6月齡斑頭魚形態(tài)性狀與體質(zhì)量的相關(guān)性和通徑分析

王曉龍，李 莉，王 雪，菅玉霞，高鳳祥，

郭 文1，宋宗誠2，岳新璐2，胡發(fā)文1*

(1.山東省海洋科學(xué)研究院，青島市海洋生物種質(zhì)資源挖掘與利用工程實驗室，山東省海洋養(yǎng)殖病害防治重點實驗室，山東 青島 266104；2.威海圣航水產(chǎn)科技有限公司，山東 威海264300)

斑頭魚(Hexagrammosagrammus)隸屬于鲉形目(Scorpaeniformes)、六線魚科(Hexagrammidae)、六線魚屬(Hexagrammos)，為近海冷溫性底層魚類，主要分布于西北太平洋的中國沿海、朝鮮半島和日本沿海，有明顯的聚集行為[1-5]。斑頭魚與大瀧六線魚(Hexagrammosotakii)同屬，經(jīng)常棲息在巖礁周圍或淺水海藻區(qū)域，屬于戀礁性魚類，以釣捕為主，是中國北方海域具有發(fā)展前景的經(jīng)濟魚種之一[6]。斑頭魚肉質(zhì)鮮嫩、蛋白質(zhì)豐富，深受消費者喜愛，但由于斑頭魚近海捕撈強度增大，其資源衰退現(xiàn)象日益嚴(yán)重。目前關(guān)于斑頭魚的研究涉及生長發(fā)育等方面，并取得了一定的成果。

作為重要的經(jīng)濟魚類，斑頭魚的優(yōu)良品種選育至關(guān)重要，但由于缺乏系統(tǒng)的優(yōu)良選育導(dǎo)致其人工繁育工作量大且效果不理想。隨著黏性卵魚類繁育技術(shù)的突破，斑頭魚的人工繁育養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，為了提高育苗和養(yǎng)殖效率，開展良種選育尤為重要。在魚類選育中，體質(zhì)量是斑頭魚遺傳育種的重要經(jīng)濟性狀，是決定生產(chǎn)性能的主要指標(biāo)，且具有直觀性和可度量性，但測量容易受到影響，體表殘留水分導(dǎo)致誤差較大，且現(xiàn)場操作有一定的困難[7]。形態(tài)性狀與體質(zhì)量具有關(guān)聯(lián)性，且容易準(zhǔn)確度量，在選育過程中能輔助體質(zhì)量進行選育，方便可行，實踐中常用數(shù)理統(tǒng)計方法分析形態(tài)性狀與體質(zhì)量的關(guān)系及其對體重的影響。目前，國內(nèi)相關(guān)的研究已在魚類[8]、貝類[9-11]、蝦類[12]、蟹類[13]等水產(chǎn)動物中展開。本研究隨機選取220尾健康的6月齡斑頭魚，測量其8個形態(tài)性狀和體質(zhì)量的數(shù)據(jù)，運用相關(guān)的統(tǒng)計分析方法分析體質(zhì)量與形態(tài)性狀的關(guān)系，確定有顯著影響的形態(tài)性狀，構(gòu)建6月齡斑頭魚形態(tài)性狀對體質(zhì)量的最優(yōu)線性回歸方程，旨在為斑頭魚的選育奠定科學(xué)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

6月齡斑頭魚由威海圣航水產(chǎn)科技有限公司提供。隨機選取220尾體色正常、體格健壯、無病無傷的個體進行測量。

1.2 方法

1.2.1 形態(tài)性狀指標(biāo)的測定

在形態(tài)性狀和體質(zhì)量測量前，用丁香油將斑頭魚麻醉，用游標(biāo)卡尺準(zhǔn)確測量每尾試驗魚的8個形態(tài)性狀，包括全長(Total length，X1)、體長(Body length，X2)、頭長(Head length，X3)、軀干長(Trunk length，X4)、尾柄長(Caudal stalk Handle length，X5)、尾柄高(Caudal stalk height，X6)、體高(Body height，X7) 和體寬(Body width，X8)，精確到0.01 mm，并用濾紙吸干水分后使用電子天平測量體質(zhì)量(Body weight，Y)，精確到0.01 g。

1.2.2 分析方法

利用Excel軟件統(tǒng)計體質(zhì)量和8個形態(tài)性狀的表型數(shù)據(jù)，獲得各形態(tài)性狀表型的平均值等；利用SPSS 19.0軟件分析形態(tài)性狀的相關(guān)性等，參考杜家菊等[14]、宋小國等[15]、張琪等[16]的方法將通徑分析的作用分為直接作用和間接作用，直接作用即為通徑系數(shù)，間接作用即為兩個形態(tài)性狀間的相關(guān)系數(shù)乘以通徑系數(shù)，利用相關(guān)系數(shù)和通徑系數(shù)得到?jīng)Q定系數(shù)，對回歸方程和通徑系數(shù)進行檢驗。在回歸分析中，運用逐步引入-剔除法(Stepwise)構(gòu)建6月齡斑頭魚形態(tài)性狀與體質(zhì)量的最優(yōu)多元線性回歸方程。相關(guān)計算公式如下：

間接通徑系數(shù)：兩個形態(tài)性狀之間的相關(guān)系數(shù)×單個性狀對體質(zhì)量的通徑系數(shù)；

單獨決定系數(shù)：單個形態(tài)性狀對體質(zhì)量的通徑系數(shù)的平方；

多元線性回歸方程為：

Y=β0+β1X1+β2X2+…+βkXk

其中：Y為體質(zhì)量；β0為常數(shù)項；β1、β2、…、βk為偏回歸系數(shù)；X1、X2、…、Xk為偏回歸系數(shù)所對應(yīng)的自變量。

2 結(jié)果與分析

2.1 6月齡斑頭魚形態(tài)性狀表型數(shù)據(jù)的描述性結(jié)果

6月齡斑頭魚220個樣本的8個形態(tài)性狀和體質(zhì)量的描述性結(jié)果列于表1。如表1所示變異系數(shù)最大的是體質(zhì)量，為24.99%，說明選擇潛力最大，可作為選育中的首選參考性狀；其他形態(tài)性狀的變異系數(shù)介于8.93%～23.24%之間。表1可看出標(biāo)準(zhǔn)差值較小，說明估算可靠性較高。

表1 6月齡斑頭魚形態(tài)性狀表型數(shù)據(jù)的描述性結(jié)果Tab.1 Descriptive statistics for the morphometric traits and body weight of 6-month-old Hexagrammos agrammus(n=220)

續(xù)表1

2.2 6月齡斑頭魚主要形態(tài)性狀間的相關(guān)性分析

從表2可以看出，6月齡斑頭魚8個形態(tài)性狀間的相關(guān)系數(shù)均達到極顯著水平(P<0.01)。各形態(tài)性狀中，相關(guān)系數(shù)最大的為全長和頭長，達0.940；軀干長和尾柄高的最小，為0.172。各形態(tài)性狀的相關(guān)系數(shù)大小依次為全長>體長>頭長>體高>尾柄長>尾柄高>體寬>軀干長。

表2 6月齡斑頭魚各形態(tài)性狀間的相關(guān)系數(shù)Tab.2 Correlation coefficients of the phenotypic traits of 6-month-old Hexagrammos agrammus

2.3 6月齡斑頭魚形態(tài)性狀與體質(zhì)量的多元回歸分析

采用逐步引入-剔除法構(gòu)建多元回歸方程，逐步引入偏回歸平方和貢獻最大的變量(體長、體寬、全長、頭長、體高)，剔除偏回歸系數(shù)不顯著的形態(tài)性狀，隨著自變量的引入，矯正決定系數(shù)在增大，說明方程的擬合度較好(表3)。通過方差分析得到的標(biāo)準(zhǔn)化偏回歸系數(shù)即為通徑系數(shù)(表4)。從表中可以看出，6月齡斑頭魚各形態(tài)性狀對體質(zhì)量的通徑系數(shù)：PX2=0.547、PX8=0.186、PX1=0.238、PX3=0.054、PX7=0.049。方差分析結(jié)果見表5，經(jīng)方差分析和顯著性檢驗，斑頭魚8個形態(tài)性狀的偏回歸系數(shù)均達到極顯著水平(P<0.01)，F(xiàn)值為513.915，說明該方程在實際應(yīng)用中方便可靠，存在統(tǒng)計學(xué)意義。由此得出，由偏回歸系數(shù)和回歸常數(shù)顯著性檢驗，以形態(tài)性狀為自變量，體質(zhì)量為因變量的多元回歸方程可寫為：Y=-8.900+0.467X1+1.247X2+0.274X3+0.169X7+1.866X8。

表3 模型匯總Tab.3 The model summary

表4 6月齡斑頭魚回歸方程的系數(shù)分析Tab.4 Coefficient analysis of regression equation of 6-month-old Hexagrammos agrammus

表5 6月齡斑頭魚多元回歸方程的方差分析Tab.5 Analysis of variance of multiple regression equations of 6-month-old Hexagrammos agrammus

2.4 6月齡斑頭魚形態(tài)性狀與體質(zhì)量之間的通徑分析

通徑分析結(jié)果列于表6。體質(zhì)量為因變量，形態(tài)性狀為自變量，剔除通徑系數(shù)不顯著的變量，保留顯著的形態(tài)性狀。從表6可以看出通徑系數(shù)最大的是體長，為0.547，說明對體質(zhì)量的直接作用最大；最小的是體高，為0.049。在間接通徑系數(shù)中，最大的為全長通過體長對體質(zhì)量的作用，為0.513；頭長通過體高的間接作用最小，為0.011。體寬、頭長、體高三者的間接作用之和大于其各自單獨對體質(zhì)量的直接作用，其他形態(tài)性狀通過體長對體質(zhì)量的間接作用最大。

表6 6月齡斑頭魚各形態(tài)性狀對體質(zhì)量的通徑分析Tab.6 Path analysis of the morphometric traits to body weight of 6-month-old Hexagrammos agrammus

2.5 形態(tài)性狀對體質(zhì)量的決定系數(shù)

從表7中可看出，斑頭魚形態(tài)性狀對體質(zhì)量的單獨決定系數(shù)為對角線上的數(shù)字，其他數(shù)字則為兩兩共同對體質(zhì)量的決定系數(shù)。單獨決定系數(shù)中，最大的為體長(0.299)，最小的為體高(0.002)。2個形態(tài)性狀共同決定系數(shù)最大的是全長和體長(0.244)，最小的是頭長和體高(0.001)。全長、體長、頭長、體高、體寬的總決定系數(shù)為0.923。

表7 6月齡斑頭魚形態(tài)性狀對體質(zhì)量的決定系數(shù)Tab.7 Determinant coefficients of the morphometric traits to body weight of 6-month-old Hexagrammos agrammus

3 討論

在魚類的選擇育種中，體質(zhì)量作為最重要的衡量指標(biāo)已被廣泛應(yīng)用，但由于體質(zhì)量在測量過程中容易受到客觀因素的影響，因此可結(jié)合其他的形態(tài)性狀進行輔助參考，以達到理想選育效果，在關(guān)于魚類形態(tài)性狀與體質(zhì)量關(guān)系的研究中，體質(zhì)量是最主要的形態(tài)性狀，但會受到其他形態(tài)性狀的影響[17-19]。本研究結(jié)果表明，體質(zhì)量的變異系數(shù)最大，為24.99%，明顯高于其他形態(tài)性狀，這與許多魚類的研究結(jié)果一致[20-25]，說明在魚類選育中需要首要考慮的就是體質(zhì)量。斑頭魚8個形態(tài)性狀與體質(zhì)量的相關(guān)系數(shù)分析顯示均達到極顯著水平(P<0.01)，說明體質(zhì)量可通過其他形態(tài)性狀來間接反映，保證進一步的統(tǒng)計分析有意義。但各形態(tài)性狀間相關(guān)系數(shù)大小存在差異，且相關(guān)分析的結(jié)果具有片面性，不僅包含變量間的直接關(guān)系，還包括變量間的相互影響的間接關(guān)系，不能全面考察變量間的相互關(guān)系，因此，僅憑相關(guān)性分析來確定形態(tài)性狀對體質(zhì)量的影響存在一定的局限性。

通徑分析能顯示出變量間的因果關(guān)系，在分析方法上優(yōu)于相關(guān)分析和多元回歸分析，通徑分析能夠?qū)⑾嚓P(guān)系數(shù)分為直接作用和間接作用，能夠進一步確定影響質(zhì)量的形態(tài)性狀。經(jīng)通徑分析后發(fā)現(xiàn)，通徑系數(shù)最大的是體長，達0.547；其次為全長、體寬、頭長、體高，在形態(tài)性狀對體質(zhì)量的間接作用中，全長通過體長對體質(zhì)量的間接作用最大。體寬、頭長、體高的間接作用總和大于其自身對體質(zhì)量的直接作用，說明形態(tài)性狀之間的相互作用對體質(zhì)量也具有重要的影響，因此，在6月齡斑頭魚選育時，除了考慮體質(zhì)量外，還應(yīng)關(guān)注全長和體長兩個形態(tài)性狀。當(dāng)決定系數(shù)大于或等于0.85時，說明影響體質(zhì)量的主要形態(tài)性狀已經(jīng)找到，從本研究結(jié)果來看，決定系數(shù)最大的是體長，為0.299，總決定系數(shù)為0.923，說明分析結(jié)果具有說服力。通常來說，由于相關(guān)分析的片面性、多元回歸分析的偏回歸系數(shù)帶有單位，在實際應(yīng)用中，一般以相關(guān)性分析和多元回歸分析為基礎(chǔ)，克服相關(guān)分析和回歸分析的不足，結(jié)合通徑分析進一步開展通徑分析和多元回歸分析來研究各形態(tài)性狀對體質(zhì)量的影響。

多元回歸方程的建立，可以量化自變量與因變量的關(guān)系，篩選出對因變量有顯著作用的自變量。逐步回歸分析不僅要引入具有顯著影響的變量，同時剔除不顯著的變量，循環(huán)計算直到把該引入的變量都引入其中，并進行共線性診斷，排除共線性影響。采用逐步引入-剔除法剔除了3個對體質(zhì)量影響不顯著的形態(tài)性狀，留下體長、體寬、全長、頭長和體高5個偏回歸系數(shù)差異極顯著(P<0.01)的性狀作為自變量，隨著自變量被引入，方程的相關(guān)系數(shù)在增大，隨后建立了6月齡斑頭魚的最優(yōu)線性回歸方程。

在魚類不同的生長發(fā)育階段，影響體質(zhì)量的主要形態(tài)性狀不同。魚的種類不同，生活環(huán)境和生活方式的差異，影響體質(zhì)量最主要的形態(tài)性狀也不相同。佟雪紅等[26]對牙鲆(Paralichthysolivaceus)20日齡的分析發(fā)現(xiàn)，影響體質(zhì)量的主要形態(tài)性狀是體高；劉峰等[27]研究發(fā)現(xiàn)，影響半滑舌鰨(Cynoglossussemilaevis)體質(zhì)量的主要形態(tài)性狀為體長、體高和體厚；劉賢德等[28]研究發(fā)現(xiàn)大黃魚(Larimichthyscrocea)在早期的生長發(fā)育中影響體質(zhì)量的主要形態(tài)性狀為體高和體長，生長發(fā)育中期影響體質(zhì)量的主要形態(tài)性狀則為體高、體長和全長。生長環(huán)境或養(yǎng)殖環(huán)境的不同，形態(tài)性狀間的相關(guān)性也有差異，李俊偉等[29]研究了四指馬鲅(Eleutheronematetradactylum)在室內(nèi)循環(huán)水養(yǎng)殖和池塘養(yǎng)殖兩種環(huán)境下影響體質(zhì)量的形態(tài)性狀，結(jié)果表明，室內(nèi)條件下與體質(zhì)量相關(guān)性較大的是叉長、體長及頭長，而在池塘養(yǎng)殖中則為全長和尾柄高。本研究結(jié)果顯示，與體質(zhì)量明顯相關(guān)的形態(tài)性狀為體長、體寬、全長、頭長和體高，但在斑頭魚的其他生長發(fā)育階段其與體質(zhì)量相關(guān)的形態(tài)性狀如何，還需進一步研究。

4 結(jié)論

針對6月齡斑頭魚，變異系數(shù)最大的是體質(zhì)量，在選育時，體質(zhì)量具有重要的指導(dǎo)意義，但因體質(zhì)量的測量易受外界因素影響，因此還要考慮其他的形態(tài)性狀。通過通徑分析和回歸分析，確定體長、體寬、全長、頭長和體高是影響體質(zhì)量的核心變量。除體質(zhì)量外，還需考慮全長和體長作為輔助6月齡斑頭魚育種的目標(biāo)性狀。