光合選育系中華絨螯蟹形態性狀對體質量的影響分析

鄭 巖，劉 谞，孫 娜，耿 丹，李 楊

(盤錦光合蟹業有限公司，遼寧省中華絨螯蟹育種重點實驗室，遼寧 盤錦 124200)

中華絨螯蟹(Eriocheirsinensis)是我國重要的水產養殖物種之一，吸引了成千上萬的農民、漁民參與養殖，2017年我國中華絨螯蟹產量超過7.5×105t[1]，為養殖地區帶來了較好的社會效益和經濟效益。光合選育系中華絨螯蟹是盤錦光合蟹業有限公司以遼河、海河、鴨綠江和黃河4個水系野生中華絨螯蟹為育種基礎群體，結合家系選育和高級群體選育技術，連續多代選育后得到的育種群體，至2018年已經選育到第8代，具有生長速度快，抗逆性強[2]，養殖成活率高，成蟹規格大[3]等優良特性，其中新品種“光合1號”(GS-01-004-2011)在我國北方廣泛推廣，對比非選育中華絨螯蟹養殖優勢明顯[4]，為中華絨螯蟹產業尤其是北方中華絨螯蟹產業帶來了良好的發展前景。

體質量直接反映中華絨螯蟹的生產性能，是養殖戶主要關注的生產指標，所以目前多數中華絨螯蟹選育方法把體質量作為主要目標性狀[5]。在選育工作中，需要對中華絨螯蟹的各生長階段的體質量進行統計分析，來評價選育效果。但是高精度電子稱對環境要求較高，風力的大小直接影響稱量的準確程度，而中華絨螯蟹養殖目前以室外露天環境為主，難以克服風力對體質量測量的影響，所以通過測量形態性狀，根據形態性狀與體質量之間的關系來評價體質量就成為有效的途徑。這方面有學者進行了一些研究，汪留全等[6]計算出了幼蟹體質量與頭胸甲長的關系式；何杰[7]回歸了不同生長發育階段中華絨螯蟹體質量與頭胸甲長關系式；耿緒云等[8]利用多元分析的方法研究了中華絨螯蟹1齡幼蟹的形態性狀對體質量的影響，明確了影響中華絨螯蟹1齡幼蟹體質量的主要外部形態性狀。

其他水產品種關于形態性狀與體質量關系的研究也較多[9-13]，但是關于中華絨螯蟹成蟹形態性狀對體質量的影響，尤其是人工選育后的中華絨螯蟹形態性狀與體質量的關系尚未見報道。并且不同的中華絨螯蟹群體形態性狀對體質量的影響也不相同[14]，不同水系的中華絨螯蟹的形態差異也較大[15]，所以筆者通過隨機抽樣測量，對光合選育系中華絨螯蟹選育群體的體質量和各形態性狀進行多元分析，利用相關分析、通徑分析和回歸分析的方法，確定影響體質量的主要形態性狀及其直接和間接影響效果，建立估計體質量的最優回歸方程，旨在為中華絨螯蟹選育工作的進一步開展提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2018年9月在盤錦光合蟹業有限公司育種基地，隨機選取光合選育系成蟹雌、雄各250只，雌蟹(95.27±14.60) g，雄蟹(145.03±23.46) g。逐一測量每只中華絨螯蟹的形態性狀和體質量。

1.2 測量方法

按照國標(GB/T 19783—2005)測量頭胸甲長(3—9)、背甲后半長(7—9)、體高(11—12)、額寬(2—4)、第1側齒寬(1—5)、第3步足長節長(6,13—14)、第3步足前節長(6,15—16)、第4步足指節長(8,16—17)共8個形態學指標和其體質量(圖1)。

圖1 中華絨螯蟹形態性狀測量位點Fig.1 Measurement sites of morphological characters of Chinese mitten crab E.sinensis

形態學指標用桂林廣陸數字測控股份有限公司的0～150 m數顯卡尺測量(精確至0.01 m)，體質量用上海瑤新電子科技有限公司經銷的樂祺牌電子天平稱量(精確至0.1)。

1.3 分析方法

變異系數/%=(標準差/平均值)×100%

相關系數(r)和通徑系數(Pi)的計算參考文獻[16-18]，采用SPSS 20.0軟件進行分析。決定系數根據相關分析和通徑系數計算間接作用。決定系數分為各表型性狀對體質量的直接決定系數(di)和通過其他性狀對體質量的間接決定系數(dij)。各計算公式為：

總決定系數：r=Pi+∑rij×Pi

直接決定系數：di=Pi2

間接決定系數：dij=2rij×Pi×Pj

文中相關數據分析利用Excel 2007和SPSS 20.0軟件進行處理。

2 結 果

2.1 各形態性狀的基本統計結果

經統計，各形態性狀的表型參數見表1。雌蟹變異系數：體質量>第4步足指節長>第3步足前節長>額寬>第3步足長節長>體高>背甲后半長>頭胸甲長>第1側齒寬，體質量最大，為15.32%，其他參數為5.29%～8.83%。雄蟹變異系數：體質量>額寬>第4步足指節長>第3步足前節長>背甲后半長>第3步足長節長>體高>頭胸甲長>第1側齒寬，體質量最大，為16.17%，其他參數為5.64%～10.91%。

表1 光合選育系中華絨螯蟹形態性狀統計結果Tab.1 Statistical results of morphological characters of Guanghe breeding strain of Chinese mitten crab E.sinensis

(續表1)

2.2 各形態性狀的相關系數

各形態性狀間的相關系數見表2，各性狀間的相關性均達到極顯著水平(P<0.01)，各性狀之間關系緊密，相互影響共同作用形成最終的形態表達。各形態性狀間頭胸甲長與背甲后半長相關系數最大，雄蟹為0.830，雌蟹為0.893。各形態性狀與體質量的相關性中，頭胸甲長的相關系數最大，雄蟹為0.806，雌蟹為0.954。各形態性狀與體質量的相關性雌蟹均高于雄蟹，這與中華絨螯蟹雌雄個體螯足差異較大有關，螯足質量在體質量中所占的比重，雄蟹要遠大于雌蟹，但是并未影響形態性狀與體質量的相關程度。

表2 各形態性狀間的相關系數Tab.2 Correlation coefficient among morphological characters

(續表2)

2.3 各形態性狀對體質量的通徑分析

根據相關系數的組成效應，將形態性狀與體質量的相關系數剖分為各性狀的直接作用(通徑系數)和各性狀通過其他性狀的間接作用兩部分，結果見表3。各形態性狀對體質量都是間接影響大于直接影響，對體質量的間接影響依次為雄蟹頭胸甲長>第3步足長節長>額寬>體高，雌蟹為頭胸甲長>第3步足長節長>體高>額寬，保留下來的4個形態形狀參數中3個是關于頭胸部的，說明頭胸部的大小對中華絨螯蟹體質量的大小起決定性作用。

表3 各形態性狀對體質量的通徑分析Tab.3 Path analysis of body weight for morphological characters

2.4 各形態性狀對體質量的決定系數

通過計算得出各形態性狀對體質量的決定系數見表4，對角線上給出了每個性狀單獨對體質量的決定系數，對角線以上給出了兩兩性狀共同對體質量的決定系數。各形態性狀單獨對體質量的決定程度頭胸甲長最大，雄蟹為32.1%，雌蟹為53.8%，兩兩性狀共同對體質量的決定程度第3步足長節長和頭胸甲長的協同作用最大，雄蟹為20.2%，雌蟹為14.8%，可見頭胸甲長和第3步足長節長對于體質量是重要的決定性指標。雌蟹額寬和其他性狀共同作用后對體質量的決定系數都是負值，說明頭胸甲越寬的雌蟹體質量越小，可以作為育種選擇的一個初選判斷依據。

表4 各形態性狀對體質量的決定系數Tab.4 Determination coefficient of morphological characters for body weight

2.5 建立多元回歸方程

回歸方程的建立使用SPSS 20.0中的線性回歸得出，采用逐步引入變量法去除偏回歸系數不顯著的性狀，保留顯著的性狀，建立體質量與形態性狀間的最優回歸方程：雄蟹，y=-224.598+3.826x1+1.846x6+2.866x4+2.14x3；雌蟹，y=-166.408+3.734x1+0.754x6+0.817x3-1.014x4(表5～表6)。

表5 回歸模型和偏回歸系數的顯著性檢驗Tab.5 Regression model and significance test of partial regression coefficient

表6 各形態性狀對體質量復相關分析Tab.6 Multiple correlation analysis of morphological characters for body weight

3 討 論

3.1 各形態性狀對光合選育系中華絨螯蟹體質量的影響

應用相關分析、通徑分析來揭示自變量和依變量之間的關系，需要大量的數據資料作支撐，筆者隨機測量500只性成熟中華絨螯蟹的8個形態性狀和體質量，獲得4500個數據，進行統計分析，理論上可以代表性成熟的光合選育系中華絨螯蟹這個群體。并且考慮到中華絨螯蟹性成熟后雌雄體型存在較大差異，對雌雄蟹數據分別進行統計分析，相關分析結果顯示，所測的各形態性狀間相關性和各形態性狀與體質量的相關性均達到了極顯著水平(P<0.01)，說明分析所選指標之間的關系是有實際意義的，得出的結論可以作為指導選育進行的理論基礎。

本試驗得出對光合選育系中華絨螯蟹體質量直接影響程度最大的是頭胸甲長，雄蟹0.567，雌蟹0.733，對體質量的決定程度分別是32.1%和53.8%，這與耿緒云等[8]的研究結果有所差異，筆者認為是選取的生長階段的不同所致。根據經驗，中華絨螯蟹頭胸甲長寬比，幼蟹和成蟹存在一定的差異，中華絨螯蟹個體越大，頭胸甲長寬比越接近1。這就要求在選育過程中，不同的階段應用不同的指標，多指標結合更有利于加快選育進程。胡清彪等[19]對不同家系中華絨螯蟹生長情況研究的結果顯示，不同環境對不同家系生長影響不同，指出遺傳對于幼蟹的生長具有重要作用，這也是本試驗結果和其他研究結果產生差異的原因所在。其他性狀對體質量的影響較小，直接決定程度均低于10%，主要通過頭胸甲長的間接作用影響體質量。

值得注意的是各形態性狀對體質量的間接作用的排序表現出雌雄差異的現象，雄蟹額寬大于體高，雌蟹體高大于額寬，并且雌蟹額寬對體質量的直接作用和通過其他性狀的間接作用都是負值，額寬越寬雌蟹的體質量越小。猜測和雌雄中華絨螯蟹螯足的差異化有關，頭胸甲面積相同的中華絨螯蟹，雄蟹的螯足體積要遠大于雌蟹，這就需要增加額寬來增加眼間距，以提供中華絨螯蟹更好的視野；雌蟹相對來說這方面的影響較小，而額寬大其對應區域內內臟占比增加，內臟對體質量的貢獻較小，致使額寬與體質量負相關。所以可以把額寬作為育種選擇的一個直觀指標，至于其內在機理還有待于通過分子生物學等試驗進一步研究。

3.2 影響光合選育系中華絨螯蟹體質量重點性狀的確定

應用SPSS軟件進行數據分析，逐步引入變量進行線性回歸，所保留的變量就是通徑分析中通徑系數即直接作用系數達到顯著水平的變量，本試驗中最優方程中保留了頭胸甲長、第3步足長節長、額寬、體高，確定這4個形態性狀是影響光合選育系中華絨螯蟹體質量的主要性狀。需要說明的是，通徑分析中背甲后半長和第3步足前節長的通徑系數也達到了顯著水平，但因其與落選的2個性狀之間的相關作用影響，在剔除通徑系數不顯著的兩個性狀后進行偏相關檢驗，均表現為不顯著，所以在最終的優化方程中被剔除。在性狀與體質量的相關分析為基礎進行通徑分析時，只有當相關指數r2≥0.85時，才表明影響依變量的主要自變量已經找到[7-9]。本試驗中光合選育系中華絨螯蟹各形態性狀對體質量的相關指數r2雄蟹為0.876、雌蟹為0.961，說明選擇的形態性狀是影響體質量的主要性狀，其他未選擇的性狀影響相對較小。

3.3 對中華絨螯蟹選育的指導意義

變異系數是用來衡量數據離散程度的統計學指標，可以客觀地反映出數據相對于平均值的離散程度。生物的某一性狀指標離散程度越大，則該性狀產生突變的可能越大，相對來說選擇到優良性狀的機會越大，所以變異系數較大的性狀相對具有較大的選擇潛力。本試驗中體質量的變異系數在所有性狀中最大，雌蟹15.32%，雄蟹16.17%，形態性狀變異系數只有雄蟹額寬達到10.91%和雄蟹第4步足指節長達到10.66%，其余均不足10%，變異程度相對較低，相對而言體質量更具有選擇潛力，理論上支持了光合選育系中華絨螯蟹優良性狀的獲得。然而僅單純以體質量作為指標進行選擇，受環境等因素的影響較大，不能很好地保證選育效果。結合本試驗應以體質量為重點選擇標準，以頭胸甲長、第3步足長節長、額寬、體高為輔助標準進行選擇，如果考慮減少工作量提高工作效率，輔助標準只選擇頭胸甲長，筆者認為也是可行的，也能夠保證選育的良好效果。本試驗發現，雌蟹額寬不論直接作用還是額寬和其他性狀共同作用后對體質量的決定系數均為負值，說明雌蟹額寬越大光合選育系中華絨螯蟹的體質量越小，這也可以作為一個指標來指導選育工作的進行，關于其內在的機理還有待于分子生物學的試驗進行研究。

4 結 論

光合選育系中華絨鰲蟹體質量具有較大的選擇潛力，是新品種選育的優選指標。形態性狀和體質量有較強的相關性，其中頭胸甲長、第3步足長節長、體高和額寬4個形態性狀參數與體質量參數回歸得到的最優線性方程，可以解決環境條件不利于稱量時對體質量的評估問題，可以在新品種選育工作中應用。