菲律賓蛤仔5個地理群體形態差異分析

祁劍飛，寧 岳，巫旗生，郭 香，鄭雅友，曾志南，江澤貴

(福建省水產研究所、福建省海洋生物增養殖與高值化利用重點實驗室，福建 廈門 361013)

菲律賓蛤仔(Ruditapesphilippinarum)是一種廣溫、廣鹽、廣分布的海洋經濟貝類，2017年全國蛤類產量達417.79萬噸，占全國海水養殖產量的20.88%[1]，其中菲律賓蛤仔產量超過300萬噸，是我國單品種養殖產量最高的海洋生物物種，其總產量在所有貝類物種中也居世界第二[2]。遍及全國沿海，特別是遼寧和山東的大規模菲律賓蛤仔養殖活動得益于福建省大規模的苗種供應[3]，據業內估計，其苗種產量占全國的90%以上。但是這種長期的異地苗種底播養殖方式會對當地野生種群的遺傳結構產生一定影響[4]。因此對菲律賓蛤仔野生種群資源的調查和評估很有必要，既有利于保護野生種群資源，也可為雜交育種提供參考。而外部形態差異則是不同野生地理群體基于形態測量學的判定條件。

關于菲律賓蛤仔遺傳差異的報道[5-9]較多，而關于其不同地理群體形態差異的研究，除鄒琰(2010)和牛泓博等(2015)分別研究了山東和遼寧沿海菲律賓蛤仔形態差異[10-11]外，鮮有報道。本研究測定了采自不同海域的5個菲律賓蛤仔野生群體的形態參數，分析了其形態差異，可為今后的種質資源保護和遺傳選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

樣品于2018年9—12月，采自海州(HZ: 37°59′26.7″N，125°44′45.8″E)、南浦(NP: 39°27′49.5″N，125°12′40.2″E )、萊州(LZ: 37°21′24.2″N，119°50′18.9″E)、莆田(PT: 25°10′29.3″N，119°15′43.8″E)和汕尾(SW: 22°40′31.7″N，115°28′17.2″E)自然海區。通過低溫保活分多批次運至廈門小嶝水產科技有限公司實驗基地，流水充氣暫養。樣本信息見表1。

表1 菲律賓蛤仔5個群體樣本信息Tab.1 Information of 5 populations of Manila clam

1.2 形態指標及測定

每個群體測定50個樣本，外部形態測量指標參考劉建勇等(2010)[12]，采用游標卡尺(精確到0.01 mm)測量了殼長(AB)、殼寬(GH)、殼高(OC)、韌帶長(OD)、楯面長(OE)、楯面寬(MN)、小月面長(OF)、前端到腹緣(BC)、后端到腹緣(AC)9個形態性狀(圖1)，共獲取了2 250個數據。

圖1 菲律賓蛤仔形態測量位點Fig.1 Landmark points for morphological measurement of Manila clam

1.3 數據分析

為消除不同群體規格大小對數據的影響，每個個體的數據除以殼長進行校正。應用SPSS 17.0以校正后的數據對5個群體形態差異進行單因素方差分析、聚類分析、主成分分析和判別分析。

1.3.1 單因素方差分析 采用Tukey s-b(K)法進行多重比較，并劃分出同類子集，其顯著性水平設置為0.05。

1.3.2 聚類分析 利用各參數校正值的均值，采用平方歐氏距離法進行系統聚類分析。

1.3.3 主成分分析 以校正后的8個參數值為變量，250個個體數據整體進行主成分分析，選取特征值大于1的主成分進行結果分析。

1.3.4 判別分析 采用逐步判別分析法，判別準確率公式如下：

P1=n/N×100

(1)

P2=n/Nd×100

(2)

式(1～3)中：P1、P2為判別準確率(%)，P為綜合判別率(%)，n為判別正確的菲律賓蛤仔數(個)，N為實測菲律賓蛤仔數(個)； Nd為判別菲律賓蛤仔數(個)； Ai為第i個群體判別正確的菲律賓蛤仔數(個)，Bi為第i個群體實際判別的菲律賓蛤仔數(個)，k為群體數(個)。

2 結果與討論

2.1 單因素方差分析

菲律賓蛤仔HZ組GH/AB、OC/AB、OD/AB和MN/AB顯著大于其他組(p<0.05，表2)，這表明HZ群體殼寬較厚，殼高較高，殼形接近球形，與其他組形態差異明顯。其他組之間各指標互有差異，整體殼形差別不明顯。

表2 菲律賓蛤仔5個群體形態的方差分析Tab.2 ANOVA analysis of morphological parameters on 5 populations of Manila clam

注：同列數據上標字母“a、b、c”完全不同表示有顯著差異(p<0.05)。

2.2 聚類分析

5個群體形態性狀的聚類分析(圖2)可以看出NP、LZ和PT等3組形態差異不大，而NP與LZ群體形態尤其接近；整體來看除HZ外的4組之間差異較小，而其整體與HZ差異很大，這說明HZ組形態與其它4組差異明顯。

2.3 主成分分析

按照特征值大于1，共提取2個主成分(表3)。主成分1解釋的總方差貢獻率為28.28%，主成分2為20.77%，累計貢獻率為49.05%，即2個主成分可解釋5個群體間形態差異的49.05%。在主成分1中GH/AB影響最大，其負荷值為0.802，其次為MN/AB，負荷值為0.751，這說明主成分1代表了“寬度”對殼型的影響；在主成分2中前端到BC/AB影響最大，其負荷值為0.794，其次為OF/AB，負荷值為0.618，這說明主成分2代表了“長度”對殼型的影響。

圖2 菲律賓蛤仔5個群體形態性狀聚類分析Fig.2 Clustering dendrogram by morphological traits of 5 populations of Manila clam

表3 菲律賓蛤仔5個群體形態的2個主成分矩陣負荷值和貢獻率

Tab.3 Contribution ratios and loading of 2 principal components for morphological parameters of 5 populations of Manila clam

形態性狀主成分1主成分2GH/AB0.8020.239OC/AB0.520.406OD/AB0.4850.156OE/AB0.3720.275MN/AB0.751-0.012OF/AB0.050.618BC/AB-0.3340.794AC/AB0.591-0.572貢獻率28.28%20.77%

從圖3可見看出，除HZ群體外，其它4組混雜在一起，難以區分，這和聚類分析的結果較一致。

圖3 菲律賓蛤仔5個群體形態主成分散布圖Fig.3 Scattering diagram of the principal components for morphological parameters of 5 populations of Manila clam

2.4 判別分析

采用逐步判別分析，篩選出X1(GH/AB)、X2(OE/AB)、X3(MN/AB)和X4(AC/AB)共4個性狀特征值建立了5個群體的判別函數：

YHZ=814.485X1+220.653X2+331.141X3+

472.528X4-451.783

YNP=745.604X1+222.846X2+150.492X3+

448.072X4-386.301

YLZ=714.053X1+214.790X2+219.063X3+

438.213X4-367.209

YPT=755.939X1+235.811X2+179.968X3+

451.513X4-402.781

YSW=727.249X1+237.870X2+192.687X3+

466.209X4-402.165

表4為5個判別函數的各項系數和常數，表5為判別分析結果，判別準確率P1和P2均在36.0%～80.0%之間；5個群體的綜合判別率為53.6%。HZ群體的判別率最高，為80.0%，這說明該群體特征明顯，易于判別。

表4 5個菲律賓蛤仔群體的Fisher線性判別式的各項系數及常數Tab.4 Coefficients and constants of Fisher discriminant functions for 5 populations of Manila clam

表5 5個菲律賓蛤仔群體判別分析結果Tab.5 Fisher discriminant results of 5 populations of Manila clam

2.5 討論

2.5.1 菲律賓蛤仔的形態差異 貝類形態變異受遺傳因子和環境因子共同影響，是對棲息環境長期適應的結果。本研究通過幾種多元分析方法對菲律賓蛤仔8個形態校正參數比較分析，結果表明HZ群體與NP、LZ、PT和SW群體在外部形態上差異顯著。雖然聚類分析將NP、LZ、PT和SW聚在一起，顯示出從北到南差異逐漸增大的趨勢，但是HZ與其它組的差異顯然不是地理隔離造成的，因為距離相近的NP與之差異巨大而與另外3個群體相似。其他研究中也存在類似的結果，牛泓博等認為遼寧沿海菲律賓蛤仔不同群體間的形態變異程度與地理距離有一定關系，但主要受棲息地環境影響[11]。宋菲菲等(2012)認為毛蚶(Scapharcasubcrenata)群體變異程度可能與地理距離有一定關系，同時受到棲息地環境的影響[13]。貝類均具有較強的表型環境可塑性，其表型變異并不總是由遺傳導致，更多是受棲息地環境影響[14-15]。Kwon等(1999)將韓國沿海外殼形態差異明顯的3組菲律賓蛤仔轉移到同一養殖區域，13個月后發現它們外形差異變得不顯著，證明棲息地環境是其外殼形態的主要影響因素[16]。Watanabe等(2010)對日本4個海灣菲律賓蛤仔形態學研究發現，棲息于貧營養環境中的個體較營養條件良好的個體殼寬更大[17]；Caill-Milly等(2012)研究表明，群體密度較低及褐色肌肉病會導致菲律賓蛤仔個體呈現更高的GH/AB比值，使外形接近于球形[18]。然而HZ組殼寬較大的形態差異是否由海州呈貧營養化海區環境和較低種群密度造成，尚需對采樣地生態條件開展進一步研究。

2.5.2 蛤類形態差異判別方法 傳統貝類分類鑒定依據是殼長、殼高、殼寬、殼色和紋理等幾個指標，主觀性較強，誤判率較高。因此基于形態測量學的聚類分析、主成分分析、判別分析等多元分析方法在蛤類不同地理群體的形態差異分析中廣泛應用[19-21]，這些方法雖然基于測量數據，依靠數學統計分析得出區分結果，消除了人的主觀影響，但是由于測量的形態學指標較少，在分析形態相似的地理群體間差異時仍是差強人意。也有學者應用廣義線性模型和傳統形態測量學結合的方法對菲律賓蛤仔地理群體進行判別分析[22]，但該方法篩選后采用的預測變量組合只有1種，沒有突破傳統形態測量學方法的短板，且由于要求響應變量Y服從二項分布，導致研究群體只能為2個，更加局限了該方法的應用。為消除形態學指標少的缺陷，近年來基于橢圓傅里葉分析的輪廓線法[23]和基于空間坐標系的地標點法[24]等幾何形態測量學方法得到一定應用，這兩種方法依靠計算機圖形處理技術采集更多更精確的形態幾何數據并做更準確的定量分析。但幾何測量學方法需要專門的圖像采集硬件和專業的圖形處理軟件，成本較高，操作繁瑣，限制了它們的應用。

在貝類地理群體差異分析中，形態差異分析是一個重要方面，然而大多數雙殼類尤其是蛤類外殼近似圓形，形態差異分析具有局限性，將其與生理生化、分子生物學指標結合將會使結果更加準確。

2.5.3 菲律賓蛤仔種質資源保護和遺傳育種 我國是世界上進行菲律賓蛤仔人工育苗規模最大、數量最多的國家。僅在福建省墾區育苗生產中，面積為86.6 hm2的池塘就可培育2 mm的稚貝604.9億粒[25]。大規模的育苗生產需要大規模的親貝供應，但業者在選擇菲律賓蛤仔親貝時僅考慮性腺成熟度，而忽略其他性狀，使用一齡性腺飽滿的親貝育苗已是普遍現象。從育種學的角度看，這些菲律賓蛤仔親貝大多是未經系統選育或改良的人工養殖群體，經過多年反復養殖再育苗，存在近親繁殖的風險，商品蛤經濟性狀日趨退化。因此，保護原始的優良品種，并利用這些優良的種質資源培育新品種、新品系，已成為貝類養殖業亟待解決的重要課題[26]。本研究測量了多個形態性狀參數，通過形態性狀的多元分析評估了5個地理群體菲律賓蛤仔的種質資源狀況，可為其種質資源保護和遺傳育種工作提供依據。

3 結論

應用多元分析方法對不同海域的5個菲律賓蛤仔野生群體形態數據進行比較分析。結果表明HZ群體與其它4組形態差異顯著，GH/AB明顯較大，但這種差異是由遺傳差異還是環境差異造成，需進一步研究。本研究可為菲律賓蛤仔種質資源保護和遺傳育種提供基礎資料。