不同產地中華絨螯蟹背殼形態學研究

石祚鋒，陳玉峰，顧賽麒,3*

（1.浙江工業大學 食品科學與工程學院，浙江杭州 310032；2.寧波今日食品有限公司，浙江寧波 315502；3.上海海洋大學 食品學院，上海 201306）

中華絨螯蟹在我國分布廣泛，按其生長水系不同可分為遼河、黃河、長江、甌江、珠江等地方種群[1-2]，中華絨螯蟹由于在不同水系生長，長期的進化導致其在形態特征上出現了不同程度的差異。在眾多水系中，長江水系的中華絨螯蟹被認為是較為優質的大閘蟹種質資源[3]。但近年來，多種原因導致長江水系的大閘蟹種質開始發生混雜，主要體現在頭胸甲、額齒和側齒形態以及步足特征等方面。陽澄湖、松江、崇明3 地所產的大閘蟹均屬于長江水系種群，它們外部形態可能有一定的差異，但此差異沒有不同水系間中華絨螯蟹的差異顯著。據報道，陽澄湖大閘蟹背殼兩側各長有4 個較長的、向上彎翹的尖角，中央有一個較深的“牛蹄印”[4]，可能是其較為典型的形態學特征。但同屬長江水系不同產地的中華絨螯蟹在形態學上是否存在差異，國內尚無學者對此問題進行研究。

本研究對同屬長江水系的不同產地、不同等級、不同性別大閘蟹背殼的15 個形態學參數展開測定，并進行主成分分析，根據大閘蟹形態學參數的主成分綜合得分來評價其形態學特性，并獲得不同產地、性別、等級蟹樣間的差異性。以期為長江水系不同地區大閘蟹的形態學甄別和定級提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

陽澄湖大閘蟹（120 只）：蘇州市明澄蟹業公司，其中雄蟹60 只，200 g（陽-♂-特級）、150 g（陽-♂-1 級）以及125 g（陽-♂-2 級）各20 只；雌蟹60 只，150 g（ 陽-♀- 特 級）、125 g（ 陽-♀-1 級）以 及100 g（陽-♀-2 級）各20 只。松江大閘蟹（120 只）：上海魚躍水產合作社，采樣規模與陽澄湖蟹完全一致，雄性規格命名為松-♂-特級、松-♂-1 級和松-♂-2 級；雌 性 命 名 為 松-♀- 特 級、松-♀-1級和松-♀-2 級。崇明大閘蟹（80 只）：上海寶島蟹業有限公司，其中雄蟹40 只（1 和2 級分別20 只，分別命名為崇-♂-1 級和崇-♂-2 級），雌蟹40 只（1級和2 級分別20 只，分別命名為崇-♀-1 級和崇-♀-2級）。崇明大閘蟹有“小而鮮”的特點，未有特級品種，因此只對崇明大閘蟹采集1 級和2 級蟹樣。

Mitutoyo 游標卡尺：530 型，泰西（北京）精密技術有限公司。

1.2 大閘蟹樣品前處理

將捆扎好的3 個產地的特級、1 級和2 級的大閘蟹使用流動水沖洗表面雜質和泥沙后擦拭干凈，依次蒸制30 min 冷卻至室溫。打開頭胸甲，將背殼清理干凈立即用游標卡尺測量各形態學參數。

1.3 形態學參數測量

采用游標卡尺測量中華絨螯蟹背殼的15 個形態學參數[5]：內額齒間距（AA'）、外額齒間距（BB'）、眼底間距（CC'）、第一前側齒間距（DD'）、第二前側齒間距（EE'）、第三前側齒間距（FF'）、第四前側齒間距（GG'）、體寬角間距（HH'）、側后緣界角間距（II'）、第二前側齒至側后緣界角間距（EI）、第三前側齒至側后緣界角間距（FI）、第四前側齒至側后緣界角間距（GI）、體寬角至側后緣界角間距（HI）、中央缺刻至頸溝中點間距（PK）、中央缺刻至后緣中點間距（PJ），詳見圖1。

圖1 中華絨螯蟹背殼形態學參數

1.4 數據分析

數據分析采用主成分分析法（Principal Component Analysis，PCA），PCA 分 析 由AlphaSoft V12.0 和Matlab 6.5 軟件完成，PCA 分析步驟如下[6]。①為抵消不同變量間的差異，通過Z-Score 標準化方法，將大閘蟹形態矩陣Xm×n標準化（m代表蟹樣數，n代表傳感器數），計算中心標準化矩陣，并計算的 協 方 差 矩 陣Yn×n。②由 特 征 方 程(λi-Yn×n)×U=0，求 出Yn×n的 各特征向 量Ui和 特征根λi。③主成 分表達式：PCi=Ui×X（i*i=1,2,…,n），各主成分貢獻率，前k個主成分PC1,…,PC（kk＜n）的累計貢獻率。④取k值，累計主成分貢獻率超過90%，研究主成分PC1,…,PCk，故可將n維原始數據降為k維。此外，不同組別的顯著性（不同字母代表顯著性差異，P＜0.05）采用Origin 2021 軟件分析。

2 結果與分析

2.1 不同產地、等級、性別中華絨螯蟹背殼形態學差異分析

由表1 可知，從產地因素上看，陽澄湖和崇明所 產 的 大 閘 蟹 在BB'、EE'、FF'、GG'、HH'、II'、EI、FI、HI 和PJ 這10 個參數上均有顯著性差異：陽澄湖蟹顯著大于崇明蟹；除II'外，松江蟹的上述9 項參數均介于陽澄湖蟹和崇明蟹之間，且與兩者無顯著性差異。其他5 個形態學參數（AA'、CC'、DD'、GI 和PK），3 個產地蟹樣均無顯著性差異。從等級因素上看，除AA'、CC'、GI 和PK 外（4 種等級蟹樣均無顯著性差異），特級和2 級的大閘蟹在其余各形態學指標上均有顯著性差異：特級蟹顯著大于2 級蟹，1 級蟹介于特級蟹和2 級蟹之間，且與兩者無顯著性差異（DD'與FI除外）。從性別因素上看，對雌蟹和雄蟹而言，除了AA'，其他14 個形態學參數均有顯著性差異：II'為雌蟹顯著大于雄蟹，其他形態學參數均為雄蟹顯著大于雌蟹。

表1 不同產地、等級、性別中華絨螯蟹背殼形態學參數比較（單位：cm）

目前國內已有一些學者對不同種群大閘蟹的形態特征進行過研究，認為它們在頭胸甲、額齒和側齒形態以及步足特征等方面存在一定的差異性。王武等[7]研究發現中國大陸不同地域的中華絨螯蟹在長期進化過程中，中華絨螯蟹對原產地環境的依賴性較強。何杰等[8]采用形態學測量的方法也證實，南北水系中華絨螯蟹存在明顯的地理隔離現象。但同屬長江水系、來自不同產地的大閘蟹的形態學是否存在差別，國內尚無研究者對此問題進行研究。本研究對其數據進行分析后發現：同屬長江水系的陽澄湖蟹和松江蟹在形態學上不存在顯著性差異，而崇明蟹因為所處水體有一定的鹽度而造成個體偏小，與陽澄湖蟹相比形態上有一定差異性。進一步研究發現，同一水系的大閘蟹背殼形態特征均較為相似，存在的細微差異可能與其自身營養狀況有關：營養狀況越好，蟹樣背殼越飽滿，各項形態學參數數值越大。陽澄湖水草豐茂，水質清澈、螺絲等活體餌料豐富，是河蟹理想的天然棲息地，因而陽澄湖大閘蟹的營養狀況良好，各項形態學參數數值偏大。

2.2 背殼形態學變量的主成分分析

對中華絨螯蟹背殼各形態學變量進行主成分分析，結果見表2 和表3。第一主成分的方差貢獻率占84.682 7%，主要反映除II'（X9）外的14 個變量的變異信息，并且第二主成分方差貢獻率占7.501 7%，故第一及第二主成分的方差貢獻率累計為92.184 4%，大于90%，并且信息遺失率＜10%。因此15 個形態學變量的差異信息在這2 個主成分均能有效體現。綜上，選用前2 個主成分作為本次研究的數據分析有效成分，可使大閘蟹背殼形態學數據從15 維降至2 維。此外，由表3 可知，第一主成分與所有形態學變量（X1~X15）的特征向量均為正值，呈現正相關；而第 二 主 成 分 與X4、X7、X8、X10、X11、X12、X13、X14和X15的特征向量均為負值，呈負相關性。基于此進行主成分建立的形態學評價模型建立。

表2 主成分的特征根及方差貢獻率

表3 主成分的載荷矩陣及特征向量

2.3 基于主成分建立的形態學評價模型

由表2 的92.184 4%變異信息和表3 的特征向量，根據主成分計算公式：PCi=Ui×X*i（i=1,2,…,n），建立PC1、PC2兩個主成分的線形回歸方程為

式（1）和 式（2）中：X1,X2,…,X15對 應 的 數據為15 個形態學變量經Z-Score 標準化后的數值。

本研究通過大閘蟹背殼形態學的綜合評價模型S=α1×PC1+α2×PC2來計算綜合評價指標的分值S（見表4）。由表4 可見，陽澄湖的特級雄蟹在第一主成分中得分最高，松江的特級雌蟹在第二主成分中得分最高。16 種蟹樣背殼形態學的主成分得分（S值）排 序 為 陽-♂- 特 級＞松-♂- 特 級＞陽-♂-1 級＞松-♂-1 級＞崇-♂-1 級＞松-♂-2 級＞陽-♂-2級＞陽-♀- 特 級＞松-♀- 特 級＞崇-♂-2 級＞陽-♀-1 級＞松-♀-1 級＞陽-♀-2 級＞崇-♀-1級＞松-♀-2 級＞崇-♀-2 級；若保持產地和性別條件一致，則特級＞1 級＞2 極；若保持產地和等級條件一致，則雄蟹＞雌蟹。

表4 主成分綜合得分表

如表5 所示，不同產地的平均主成分綜合得分（S值）可見：陽澄湖＞松江＞崇明。綜合考慮等級和性別，陽澄湖大閘蟹背殼的形態最好，松江大閘蟹次之，崇明大閘蟹最低。同理，從等級和性別角度，各自對大閘蟹背殼形態的s—值進行比較后發現：特級＞1 級＞2 級，雄性＞雌性。此外，進一步觀察表5 可知，性別因素對大閘蟹背殼形態的影響最為顯著（雌蟹和雄蟹的s—值差值最大）；等級因素有一定的影響；產地因素的影響力最弱。

表5 平均主成分綜合得分表

2.4 基于主成分分析確定特征形態學變量

由圖2 可見，雄性和雌性大閘蟹可依據其背殼形態的差異而分為兩類（分別用虛線圈出），兩者差異性主要體現在第一主成分軸上：雄蟹大多位于第一主成分軸的右側區域（PC1值為正），而雌蟹主要位于第一主成分軸的左側區域（PC1值為負）。對于某種性別的大閘蟹而言（以雄蟹為例），不同等級的蟹樣在形態上也存在一定的差異性：蟹樣等級越高，其PC1和PC2的值越大。由于PC1對樣品總體方差的貢獻率（84.68%）遠大于PC2（7.50%），且不同蟹樣在PC1上的數值范圍跨度更大，因此可認為第一主成分對蟹樣等級的差異貢獻顯著。從產地因素上看，陽澄湖、松江和崇明的大閘蟹在形態上雖有差異（PC1值依次遞減），但此差異相對性別及等級因素而言并不明顯。進一步分析圖2 可知，BB'、DD'、EE'、FF'、GG'、HH'、CC'、EI、FI、HI、PK、PJ 在第一主成分上的載荷值較高，可認為其是對大閘蟹性別、等級、產地區分貢獻度相對較大的特征性形態學變量[9]。

圖2 主成分載荷圖

3 結論

對同屬長江水系的不同產地、不同性別、不同等級的中華絨螯蟹背殼的15 個形態學參數進行了測量，并對所得數據進行分析。結果表明，同屬長江水系的3 個產地大閘蟹背殼形態特征均較為相似，存在的細微差異可能與其營養狀況有關：陽澄湖水草豐茂、活體餌料豐富，因而陽澄湖大閘蟹營養狀況較好，其各項形態學參數數值偏大。主成分分析結果表明：雄性和雌性大閘蟹可依據其背殼形態的差異而分為兩類，兩者差異性主要體現在第一主成分軸上。對于某種性別蟹樣而言，大閘蟹的等級越高，其第一和第二主成分的值越大。從產地角度分析，陽澄湖、松江和崇明的大閘蟹在形態上雖有差異（第一主成分值依次遞減），但此差異相對性別及等級因素而言并不明顯。從形態學參數角度分析，除II'、AA'和GI 外，剩余12 個形態學參數在第一主成分上的載荷值均極高，對大閘蟹性別、等級、產地的區分貢獻最為顯著。