眼斑雙鋸魚形態性狀與體質量的相關性及通徑分析

王海山　葉樂　胡清雨　符美好　肖子鴻

摘要：【目的】評估人工養殖條件下影響眼斑雙鋸魚（Amphiprion ocellaris）體質量的形態性狀，并建立體質量與主要形態性狀的多元回歸方程，為眼斑雙鋸魚快速生長品系選擇育種工作的開展提供參考依據。【方法】以人工養殖的2月齡眼斑雙鋸魚為研究對象，準確測定其體質量（W）及全長（L1）、體長（L2）、體高（L3）、頭長（L4）、頭高（L5）、吻長（L6）、尾柄長（L7）、尾柄高（L8）、背鰭前距（L9）、胸鰭前距（L10）、腹鰭前距（L11）和臀鰭前距（L12）等12個形態性狀，運用相關分析計算各表型性狀間的相關系數，應用通徑分析篩選顯著影響體質量的形態性狀，并通過多元回歸分析構建形態性狀與體質量的多元回歸方程，分析眼斑雙鋸魚形態性狀對體質量的影響?！窘Y果】13個表型性狀間均存在極顯著相關性（P<0.01），與體質量相關系數最大的是體高（0.965），其次是尾柄高（0.944），與體質量相關系數較小的是吻長（0.730）和尾柄長（0.601）;剔除共線性影響后，通徑分析篩選出對體質量影響顯著的5個形態性狀分別是體高、尾柄高、體長、頭長和吻長。其中，對體質量的直接作用（通徑系數）排序為體高（0.574）>體長（0.404）>尾柄高（0.284）>吻長（0.108）>頭長（-0.358），間接作用（間接通徑系數）排序為頭長（1.256）>尾柄高（0.667）>吻長（0.621）>體長（0.540）>體高（0.391）;對體質量的單獨決定系數排序為體高（0.330）>體長（0.163）>頭長（0.128）>尾柄高（0.081）>吻長（0.012）。體質量與體高、尾柄高、體長、頭長和吻長等5個形態性狀的多元回歸方程為W=-0.708+0.085L3+0.084L8+0.025L2-0.090L4+0.070L6，R2=0.963?！窘Y論】體高可作為以2月齡眼斑雙鋸魚選育快速生長品系的首選目標性狀，體長、頭長、吻長和尾柄高等變量則可作為輔助選擇性狀。

關鍵詞： 眼斑雙鋸魚;形態性狀;體質量;相關分析;通徑分析

中圖分類號： S965.82? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼： A 文章編號：2095-1191（2021）01-0221-07

Abstract：【Objective】The aim of this study was to investigate the relationship between body weight and morphological traits in Amphiprion ocellaris under aquaculture condition. The multiple regression equations of body mass and main morphological characters were established to provide a useful reference for the fast-growing selective breeding of A. ocellaris. 【Method】In the experiment， individuals of two-month-old A. ocellaris were randomly collected， and body weight （W）， total length（L1）， body length（L2）， body height（L3）， head length（L4）， head height（L5）， snout length（L6）， caudal-peduncle length（L7）， caudal-peduncle height（L8）， pre-dorsal length（L9）， pre-pectoral length（L10）， pre-pelvic length （L11）， pre-anal length （L12） were accurately determined. The correlation coefficients between each trait were calculated by correlation analysis， and the morphological traits that significantly affected body weight were selected by the path analysis method. The multiple regression equation between morphological traits and body weight was constructed by multiple regression analysis to analyze the influence of morphological traits on body weight in A. ocellaris. 【Result】The results showed that there was extremely significant correlation among the 13 traits （P<0.01）. Body height had the highest correlation coefficient（0.965） with body weight， followed by body length（0.944）， and snout length（0.730） and caudal-peduncle length（0.601） had low correlation coefficient with body weight. After eliminating the collinearity effect， the path analysis selected five morphological traits with significant effect on body weight， which were body height， caudal-peduncle height， body length， head length and snout length. The order of direct effect on body weight（path coefficient） from large to small was body height（0.574）>body length（0.404）>caudal-peduncle height（0.284）>snout length（0.108）>head length （-0.358）， the order of indirect effect（indirect path coefficient） from large to small was head length （1.256）>caudal-peduncle height（0.667）>snout length（0.621）>body length（0.540）>body height（0.391）， and the order of individual determinant coefficient from large to small was body height（0.330）>body length（0.163）>head length（0.128）>caudal-peduncle height（0.081）>snout length（0.012）. The multiple regression equation between body weight and these five morphological traits was W=-0.708+0.085L3+0.084L8+0.025L2-0.090L4+0.070L6，R2=0.963. 【Conclusion】Body depth is the most important morphological index in the selective breeding of fast-growing parent fish of 2-month-old A. ocellaris. Other variables such as body length， head length， snout length and caudal-peduncle height can be used as auxiliary selection indexes.

Key words： Amphiprion ocellaris; morphological traits; body weight; correlation analysis; path analysis

Foundation item： Key Research and Development Project of Hainan（ZDYF2019101）; Hainan Tropical Ocean University Scientific Research Startup Fund （RHDXB201616）

0 引言

【研究意義】眼斑雙鋸魚（Amphiprion ocellaris）俗稱公子小丑，是海葵魚亞科（小丑魚）家族的一員。眼斑雙鋸魚在我國已實現工廠化養殖，且親魚可全人工培育（葉樂等，2010），但人工親魚經多代培育后出現生長緩慢等種質退化問題，造成養殖周期延長，嚴重影響其經濟效益，因此亟待選育出具有快速生長特性的新品種（系）。在魚類的選育研究中，形態性狀和體質量為主要參考指標，其中體質量是揭示生長性能最直接的指標，也是魚類育種過程中的重要目標性狀之一（趙旺等，2017）。但在實際操作中，特別是對于個體較小的眼斑雙鋸魚而言，其體質量測定需要精確的儀器且對操作環境有嚴格要求，加之體表水分對測量誤差影響較大，因此，尋找與體質量密切相關的形態性狀指標作為眼斑雙鋸魚輔助育種指標具有重要意義。【前人研究進展】通徑分析可將基本變量的相關性分解成直接或間接影響，從而更好地理解這些性狀間的關聯性（Neto et al.，2012;楊月靜等，2019），為育種指標選取提供可靠依據。已有研究表明，運用多元統計分析和通徑分析可有效闡明牙鲆（Paralichthys olivaceus）（陳紅林等，2016）、小黃魚（Pseudosciaena polyactis）（劉峰等，2016）、尖吻鱸（Lates calcarifer）（趙旺等，2017）、菲律賓蛤仔（Ruditapes philippinarum）（Huo et al.，2017）、紅蟹（Charybdis feriata）（Zou et al.，2017）、大珠母貝（Pinctada maxima）（鄧正華等，2018）、齊口裂腹魚（Schizothorax prenanti）（楊月靜等，2019）及克氏原螯蝦（Procambarus clarkii）（張龍等，2019）等水生動物形態性狀與體質量間的相關性，并證實可選用形態性狀作為重要參考指標而達到選育目標。陳紅林等（2016）通過通徑分析結合曲線模型擬合，發現影響8月齡牙鲆體質量的主要形態指標為腹鰭基部到背鰭終點的直線距離、體寬和背鰭起點到臀鰭起點的直線距離，14月齡牙鲆則為背鰭終點到臀鰭終點的直線距離和尾柄長，說明不同生長期影響體質量的主要形態性狀也各不相同。劉峰等（2016）通過通徑分析發現，體長、軀干長、尾柄高和體高4個形態性狀是影響4～5月齡小黃魚體質量的重要指標，其中體長對體質量的直接影響最大。趙旺等（2017）以通徑分析及生長曲線擬合尖吻鱸幼魚形態性狀對體質量影響的發現，吻至第2背鰭終點的距離對4月齡尖吻鱸體質量影響最大，可作為主要選擇性狀，而全長、體高、體寬和吻至第1背鰭起點的距離可作為輔助選擇性狀。目前，國內有關眼斑雙鋸魚的研究主要集中在營養代謝（胡靜等，2016;葉樂等，2017）、胚胎發育（張薇等，2018）及藥物應激生理（高鴻偉等，2019）等方面，國外則多聚焦于領域行為（Iwata and Manbo，2013）、熱應激（Madeira et al.，2016）和性轉化（Thuong et al.，2017）等問題，鮮見針對眼斑雙鋸魚的選擇育種開展相關研究工作?！颈狙芯壳腥朦c】為解決魚類的種質退化問題，必須對其人工親魚進行選育，而獲取形態特征信息是品種持續改良、利用和保護的前提（Yakubu et al.，2015），因此，采集形態特征信息是魚類育種的重要基礎工作，但至今未見有關眼斑雙鋸魚形態性狀與體質量相關性的研究報道。【擬解決的關鍵問題】以人工養殖的2月齡眼斑雙鋸魚群體為研究對象，通過表型相關的通徑分析評估人工養殖條件下影響眼斑雙鋸魚體質量的形態性狀，并建立體質量與主要形態性狀的多元回歸方程，為眼斑雙鋸魚快速生長品系選擇育種工作的開展提供參考依據。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

供試眼斑雙鋸魚于2019年10月采自海南萬寧眼斑雙鋸魚繁殖場，選取同一批親魚產卵孵化培育的2月齡幼魚群體為研究材料，饑餓24 h后隨機取樣80尾，充氧打包帶回實驗室，采用MS-222麻醉劑麻醉后進行拍照及相關數據測量。

1. 2 數據測量及方法

以吸水紙吸干供試魚體表水分后采用精度為0.001 g的電子天平測量其體質量（W，g），然后在體視顯微鏡下對每條魚進行拍照，在電腦上用Image-Pro Plus準確測量每尾幼魚的形態性狀，包括全長（L1，mm）、體長（L2，mm）、體高（L3，mm）、頭長（L4，mm）、頭高（L5，mm）、吻長（L6，mm）、尾柄長（L7，mm）、尾柄高（L8，mm）、背鰭前距（L9，mm）、胸鰭前距（L10，mm）、腹鰭前距（L11，mm）及臀鰭前距（L12，mm）等12個指標，精確至0.001 mm。測量的形態性狀指標如圖1所示，為避免不同分析人員的操作誤差，所有樣品魚均由3名分析人員采用相同軟件對所有指標各測量1次，取各項指標3次測量數據的平均值作為最終數值用于統計分析。

1. 3 統計分析

運用SPSS 18.0對試驗數據進行統計分析。先對因變量（體質量）進行正態性檢驗，檢驗合格后采用Pearson法對各形態性狀與體質量進行相關分析;在此基礎上運用逐步引入——除法建立形態性狀與體質量的多元線性回歸方程，通過形態性狀對體質量的通徑系數和間接通徑系數，分析各形態性狀對體質量的直接作用和間接作用。決定系數計算公式：

di=Pi2

dij =2rij×Pi×Pj

其中，di為單個形態性狀i對體質量的影響，dij為形態性狀i和j對體質量的影響，rij為形態性狀i與j間的相關系數，Pi、Pj分別是單個形態性狀i和j對體質量的通徑系數。

2 結果與分析

2. 1 數據正態性檢驗結果

對因變量（體質量）進行正態性檢驗，結果顯示，Kolmogorov-Smirnov達真顯著性的下限（0.200），Shapiro-Wilk顯著性大于0.05，說明眼斑雙鋸魚體質量的測量數據服從正態分布，可對其與形態特征的關系進行回歸分析。

2. 2 表型數據描述性統計結果

對2月齡眼斑雙鋸魚的體質量和形態性狀數據（L1～L12）進行描述性統計，結果見表1。供試眼斑雙鋸魚幼魚的體質量均值為0.409 g，體長均值為21.054 mm。變異系數最大的是體質量（36.823%），形態性狀中變異系數最大的是吻長（18.253%）、最小的是頭長（9.982%）;除頭長外，其余各項表型性狀的變異系數均在10.000%以上，說明同一批眼斑雙鋸魚的個體生長及形態性狀也存在一定差異。

2. 3 各性狀指標間的相關分析結果

對2月齡眼斑雙鋸魚的表型數據進行相關分析，結果（表2）表明，各表型性狀指標間均存在極顯著相關性（P<0.01，下同）。其中，與體質量相關系數最大的是體高（0.965），其次是尾柄高（0.951），與體質量相關系數較小的2個形態性狀分別是吻長（0.730）和尾柄長（0.601），其余各形態性狀與體質量的相關系數則在0.889～0.944之間。各形態性狀間相關系數最大的為全長與體長（0.990），其次是頭長與胸鰭前距（0.969），相關系數最小的是吻長與尾柄長（0.546）。

2. 4 通徑分析結果

2月齡眼斑雙鋸魚形態性狀對體質量的通徑系數見表3。經共線性診斷，剔除共線性嚴重及對體質量影響不顯著的變量，結果僅保留體長、體高、頭長、吻長和尾柄高等5個形態性狀變量，在這5個形態性狀中除吻長（P=0.01）外，其他4個形態性狀對體質量的影響均達極顯著水平。根據通徑分析原理，將2月齡眼斑雙鋸魚形態性狀對體質量的影響效應分解為各形態性狀指標對體質量的直接作用（通徑系數）及通過其他形態性狀對體質量的間接作用（間接通徑系數）。各形態性狀指標對體質量的直接作用（通徑系數）排序為體高（0.574）>體長（0.404）>尾柄高（0.284）>吻長（0.108）>頭長（-0.358），其中，頭長對體質量的通徑系數為負值，即頭長對體質量的影響呈負向作用。各形態性狀指標對體質量的間接作用（間接通徑系數）排序為頭長（1.256）>尾柄高（0.667）>吻長（0.621）>體長（0.540）>體高（0.391），即頭長的間接作用最大。頭長對體質量的直接作用雖然為負值，但其通過其他形態性狀對體質量的間接作用總和達1.252;其他形態性狀通過頭長對體質量的間接作用均為負值，也就呈負向作用。體高通過其他形態性狀對體質量的間接作用總和最小，也是這5個形態性狀中唯一間接作用小于直接作用的形態性狀。

2. 5 形態性狀對體質量的決定程度

各形態性狀對2月齡眼斑雙鋸魚體質量的決定系數見表4。表4中同一形態性狀所對應的數值即為該形態性狀對體質量的單獨決定系數，不同形態性狀所對應的數值則為這2個形態性狀對體質量的共同決定系數。從表4可看出，對體質量的單獨決定系數排序為體高（0.330）>體長（0.163）>頭長（0.128）>尾柄高（0.081）>吻長（0.012）;對體質量的共同決定系數最大的是體高和尾柄高（0.308），共同決定系數最小的是體高和頭長（-0.383），且頭長和其他形態性狀的共同決定系數均為負值。5個形態性狀對體質量的總決定系數為0.962，其中，體高單獨決定系數和共同決定系數的總和達0.779，說明體高是決定體質量的最主要因素。由總決定系數計算剩余因子e=0.192，說明2月齡眼斑雙鋸魚是體質量決定因子除上述5個因子（形態性狀）外，還存在其他影響較小的因子。

2. 6 多元回歸方程構建

通過多元回歸分析，剔除共線性嚴重及對體質量影響不顯著的變量，最終建立5個形態性狀（L3、L8、L2、L4和L6）與體質量（W）的多元回歸方程為W= -0.708+0.085L3+0.084L8+0.025L2-0.090L4+0.070L6。這5個形態性狀對體質量的方差膨脹因子（VIF）均小于10，共線性影響不嚴重。方差分析結果顯示，多元回歸方程的回歸關系達極顯著水平（F=288.163，P=0.000<0.01），5個形態性狀對2月齡眼斑雙鋸魚體質量的偏回歸系數達顯著或極顯著水平（L3：t=5.806，P=0.000<0.01;L8：t=3.467，P=0.001<0.01;L2：t=4.136，P=0.000<0.01;L4：t=-3.762，P=0.000<0.01;L6：t=2.655，P=0.010<0.05），即總體回歸方程顯著。決定系數R2=0.963，修正決定系數R2=0.960，故擬合優度檢驗結果表明，建立的多元回歸方程較好地擬合了樣本觀測值。回歸方程預測值殘差絕對值均數和標準差為0.0215±0.0191，殘差較小，說明預測檢驗效果良好。

3 討論

體質量是選擇育種的重要指標之一，因此量化形態性狀對體質量的影響是以提升生長性能為選擇育種目標的基礎工作。本研究通過分析眼斑雙鋸魚幼魚形態性狀與體質量間的關系，發現體質量的變異系數最大，在形態性狀中除頭長外，其余性狀指標的變異系數均在10.000%以上，表明人工養殖環境下眼斑雙鋸魚的生長和發育存在個體差異，且形態性狀指標變異系數越大，其作為選育指標的操作性越強。相關分析可反映出各形態性狀間的相互關系，Mihailov等（2018）研究發現，鱘魚（Acipenser ruthenus）全長、體長、體高、體質量等表型性狀間的相關性非常高，認為其中任何一項表型性狀均可作為鱘魚生長性能的監測指標。本研究也發現，2月齡眼斑雙鋸魚所測量的12個形態性狀與體質量均存在顯著相關性，均達極顯著水平。由于僅采用相關分析不能客觀描述各表型性狀間的相互關系，進而無法將最重要的表型性狀篩選出來，因此有必要通過通徑分析剔除不必要的指標，最終篩選出影響魚類體質量的關鍵形態性狀。

通徑分析可將自變量對因變量的總影響分解為直接影響和間接影響，并充分反映性狀間的關聯性（Neto et al.，2012）。一般來說，只有當自變量的表型相關系數達到因變量的顯著水平時，才可選擇該自變量，否則應將其排除（李璽洋等，2012）。在通徑分析和決定系數分析中，當相關指數（決定系數）的總和（R2）大于或等于0.85時，表明篩選獲得主要自變量（劉春雷等，2011）。本研究篩選出5個形態性狀（體長、體高、頭長、吻長和尾柄高），其對體質量總的決定系數為0.9625，說明2月齡眼斑雙鋸魚體質量變異的96.25%是由這5個形態性狀所決定，其余3.75%的變異是由未發現的因素或隨機誤差引起。以這5個形態性狀作為自變量，與體質量的回歸關系達顯著或極顯著水平，即這5個形態性狀是直接或間接影響眼斑雙鋸魚體質量的關鍵因子，但在實際選育過程中采用多項指標勢必增加操作難度。劉春雷等（2011）研究表明，體長和體高是影響轉基因鯉體質量的主要表型參數;李璽洋等（2012）通過建立以2齡草魚（Ctenopharyngodon idellus）體寬、眼間距、肛前距和體長為自變量、體質量為因變量的回歸方程，結果表明體寬是影響其體質量的最主要因素;劉峰等（2016）通過建立以野生小黃魚體質量為因變量，體長、軀干長、尾柄高和體高為自變量的回歸方程，發現體長對其體質量的影響最大;趙旺等（2017）研究發現，吻至第2背鰭終點的距離、全長、體高和體寬是影響4月齡尖吻鱸體質量的主要性狀，其中吻至第2背鰭終點的距離是最主要因素?？梢?，影響魚類體質量的主要形態性狀存在種間差異，其主要原因可能是不同魚類在體型和生長速率上存在明顯差異。本研究的決定系數分析結果顯示，5個形態性狀對2月齡眼斑雙鋸魚體質量的總決定系數為0.962，其中，體高單獨決定系數和共同決定系數的總和達0.779，說明體高是決定體質量的最主要因素，即體高可作為眼斑雙鋸魚人工育種的首選形態性狀指標。

影響魚類體質量的主要形態性狀也存在種內差異，究其原因可能是不同生境所造成，如麗體魚屬（Cichlasoma festae）（González et al.，2016）或羅非魚（Oreochromis niloticus）（Ikpeme et al.，2017）的野生群體和人工養殖群體在形態性狀上存在顯著差異;也可能是不同性別所造成，如紅鰭東方鲀（Takifugu rubripes）兩性群體間形態性狀差異顯著（岳亮等，2016）;更多研究結果則表明不同生長階段存在明顯差異。陳紅林等（2016）研究發現，在牙鲆8月齡階段，腹鰭基部到背鰭終點的直線距離、體寬和背鰭起點到臀鰭起點的直線距離對其體質量的影響較大，14月齡時則變為腹鰭基部到背鰭終點的直線距離、背鰭終點到臀鰭終點的直線距離和尾柄長對其體質量影響較大;劉瑩等（2018）研究表明，6月齡大菱鲆（Scophthalmus maximus）的全長、體高、體厚和頭長對其體質量影響較大，14月齡則變為全長、體厚和尾柄寬對其體質量影響較大;李莉等（2019）研究表明，大瀧六線魚（Hexagrammos otakii）6月齡時篩選出體長、頭長、體高和體寬對其體質量影響較大，18月齡則變為全長、體高、尾柄高和體寬對其體質量影響較大。此外，造成種內差異的原因可能是魚類中存在異速生長現象，虹鱒（Oncorhynchus mykiss）幼魚存在季節性異速生長現象（Post and Parkinson，2001），熱帶麗魚不同性別存在異速生長現象（Moore and Roberts，2016）。本研究僅探討分析人工養殖2月齡眼斑雙鋸魚形態性狀與體質量間的相關性，不同時期、性別及生境下的眼斑雙鋸魚是否存在差異均有待進一步探究。

4 結論

體高可作為以2月齡眼斑雙鋸魚選育快速生長品系的首選目標性狀，體長、頭長、吻長和尾柄高等變量則可作為輔助選擇性狀。

參考文獻：

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