不同水系松潘裸鯉的形態特征分析

梁思倩， 楊坤， 黎樹， 王小東， 宋昭彬*

(1. 四川大學生命科學學院，生物資源與生態環境教育部重點實驗室，成都610065；2. 西華師范大學生態研究院，四川南充637009)

松潘裸鯉GymnocyprispotaniniHerzenstein隸屬鯉形目Cypriniformes鯉科Cyprinidae裂腹魚亞科Schizothoracinae，分布于岷江上游的干流及支流、金沙江水系和瀾滄江水系(武云飛，吳翠珍，1992；丁瑞華，1994；樂佩琦，2000)。資源調查顯示，松潘裸鯉在雅礱江水系(茹輝軍等，2016；Caietal.，2019；Maetal.，2019)、大渡河(雷毅，2017；Zhouetal.，2018)也有分布。因背鰭末根不分枝鰭條較硬，其后緣下半部具細小鋸齒，具有發達的臀鱗，其行列的前端一般達到或接近腹鰭基部等特征，金沙江水系的松潘裸鯉被命名為硬刺松潘裸鯉G.potaninifirmispinatusWu & Wu，在雅礱江水系采集的樣本也通常被鑒定為該亞種(Huetal.，2016；Caietal.，2019)。本實驗室對雅礱江支流安寧河、大渡河支流南埡河采集的松潘裸鯉樣本進行形態鑒定時發現，其鰓耙數、背鰭不分枝鰭條的硬度及臀鱗發達程度等與金沙江水系的硬刺松潘裸鯉有一定差異，似介于岷江樣本和金沙江樣本之間。目前松潘裸鯉的形態比較研究僅見于胡佳祥(2016)的報道，對采自雅礱江一級支流安寧河的硬刺松潘裸鯉和岷江上游黑水河的松潘裸鯉樣本的分析表明，種與亞種的主要形態學差異在背鰭末根不分枝鰭條硬度和臀鱗行列長：硬刺松潘裸鯉的背鰭末根不分枝鰭條硬度較大，且臀鱗行列前端一般達到或接近腹鰭基部。隨著松潘裸鯉在較大范圍被調查采集，為進一步了解不同水系樣本的異同并進行準確的物種及亞種鑒定，有必要系統比較其形態特征，并探討雅礱江、大渡河水系種群與岷江種群和金沙江硬刺松潘裸鯉亞種間的關系。本研究采用常規形態學和多變量形態度量學方法，通過主成分分析、判別分析、聚類分析和形態差異系數分析等比較了采自岷江、金沙江、大渡河、雅礱江水系的8個松潘裸鯉種群的形態差異，以期為其分類研究積累基礎資料，為不同水系樣本的物種鑒定提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 樣本采集

松潘裸鯉樣本分別于2016年、2017年采自岷江上游干流及支流雜谷腦河，大渡河中游支流南埡河和普雄河，雅礱江下游支流安寧河支流孫水河和依茲覺河，以及金沙江上游支流沖江河和大具河(表1，圖1)，所有樣本均用95%乙醇保存。

圖1 不同水系松潘裸鯉樣本采集點Fig. 1 Sampling sites of Gymnocypris potanini from different river drainages

表1 不同水系采集的松潘裸鯉樣本信息Table 1 Sample information of Gymnocypris potanini from different river drainages

1.2 樣本檢測

對每個樣本的背鰭、左胸鰭、左腹鰭和臀鰭鰭條數進行計數，并使用解剖剪和鑷子打開樣本的鰓蓋，取下第一鰓弓放置于解剖鏡下，觀察并記錄第一鰓弓外側鰓耙數。采用電子天平稱量所有樣本的體質量(精度為0.01 g)，用數顯游標卡尺(精度為0.01 mm)測量可量性狀，常規性狀包括全長、體長、體高、頭長、吻長、眼徑長、眼間距、尾長、尾柄長、尾柄高、臀鱗行列長(裂腹魚亞科魚類的肛門和臀鰭基部間兩側特化的大型鱗片的排列長度)共11項，框架度量采用9個形態解剖學坐標點(圖2)，共計18個框架數據。

圖2 松潘裸鯉框架特征Fig. 2 Truss network of distance measurements of Gymnocypris potanini

1.3 數據處理

對每個種群的5項可數性狀進行卡方檢驗。整合統計所有樣本的8個常規測量性狀與18個框架性狀，使用SPSS 24.0和Microsoft Excel 2003進行數據處理，參照楊琴等(2019)的方法進行KMO和Barttlett球度檢驗、主成分、聚類和判別分析。為消除魚體大小對形態參數的影響，將頭部性狀參數除以頭長，臀鱗行列長除以腹鰭基部至臀鰭基部的距離(GH)，其他參數除以體長予以標準化處理。根據Mayr等(1953)劃分亞種的方法，計算各種群間的形態差異系數(coefficient of difference，CD)。

2 結果

2.1 可數性狀

8個種群的可數性狀結果表明，不同水系松潘裸鯉的背鰭(3，7)、臀鰭鰭條數(3，5)相同，胸鰭和腹鰭分枝鰭條數、第一鰓弓外側鰓耙數存在一定的變異(表2)。岷江種群(SP、LS)的第一鰓弓外側鰓耙數較少，范圍為6～9和6～8，眾數均為8，平均值分別為7.45和7.23。金沙江種群的第一鰓弓外側鰓耙數相比岷江種群稍多，范圍均為7～10，CJ種群的眾數為7和8，平均值為8.17，DJ種群的眾數為9，平均值為8.73。大渡河(YL、PX)和安寧河(NY、YZJ)4個種群的眾數分別為7、8、7和10，均值分別為7.48、8.28、7.52和9.27。各種群間的第一鰓弓外側鰓耙數、胸鰭和腹鰭分枝鰭條數之間的差異均無統計學意義(χ2檢驗：P>0.05)。此外，大渡河PX和安寧河YZJ種群中部分較大個體的下頜具有很細窄的角質前緣，出現比例分別為44.4%和30.0%，角質寬度分別為4.638 mm±0.976 mm和5.037 mm±1.342 mm，角質厚度分別為0.798 mm±0.114 mm和0.797 mm±0.098 mm。

表2 不同水系松潘裸鯉形態可數性狀統計分析Table 2 Meristic characters of Gymnocypris potanini from different river drainages

2.2 可量性狀

2.2.1 主成分分析共測量了206尾松潘裸鯉的5 356個形態學數據。所選形態參數的KMO值為0.823，Barttlett球度檢驗被拒絕(P<0.05)，表明所選變量適合做因子分析。所有松潘裸鯉的26個形態參數中共提取了7個主成分，其中前3個主成分解釋形態性狀的累計貢獻率為45.269%(表3)，對第一主成分起主要作用的是AF/體長、AB/體長、頭長/體長、EH/體長、HI/體長等魚體頭部和尾部特征值；對第二主成分影響較大的是DG/體長、EI/體長、尾柄高/體長、CG/體長、FG/體長等特征值；對第三主成分起主要作用的是DH/體長、DE/體長、CH/體長、DI/體長、GH/體長等特征值。

表3 松潘裸鯉可量性狀主成分分析的因子負荷值Table 3 Factor loadings of principal components extracted from morphometric characters of Gymnocypris potanini

第一、第二主成分分析圖可看出，不同水系的松潘裸鯉種群間均有較大程度的重疊(圖3)，沒有按照不同水系分離開，不同水系種群之間的形態特征既相似又存在一定差異。通過橫軸第一主成分正值方向，CJ可與其他水系種群區分開，SP、YZJ與LS、CJ在縱軸第二主成分上有一定區別。

圖3 不同水系松潘裸鯉26個形態學特征的主成分分析散點圖Fig. 3 Scatter plots of principal component analysis based on 26 morphometric characters of Gymnocypris potanini from different river drainages

2.2.2 判別分析利用26個形態參數對8個松潘裸鯉種群進行判別分析，用逐步判別法對所有個體進行預測分類，除個別個體被誤判外，所有個體的綜合判別準確率為74.1%(表4)，其中SP(100%)、LS(88.5%)和YZJ(86.7%)的判別率很高，而NY(60%)、DJ(46.7%)的判別率較低。

表4 不同水系松潘裸鯉種群形態學判別分析結果Table 4 Morphological discriminant results of Gymnocypris potanini from different river drainages

為提升判別率，篩選出8個對區分各群體有較大貢獻率的變量，并建立各種群的判別函數。V1～V8所對應形態測量參數分別為AB/體長、頭長/體長、眼徑/頭長、尾柄高/體長、CH/體長、體高/體長、CD/體長、HI/體長。判別分析時將測量數據的校正值分別代入 8個判別方程，所得函數值最大即判別為該群體。

SP=432.214V1+1 298.707V2+1 462.701V3+1 488.795V4+2 612.051V5-954.733V6+597.533V7+1 331.080V8

LS=420.308V1+1 403.842V2+1 323.706V3+876.714V4+1 091.768V5-381.430V6+1 118.628V7+1 025.525V8

YL=149.599V1+1 344.082V2+1 456.791V3+1 103.537V4+1 234.564V5-155.83V6+1 050.306V7+1 048.756V8

PX=277.705V1+1 402.169V2+1 527.081V3+1 438.153V4+1 287.587V5-412.822V6+1 074.42V7+956.313V8

NY=303.619V1+1 655.814V2+1 527.396V3+1 021.865V4+1 279.728V5-202.698V6+999.72V7+992.619V8

YZJ=327.842V1+1 403.117V2+1 329.223V3+1 649.662V4+1 256.298V5-218.532V6+1 128.92V7+872.084V8

CJ=438.449V1+1 726.003V2+1 605.759V3+805.288V4+1 107.291V5-272.276V6+1 014.894V7+1 027.766V8

DJ=341.537V1+1 413.041V2+1 437.896V3+1 107.974V4+1 217.341V5-206.043V6+1 008.302V7+1 142.578V8

2.2.3 形態聚類分析基于不同松潘裸鯉種群形態性狀的歐式距離繪制的聚類圖顯示，岷江水系的2個種群SP和LS聚為一支，其他水系的6個種群聚為另一支。采自金沙江的CJ、DJ 2個種群聚在一起，而大渡河和雅礱江種群未按水系聚在一起，地理距離較近的大渡河YL種群和安寧河NY種群、大渡河PX種群和安寧河YZJ種群分別聚為一支(圖4)。

圖4 基于松潘裸鯉種群間歐式距離構建的聚類圖Fig. 4 Cluster dendrogram of Gymnocypris potanini samples based on Euclidean distances

2.2.4 形態差異系數分析不同水系松潘裸鯉種群間平均CD為0.332，僅在CG/體長和臀鱗行列長/GH 2個形態性狀上超過了1.28。岷江SP種群在CG/體長這一體高特征上與除大渡河YL種群外的6個種群間有明顯差異(CD=1.326～2.398)。在臀鱗行列長/GH的差異上，CD超過1.28的有：岷江SP種群與安寧河YZJ種群(CD=1.543)，岷江LS種群分別與大渡河PX種群(CD=2.396)、安寧河YZJ種群(CD=2.046)、金沙江DJ種群(CD=1.715)；岷江水系樣本的臀鱗行列長/GH明顯小于其他水系樣本(圖5)。

圖5 不同水系松潘裸鯉臀鱗行列長Fig. 5 The length of anal scale row of Gymnocypris potanini from different river drainages

3 討論

魚類的形態性狀作為分類的重要依據，是基因和環境共同作用的結果，在中性選擇的長期作用下，不同水系地理種群產生了相應的適應性變異(Campanaetal.，1995；楊琴等，2019)。本研究表明，岷江、大渡河、雅礱江、金沙江水系的松潘裸鯉在形態上存在一定的差異，但鰓耙數和背鰭、胸鰭、腹鰭及臀鰭鰭條數等可數性狀的差異無統計學意義，不足以用于不同水系松潘裸鯉的形態鑒定。除岷江水系的SP(100%)、LS(88.5%)種群，安寧河YZJ種群(86.7%)外，其余種群的判別率均較低，判別分析能較準確地識別岷江水系個體，但對其余水系個體的識別有限。可見，不同水系松潘裸鯉的外部形態特征差異不明顯，這可能與其生活的環境條件類似，以及長期的適應性進化等有關。不過，岷江水系松潘裸鯉的臀鱗行列長/GH明顯小于其余水系個體，形態差異系數分析結果顯示，SP種群與YZJ種群、LS種群與PX種群、LS種群與YZJ種群、LS種群與DJ種群間的臀鱗行列長/GH差異系數超過了1.28。因此，岷江水系個體臀鱗行列長度比例與其余水系個體存在明顯差異，結合形態性狀的判別分析，可以和其余水系個體進行有效的識別。

聚類分析結果表明，岷江水系種群聚為一支，金沙江水系種群聚在一起，這2個水系內的松潘裸鯉具有較近的親緣關系。大渡河、雅礱江水系種群和金沙江水系種群聚在一起，顯示其與金沙江水系比與岷江水系有更近的親緣關系。大渡河YL種群和安寧河NY種群聚在一起，大渡河PX種群和安寧河YZJ種群聚在一起，這2個水系種群的親緣關系與種群間的地理距離相關，YL種群和NY種群、PX種群、YZJ種群分別相距約20 km、67 km、69 km，PX種群與YZJ種群、YL種群、NY種群分別相距約19 km、67 km和68 km。依據形態特征的大渡河和安寧河松潘裸鯉種群間的親緣關系與種群遺傳分析結果一致，NY種群與YL種群具有較近的遺傳關系，而與同水系的YZJ種群有較大的遺傳分化，因而推測NY種群和YL種群是共同起源的(Zhouetal.，2018)。YZJ種群和PX種群也分布在地理距離靠近的河流源頭區域，基于形態特征的親緣關系最近，因而可以推測其也是共同起源的。

根據Mayr等(1953)提出的差異系數和75%規則，若差異系數大于1.28，則差異達到亞種水平，小于1.28則屬于種群間形態性狀差異。松潘裸鯉在CG/體長、臀鱗行列長/GH這2個形態性狀上的CD超過了1.28，且岷江種群與其余水系種群間存在顯著差異，因此，硬刺松潘裸鯉亞種是有效的，并可根據臀鱗行列長鑒別不同的亞種。大渡河、雅礱江、金沙江水系松潘裸鯉間的形態差異不明顯，具有較近的親緣關系，且均具有較長的臀鱗行列，因而大渡河和雅礱江水系的松潘裸鯉為硬刺松潘裸鯉亞種。

裸鯉屬魚類的下頜內側或具角質，但不形成銳利角質前緣(樂佩琦，2000)。但本次形態檢測中發現大渡河PX種群和安寧河YZJ種群中部分個體的下頜具有窄而薄的角質。該現象在納木湖裸鯉G.namensis中也存在，極少數個體形成細窄的角質前緣(樂佩琦，2000)。這可能是為了取食著生藻類的適應性變化。在其他一些下頜有發達角質前緣的裂腹魚類中卻發現，為了適應湖泊等靜水環境，角質前緣發生退化的適應性改變。如：九寨溝海子中的嘉陵裸裂尻魚Schizopygopsiskialingensis下頜前緣角質退化(個人觀察)，高原裸裂尻魚S.stoliczkai班公湖亞種下頜銳利角質幾乎完全退化(王賀崐元等，2017)，齊口裂腹魚Schizothoraxprenanti伍須海樣本的下頜角質前緣明顯退化(Liangetal.， 2011)。

致謝：吳波、雷毅、文秦超參與了魚類樣本的采集，在此表示感謝。