軟件進行逐步多元線性分析，使用偏回歸系數檢驗剔除不顯著的性狀，建立主要形態性狀對體質量的多元回歸方程。

圖1 雷氏七鰓鰻雄性（A）和雌性（B）形態性狀指標Fig.1 Morphological character indices of adult Asiatic brook lamprey Lampetra reissneri（A,male and B,female）,showing various body measurements

用通徑系數（Py,x）表示相關變量因果關系的統計量，是標準化的回歸數，也稱作通徑權重。

相關系數（R2）是反映兩個變量之間相關程度的統計指標，相關系數采用積差方法計算，以兩個變量與各自平均值的離差為基礎，用兩個離差相乘來反映兩個變量之間的相關程度。

文中所用的計算公式如下：

Person相關系數

通徑系數和決定系數

2 結果與分析

2.1 數量性狀的表型參數

測量雷氏七鰓鰻整個群體及雄、雌性群體的體質量和形態性狀，計算表型參數。由表1可知，全部群體、雄性和雌性群體的偏度均接近0。在體質量和形態性狀的變異系數中，體質量的變異系數最大，其中全部群體體質量的變異系數為17.19%，雄性的變異系數為15.12%，雌性的變異系數為18.67%。

2.2 體質量的正態性檢驗

Kolmogorov-Smirnov卡方檢驗表明，雷氏七鰓鰻整個群體及雄、雌性群體體質量顯著水平分別為0.121＞0.05（圖 2-A）、0.261＞0.05（圖 2-B）和0.316＞0.05（圖2-C），表明雷氏七鰓鰻整個群體及雄、雌性群體的體質量總體分布無顯著差異，服從正態分布，可以進行回歸分析。

圖2 雷氏七鰓鰻體質量正態分布Fig.2 Normal distribution of body weight in Asiatic brook lamprey Lampetra reissneri

表1 雷氏七鰓鰻形態性狀表型參數Tab.1 Phenotypic parameters of various traits for Asiatic brook lamprey Lampetra reissneri

2.3 數量性狀間的相關系數

雷氏七鰓鰻整個群體及雄性群體和雌性群體各性狀間的表型相關系數見表2。全部群體中體質量與其各形態性狀呈正相關，且均達到極顯著水平（P＜0.01），說明全部群體的體質量與其各個形態性狀間呈強相關，各個形態性狀與體質量的相關系數從小到大依次為:眼徑、泄殖孔長、口長、吻長、眼鰓間距、頭長、鰓長、尾長、眼后頭長、背鰭前長和全長。其余各形態性狀間呈正相關（P＜0.05），吻長和口長的相關系數最大，為 0.997（P＜0.01）；眼徑和眼鰓間距的相關系數最小，為 0.083（P＜0.05）。

雷氏七鰓鰻雄性群體的體質量與全長、尾長、頭長、吻長、口長、眼后頭長、背鰭前長、鰓長、眼鰓間距和泄殖孔長呈正相關（P＜0.01），說明呈強相關，各形態性狀與體質量的相關系數從小到大依次為：眼徑、泄殖孔長、口長、吻長、眼鰓間距、鰓長、尾長、眼后頭長、頭長、背鰭前長和全長。其余各形態性狀間，全長、尾長、背鰭前長和泄殖孔長與眼徑無相關性（P＞0.05），其他各形態性狀呈正相關（P＜0.05）：吻長和口長的相關系數最大，為 0.999（P＜0.01）；眼徑和尾長的相關系數最小，為0.060（P＞0.05）。

雷氏七鰓鰻雌性群體的體質量與其各形態性狀呈正相關，且均已達到極顯著水平（P＜0.01），說明呈現強相關，各形態性狀與體質量的相關系數從小到大依次為：眼徑、泄殖孔長、口長、吻長、眼鰓間距、頭長、鰓長、眼后頭長、尾長、背鰭前長和全長。其余各形態性狀間，吻長和泄殖孔長、眼徑和眼鰓間距以及眼鰓間距和泄殖孔長無相關性（P＞0.05），其他各形態性狀呈正相關（P＜0.05），其中吻長和口長的相關系數最大，為 0.995（P＜0.01）；眼徑和眼鰓間距的相關系數最小，為 0.019（P＞0.05）。

表2 雷氏七鰓鰻體質量和各形態性狀間的相關系數Tab.2 The correlation coefficients between body weight and morphometric traits in Asiatic brook lamprey Lampetra reissneri

2.4 全長、頭長和泄殖孔長對體質量的通徑系數

雷氏七鰓鰻整個群體及雄、雌群體的形態性狀與體質量的通徑分析結果見表3。經偏回歸系數檢驗，整個群體的全長、頭長和泄殖孔長與體質量呈極顯著水平，均與體質量呈正相關，保留全長、頭長和泄殖孔長這3個變量；雄性群體的全長和泄殖孔長與體質量的關系呈極顯著水平，均與體質量呈正相關，保留全長和泄殖孔長這2個變量；雌性群體的全長和頭長與體質量的關系呈極顯著水平，均與體質量呈正相關，保留全長和頭長這2個變量。

通徑分析表明，在各個形態性狀和體質量的直接作用中，雷氏七鰓鰻整個群體的全長對體質量的直接影響最大，其次為頭長，泄殖孔長對體質量的直接作用最??；雄性群體的全長對體質量的影響最大，其次為泄殖孔長；雌性群體的全長對體質量的影響最大，其次為頭長。在各個形態性狀與體質量的間接作用中，整個群體的頭長對體質量的變化影響最大，其次為泄殖孔長，全長對體質量的間接作用最小；雄性群體的泄殖孔長對體質量的間接影響大于全長；雌性群體的頭長對體質量的間接影響大于全長。整個群體的全長對體質量的直接作用大于間接作用，而頭長和泄殖孔長對體質量的間接作用大于直接作用；雄性群體的全長對體質量的直接作用大于間接作用，而泄殖孔長對體質量的間接作用大于直接作用；雌性群體的全長對體質量的直接作用大于間接作用，而頭長對體質量的間接作用大于直接作用。

2.5 全長、頭長和泄殖孔長對體質量的決定程度分析

雷氏七鰓鰻整個群體及雄、雌性群體的全長、頭長和泄殖孔長對體質量的決定程度分析結果見表4。由表4可知，整個群體以及雄、雌性群體的形態性狀單獨決定系數和兩兩共同決定系數的總和分別為0.8662、0.8544和0.8788。整個群體各形態性狀對體質量的決定系數由大到小為：全長＞頭長＞泄殖孔長；雄性群體各形態性狀對體質量的決定系數為：全長＞泄殖孔長；雌性群體各形態性狀對體質量的決定系數為：全長＞頭長。分析整個群體及雄、雌性群體各個形態性狀對體質量的決定系數發現，整個群體的全長對體質量的決定系數最大，為0.6512；與雷氏七鰓鰻整個群體相同，雄、雌性群體的全長對體質量的決定系數最大，分別為0.8154、0.6288。在兩個形態性狀對體質量的決定作用中，整個群體的全長和頭長對體質量的決定系數最大，為0.1609；雄性群體的全長和泄殖孔長對體質量的決定系數為0.0344；雌性群體的全長和頭長對體質量的決定系數為0.2069。

表3 雷氏七鰓鰻性狀對體質量的作用Tab.3 The effects of morphometric traits on body weight of Asiatic brook lamprey Lampetra reissneri

表4 雷氏七鰓鰻形態性狀對體質量的決定系數Tab.4 The determinant coefficients of morphometric traits on body weight in Asiatic brook lamprey Lampetra reissneri

2.6 復相關分析和回歸分析

雷氏七鰓鰻復相關分析和回歸分析結果見表5和表6。結果表明，整個群體的全長、頭長、泄殖孔長對體質量的復相關系數為0.930，相關指數為0.865，校正相關系數為0.864，誤差概率為0.010，達到顯著水平（P＜0.05），說明全長、頭長、泄殖孔長是影響整個群體體質量的主要形態性狀；雄性群體的全長和泄殖孔長對體質量的復相關系數為0.924，相關指數為0.854，校正相關系數為0.853，誤差概率為 0.023，達到顯著水平（P＜0.05），說明全長和泄殖孔長是影響雄性群體體質量的主要形態性狀；雌性群體的全長和頭長對體質量的復相關系數為0.937，相關指數為0.878，校正相關系數為0.876，誤差概率為 0.000，達到極顯著水平（P＜0.01），說明全長和泄殖孔長是影響雌性群體體質量的主要形態性狀。

依據自變量對體質量的貢獻率以及標準偏回歸系數的顯著性分析，通過逐步多元回歸分析，整個群體的尾長、吻長、口長、眼徑、背鰭前長、眼后頭長、鰓長和眼鰓間距等8個性狀對體質量的偏回歸系數不顯著，逐步剔除上述8個相關系數較小的性狀；雄性群體的尾長、吻長、口長、眼徑、背鰭前長、眼后頭長、鰓長、眼鰓間距和頭長等9個性狀對體質量的偏回歸系數不顯著，逐步剔除上述9個相關系數較小的性狀；雌性群體的尾長、吻長、口長、眼徑、背鰭前長、眼后頭長、鰓長、眼鰓間距和泄殖孔長等9個性狀對體質量的偏回歸系數不顯著，逐步剔除上述9個相關系數較小的性狀，結果見表5和表6。

表5 雷氏七鰓鰻主要形態性狀與體質量的復相關分析Tab.5 The multiple-correlation coefficients of morphometric traits on body weight in Asiatic brook lamprey Lampetra reissneri

表6 多元回歸方程的方差分析表Tab.6 Variance analysis of multiple regression equations

2.7 建立形態性狀對體質量的多元回歸方程

雷氏七鰓鰻整個群體的各個形態性狀與體質量的相關系數差異均已達到極顯著水平，應用通徑分析和逐步分析，剔除性狀中與體質量相關性不顯著的形態性狀（包括尾長、吻長、口長、眼徑、背鰭前長、眼后頭長、鰓長和眼鰓間距），保留呈顯著水平的性狀（全長、頭長和泄殖孔長），確定以全長、頭長和泄殖孔長為自變量，體質量為因變量，建立多元回歸方程：Y=0.804X1+0.808X3+1.905X11-9.176。

應用通徑分析和逐步分析，剔除雷氏七鰓鰻雄性群體各個性狀中與體質量相關性不顯著的形態性狀（包括尾長、吻長、口長、眼徑、背鰭前長、眼后頭長、鰓長、眼鰓間距和頭長），保留呈顯著水平的性狀（全長和泄殖孔長），確定以全長和泄殖孔長為自變量，體質量為因變量，建立多元回歸方程：Y=0.837X1+2.13X11-7.308。

應用通徑分析和逐步分析，剔除雷氏七鰓鰻雌性群體各個性狀中與體質量相關性不顯著的形態性狀（包括尾長、吻長、口長、眼徑、背鰭前長、眼后頭長、鰓長、眼鰓間距和泄殖孔長），保留呈顯著水平的性狀（全長和頭長），確定以全長和頭長為自變量，體質量為因變量，建立多元回歸方程：Y=0.838X1+1.21X3-10.298。

經多元回歸關系和偏回歸系數的顯著性檢驗（表7），3個雷氏七鰓鰻群體的回歸常數和標準偏回歸系數均已達到極顯著水平（P＜0.01）。經共線性診斷分析，當變量的方差膨脹因子小于10時，則說明各變量之間存在共線性的可能性很小，雷氏七鰓鰻整個群體的回歸方程的全長、頭長和泄殖孔長的方差膨脹因子分別為1.994、1.999和1.088；雄性群體的回歸方程的全長和泄殖孔長的方差膨脹因子分別為1.085和1.085；雌性群體的回歸方程的全長和泄殖孔長的方差膨脹因子分別為1.745和1.745。經回歸預測，估計值與實際值差異不顯著。

表7 偏回歸系數和回歸常數的顯著檢驗表Tab.7 The significant Test of partial regressions and constants

3 討論

3.1 雷氏七鰓鰻的整個群體形態性狀對體質量的變異系數、相關分析和通徑分析

變異系數受平均值和標準差的影響，能反映數據的離散程度。對雷氏七鰓鰻整個群體的形態性狀的描述統計分析得出，雷氏七鰓鰻整個群體的體質量變異系數小于日本七鰓鰻Lampetra japonica和東北七鰓鰻Lampetra morii[25]，這說明雷氏七鰓鰻的體質量變化范圍小于后二者，選擇潛力也較小。相關分析能揭示各個形態性狀之間關系強弱的程度。通過各形態性狀對體質量的相關性分析可知，全長是影響雷氏七鰓鰻體質量最主要的形態性狀，而眼徑的影響最小，這與東北七鰓鰻和日本七鰓鰻相同。通徑系數反映該形態性狀對體質量直接影響的程度。通徑分析結果表明，雷氏七鰓鰻整個群體的全長、頭長和泄殖孔長對其體質量均有直接影響。與雷氏七鰓鰻相同[25]，全長和頭長對東北七鰓鰻體質量也有直接影響；而日本七鰓鰻全長對體質量有直接影響[25]。進一步分析表明，全長對雷氏七鰓鰻整個群體的決定系數和體質量的影響大于東北七鰓鰻和日本七鰓鰻。

3.2 影響雷氏七鰓鰻整個群體體質量的主要形態性狀的確定

當各自變量對因變量的多元回歸方程中的決定系數R2≥0.85時，表明找到了影響因變量的自變量。本研究結果表明，雷氏七鰓鰻整個群體的決定系數為0.865，表明全長、頭長和泄殖孔長是影響雷氏七鰓鰻整個群體體質量的重要性狀。李軍等[25]用相關分析、通徑分析和回歸分析方法，研究東北七鰓鰻和日本七鰓鰻各形態性狀與體質量的關系，發現全長、頭長、眼徑和眼后頭長是影響東北七鰓鰻的體質量的主要形態形狀，全長、吻長和眼后頭長是影響日本七鰓鰻體質量的主要形態性狀。本研究中，全長是影響3種七鰓鰻體質量的重要形態性狀。泥鰍Misgurnus anguillicaudatus與七鰓鰻的體型相似，呈長筒圓形，尾部側扁[26]。張樊苗等[27]研究了一齡大鱗副泥鰍Paramisgurnus dabryanus形態性狀對體質量的影響，結果表明，體長和體厚是影響大鱗副泥鰍體質量的兩個指標。王磊等[28]研究了四月齡的泥鰍形態性狀對體質量的影響，結果表明，全長和頭長是影響其體質量最重要的兩個指標。形態性狀對體質量的影響可能與動物的體型有關，體型呈長圓筒狀，體長越長，幾何空間越大，則越有利于儲存脂肪等營養物質的累積[29]，提高生存率。

3.3 雷氏七鰓鰻雌雄個體的形態比較

許多種魚類的雌雄性個體間的體質量和形態特征存在著一定的差異。根據雌雄生長速度可大致分為3類：第一類雄性生長快于雌性[30]；第二類雌性生長快于雄性[21]；第三類雌雄間不存在明顯的快慢差異。通過對比雷氏七鰓鰻雌、雄個體的表型參數，發現雌、雄個體的體質量和全長的均值差異分別為0.35g和2.6mm，差異不顯著，說明雌雄個體間生長速度不存在顯著差異。這一結果與大鱗副泥鰍雌雄間生長關系相似[31]。對雌雄群體變異系數的分析發現，雌魚的變異系數大于雄魚，差值為3.15%，說明雷氏七鰓鰻雄性個體的體型比雌性個體更加整齊，變異范圍更小。

雷氏七鰓鰻雌雄群體各形態性狀對體質量的影響中，全長和泄殖孔長是影響雄性群體體質量的主要形態性狀，而全長和頭長是影響雌性群體體質量的主要形態性狀，其可能原因是在生殖期，雷氏七鰓鰻雌雄個體第二性征上有一定的差異[32]。