董浚鍵 孫成飛 田園園,2 曾慶凱,2 師紅亞,2 盧邁新,2 葉 星,2①
(1. 農(nóng)業(yè)部熱帶亞熱帶水產(chǎn)資源利用與養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院珠江水產(chǎn)研究所 廣州 510381;2. 上海海洋大學(xué) 上海 201306)
體重作為重要的生長性狀之一,常被作為魚類選育的重要目標(biāo)性狀(Gaeet al, 2002; 袁美云等, 2010)。水產(chǎn)動(dòng)物形態(tài)性狀與體重性狀間存在著相關(guān)關(guān)系,對(duì)重要經(jīng)濟(jì)性狀的相關(guān)及通徑分析不僅可以了解各性狀與體重的相關(guān)程度及形態(tài)性狀間的關(guān)聯(lián)度,而且可以為制定實(shí)際育種方案提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。研究形態(tài)性狀與體重性狀間的相關(guān)程度主要采用相關(guān)分析、多元回歸分析、灰色關(guān)聯(lián)分析和通徑分析等方法(譚才鋼等,2015; 王新安等, 2013)。采用多元線性回歸分析與偏相關(guān)分析,由于存在自變量與因變量的偏回歸系數(shù)量綱不同而不利于數(shù)據(jù)的直接比較。通徑分析可以在多元回歸分析的基礎(chǔ)上擴(kuò)展,分析自變量間的相互關(guān)系及它們對(duì)因變量的協(xié)同作用關(guān)系,并可逐步剔除不顯著的自變量,建立準(zhǔn)確的多元線性回歸方程。在水產(chǎn)動(dòng)物,如魚類(嚴(yán)福升等, 2010; 胡玉龍等, 2015; 張永泉等, 2014;)、爬行類(王誠遠(yuǎn)等, 2013; 馬曉等, 2013)、甲殼類(柴展等, 2015; 李洋等, 2012)、貝類(白臨建等,2012; 張嘉麗等, 2014)和頭足類(平洪領(lǐng)等, 2015)等都有形態(tài)性狀與體重性狀間相關(guān)關(guān)系的報(bào)道。
翹嘴鱖(Siniperca chuatsi),俗稱桂花魚,是我國重要的優(yōu)質(zhì)養(yǎng)殖魚類之一,在我國多個(gè)省市進(jìn)行養(yǎng)殖(吳斌等, 2015)。2015年,我國翹嘴鱖的養(yǎng)殖產(chǎn)量達(dá)29.8萬t,廣東省約為10萬t (袁曉初等, 2016)。隨著鱖養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展,急需開展翹嘴鱖快長抗逆的優(yōu)良品種選育研究。目前,對(duì)翹嘴鱖形態(tài)特征與生長性狀的相關(guān)研究尚不多見。張進(jìn)等(2013a、b)對(duì)翹嘴鱖和雜交鱖形態(tài)性狀進(jìn)行了通徑分析,證實(shí)不同月齡翹嘴鱖和雜交鱖的全長和體高對(duì)體重影響最大;竇亞琪等(2014)對(duì)不同月齡性狀的主成分進(jìn)行分析,證明了體重、體長和體高是翹嘴鱖早期生長階段最重要的性狀指標(biāo),且發(fā)現(xiàn)了翹嘴鱖早期生長階段為等速生長。這些研究所抽取的群體樣本數(shù)都在40~70尾之間,可滿足統(tǒng)計(jì)分布的最低樣本要求(不少于30個(gè)),但統(tǒng)計(jì)分析中樣本量越大,越能反應(yīng)總體特征。當(dāng)給定置信水平時(shí),樣本量越大,誤差區(qū)間越小,能有效提高判別效果,能夠得到更準(zhǔn)確可靠的多元回歸方程。本研究采用多元回歸和偏回歸系數(shù)檢驗(yàn),結(jié)合通徑分析對(duì)達(dá)到上市規(guī)格的184個(gè)家系共2837尾同塘養(yǎng)殖的翹嘴鱖的全長(TL)、體高(BH)、頭長(HL)、眼徑(ED)、尾柄全長(CPTL)和尾柄高(CPH)共6個(gè)性狀與體重(BW)的關(guān)聯(lián)度進(jìn)行分析;從中隨機(jī)取雌雄翹嘴鱖各150尾建立多元回歸方程,最后隨機(jī)抽取120尾進(jìn)行雌雄判別分析驗(yàn)證。本研究結(jié)果可為下一步翹嘴鱖的選育提供合理科學(xué)的選育評(píng)價(jià)指標(biāo),以提高選育效率。
實(shí)驗(yàn)中翹嘴鱖 3個(gè)親本群體分別為廣東養(yǎng)殖群體(62尾)、安徽秋浦河養(yǎng)殖群體(37尾)和湖南洞庭湖野生群體(63尾),共計(jì)162尾。其中,廣東和安徽的2個(gè)養(yǎng)殖群體均由廣東省清遠(yuǎn)市清新縣宇順農(nóng)牧漁業(yè)科技服務(wù)有限公司養(yǎng)殖和保種,湖南野生群體則于2015年采自湖南洞庭湖。以 3個(gè)群體為親本,采用完全雙分列雜交法配對(duì)繁殖,獲得9個(gè)群體(184個(gè)家系),共2837尾F1代個(gè)體。幼魚經(jīng)電子芯片標(biāo)記后放養(yǎng)于清遠(yuǎn)市宇順農(nóng)牧漁業(yè)科技服務(wù)有限公司鱖魚養(yǎng)殖基地同一口池塘中,養(yǎng)殖140 d后收獲、測量。
測量前先用Tricaine (MS-222)麻醉實(shí)驗(yàn)魚,麻醉劑濃度為7.5~13.5 g/m3,水溫為20℃~25℃。體重性狀采用電子天平稱量(精確至0.01 g);全長、體高等形態(tài)性狀先通過數(shù)碼相機(jī)拍照,并采用本實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的魚類外部形態(tài)測量軟件V1.0 (登記號(hào): 2013SR144497),對(duì)全長、體高、頭長、眼徑、尾柄全長和尾柄高6個(gè)形態(tài)性狀進(jìn)行測量,通過與標(biāo)尺的像素比較,計(jì)算出各性狀的實(shí)際數(shù)值(精確到0.001 mm) (圖1);性別通過解剖檢查其生殖腺進(jìn)行鑒定。
圖1 翹嘴鱖各形態(tài)性狀的軟件測量Fig.1 The measurement of the morphological traits of S. chuatsi by software
使用SPSS 18.0軟件對(duì)翹嘴鱖全長、體高、頭長、眼徑、尾柄全長、尾柄高和體重共7個(gè)性狀測定結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析(杜家菊等, 2010; 何風(fēng)華等, 2005),根據(jù)統(tǒng)計(jì)量計(jì)算平均數(shù)()、標(biāo)準(zhǔn)差(S)和變異系數(shù)(Cv),進(jìn)而分析形態(tài)性狀間的相關(guān)系數(shù)(rxy)、偏回歸系數(shù)(bi)和通徑系數(shù)(標(biāo)準(zhǔn)偏回歸系數(shù)Pxiy,簡寫為Pi),并進(jìn)行偏回歸系數(shù)檢驗(yàn),排除不顯著相關(guān)的形態(tài)性狀;通過分析各形態(tài)性狀對(duì)體重的直接作用(通徑系數(shù)Pi)和間接作用(簡寫為∑rijPj),結(jié)合單個(gè)性狀對(duì)體重的決定系數(shù)(dxiy, 簡寫為di)、兩個(gè)性狀對(duì)體重的共同決定系數(shù)(dxixjy, 簡寫為dij)建立回歸方程。
平均數(shù)()、標(biāo)準(zhǔn)差(S)、標(biāo)準(zhǔn)誤(σ)和變異系數(shù)(Cv)的計(jì)算公式如下(蔡一林等, 2011; 李春喜等, 2013;王新安等, 2013):
n=2837;i=1, 2, 3, …,n;xi表示形態(tài)性狀數(shù)值。
性狀間的相關(guān)系數(shù)(rxy)的計(jì)算公式:
n=2837;i=1, 2, 3,…,n;xi表示形態(tài)性狀數(shù)值;yi表示體重性狀數(shù)值。
直接作用(Pi)和間接作用公式:
bi表示偏回歸系數(shù);Sxi和Sy表示形態(tài)性狀和體重的標(biāo)準(zhǔn)差;rxy表示形態(tài)性狀與體重間的相關(guān)系數(shù)。
形態(tài)性狀對(duì)體重的決定系數(shù)(di和dij)公式:
rij表示形態(tài)性狀間的相關(guān)系數(shù);di表示單個(gè)性狀對(duì)體重的決定系數(shù);dij表示2個(gè)性狀對(duì)體重的共同決定系數(shù)。
復(fù)相關(guān)指數(shù)(R2)公式:
xi表示各個(gè)形態(tài)性狀;rxiy表示形態(tài)性狀與體重間的相關(guān)系數(shù);iP形態(tài)性狀對(duì)體重的直接作用。
多元線性回歸方程模型:
Xi表示各個(gè)形態(tài)性狀;y表示體重性狀。
共測定了2837尾翹嘴鱖成魚的體重、全長、體高、頭長、眼徑、尾柄全長和尾柄高。在這些性狀中,體重的變異系數(shù)最高,達(dá)44.275%,眼徑的變異系數(shù)最低,為10.964%,其余各性狀變異系數(shù)在13.884%~16.967%之間(表1);各性狀標(biāo)準(zhǔn)誤均較小,說明所取樣本各參數(shù)對(duì)總體的估計(jì)較接近,可靠性高。
對(duì)翹嘴鱖各形態(tài)性狀分別進(jìn)行相關(guān)分析,獲得各性狀表型值相關(guān)系數(shù)(表2)。其中,全長與體高的相關(guān)系數(shù)最大,為 0.974;體重與其他形態(tài)性狀的相關(guān)系數(shù)均呈極顯著正相關(guān),與全長和體高的相關(guān)系數(shù)最大,分別為 0.929和 0.932,而與眼徑的相關(guān)系數(shù)最?。桓餍誀顑蓛芍g的相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。
由于各性狀間可能存在不同程度的多重共線性現(xiàn)象,需進(jìn)一步對(duì)各性狀進(jìn)行偏回歸系數(shù)檢驗(yàn)和通徑分析。通徑分析能解析各形態(tài)性狀間復(fù)雜的相互關(guān)系。建立翹嘴鱖各形態(tài)性狀對(duì)體重的通徑系數(shù)回歸方程組,顯著性檢驗(yàn)(R=0.947,F=3490.266,P<0.01)顯示,鱖形態(tài)性狀與體重間的復(fù)相關(guān)關(guān)系和多元回歸關(guān)系真實(shí)存在,可進(jìn)行通徑分析;但偏回歸系數(shù)檢驗(yàn)頭長和尾柄高變量未達(dá)到顯著水平(P>0.05) (表3),故剔除頭長及尾柄高性狀后進(jìn)一步分析。
表1 翹嘴鱖各生長性狀的參數(shù)統(tǒng)計(jì)Tab.1 Statistics of the morphological traits of S. chuatsi (n=2837)
表2 翹嘴鱖形態(tài)性狀間的相關(guān)系數(shù)Tab.2 The correlation coefficients between the morphological traits of S. chuatsi (n=2837)
分析除頭長和尾柄高性狀外的 4個(gè)形態(tài)性狀對(duì)體重的直接作用和間接作用,發(fā)現(xiàn)全長對(duì)體重的直接作用最大(0.633),而全長通過其他性狀對(duì)體重的間接作用最小(0.296),直接作用遠(yuǎn)大于間接作用;體高的直接作用也較高(0.473),略高于間接作用(0.459)(表4);眼徑和尾柄全長性狀則是間接作用顯著大于直接作用,其中,尾柄全長對(duì)體重的直接作用最小(–0.152),而間接作用最大(0.980)(表4)。
計(jì)算各形態(tài)性狀(di)及形態(tài)性狀兩兩間(dij)協(xié)同對(duì)體重的決定系數(shù),所有決定系數(shù)的總和為 0.896,與復(fù)相關(guān)系數(shù)(R2)相等,該結(jié)果表明全長、體高、眼徑和尾柄全長4個(gè)形態(tài)性狀為影響體重的重點(diǎn)性狀,頭長和尾柄高性狀對(duì)體重的影響相對(duì)較??;單獨(dú)性狀決定作用中以全長和體高的影響最高,分別為 0.400和 0.224,兩兩共同決定作用中全長和體高的協(xié)同作用程度最大(0.583)(表5),其余的均較小(<0.05)。
表3 翹嘴鱖主要形態(tài)性狀與體重的偏回歸系數(shù)檢驗(yàn)Tab.3 Partial regression coefficient test of the morphological traits and body weight of S. chuatsi (n=2837)
表4 翹嘴鱖形態(tài)性狀對(duì)體重影響的通徑分析Tab.4 Path analysis of the effects of the morphological traits on the body weight of S. chuatsi (n=2837)
表5 翹嘴鱖形態(tài)性狀對(duì)體重的決定系數(shù)Tab.5 The determinant coefficients of the morphological traits on the body weight of S. chuatsi (n=2837)
根據(jù)測定數(shù)據(jù)進(jìn)行逐步多元回歸分析,由于頭長和尾柄高偏回歸系數(shù)不顯著(表3),因此,剔除頭長和尾柄高2個(gè)自變量,再次進(jìn)行多元回歸分析(表6),建立以全長、體高、眼徑和尾柄全長與鱖體重關(guān)聯(lián)的新回歸方程:
y為體重(g),x1為全長(mm),x2為體高(mm),x3為眼徑(mm),x4為尾柄全長(mm)。
多元回歸方程的方差分析及相關(guān)指數(shù)分析結(jié)果顯示,回歸關(guān)系極顯著(P<0.01)(表7),且各形態(tài)性狀對(duì)體重的偏回歸系數(shù)也極顯著(P<0.01)(表6);4個(gè)性狀對(duì)體重的顯著性檢驗(yàn)R=0.947,說明4個(gè)性狀對(duì)體重有較大的相關(guān)性。
翹嘴鱖形態(tài)性狀對(duì)體重的決定系數(shù)中,全長和體高對(duì)體重的決定系數(shù)最高(表5),因此,利用雌雄魚的全長和體高數(shù)據(jù)分別進(jìn)行多元回歸分析,建立全長和體高與體重關(guān)聯(lián)的回歸方程(表8):
式中,y為體重,x1為全長,x2為體高。
利用建立的雌雄回歸方程,用 120尾鱖進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果顯示,總的判別準(zhǔn)確率為61.667%,在體重小于200 g的鱖魚雌雄判別準(zhǔn)確率達(dá)到72.131%,但在大于200 g的準(zhǔn)確率只有50.847% (表9)。
體重是魚類重要的生長性狀,且其變異系數(shù)較大,被作為大多數(shù)魚類選育的重要指標(biāo)(袁美云等,2010)。本研究測量了2837尾翹嘴鱖的7個(gè)生長相關(guān)性狀,包括全長、體高、頭長、眼徑、尾柄全長、尾柄高和體重,發(fā)現(xiàn)體重性狀變異系數(shù)最大,說明以體重為目標(biāo)性狀進(jìn)行翹嘴鱖的選擇育種是可行的,也說明所檢測的翹嘴鱖群體具有較大的選擇育種潛力。
表6 翹嘴鱖主要形態(tài)性狀與體重的偏回歸系數(shù)檢驗(yàn)(剔除頭長、尾柄高)Tab.6 Partial regression coefficient test of the morphological traits and body weight of S. chuatsi(HL and CPH were eliminated) (n=2837)
表7 多元回歸方程的方差分析Tab.7 Analysis of variance of multiple regression equations
表8 雌雄翹嘴鱖主要形態(tài)性狀與體重的偏回歸系數(shù)檢驗(yàn)(剔除頭長、尾柄高)Tab.8 Partial regression coefficient test of the morphological traits and body weight of male and female S. chuatsi(HL and CPH were eliminated) n(female)= 150, n(male)=150
表9 翹嘴鱖雌雄判別驗(yàn)證結(jié)果Tab.9 The results of sexual determination of S. chuatsi
形態(tài)性狀是生物種質(zhì)狀況和生長特征的綜合反映,也是生物選擇育種的重要指標(biāo)(王新安等, 2012)。在選育過程中,通過研究性狀間的相互關(guān)系,可為間接選育、多性狀選育和選擇指數(shù)提供參考(李思發(fā)等,2006)。利用通徑分析,結(jié)合多元線性回歸分析與偏相關(guān)分析,可以精確、直觀地處理復(fù)雜的變量關(guān)系(敬艷輝等, 2006)。本研究對(duì)翹嘴鱖的體重與各形態(tài)性狀進(jìn)行了系統(tǒng)分析,發(fā)現(xiàn)各形態(tài)性狀測量值間均存在顯著差異。進(jìn)一步建立多元回歸方程并通過偏回歸系數(shù)檢驗(yàn),發(fā)現(xiàn)頭長和尾柄高的偏回歸系數(shù)值不顯著,故剔除這 2個(gè)性狀后建立了最終的多元回歸方程,并通過通徑分析確定各形態(tài)性狀對(duì)體重性狀的直接作用以及每個(gè)形態(tài)性狀通過其他性狀對(duì)體重的間接作用。翹嘴鱖的全長和體高對(duì)體重的單獨(dú)決定程度最高,且全長和體高的共同決定系數(shù)也顯著高于其他兩兩性狀。這與硬頭鱒(Oncorhynchus mykiss)幼魚、團(tuán)頭魴(Megalobrama amblycephala)、紅鰭東方鲀(Fugu rubripes)和白斑紅點(diǎn)鮭(Salvelinus leucomaenis)等魚類形態(tài)性狀的研究結(jié)果相同,這些魚類對(duì)體重的決定系數(shù)最大的單獨(dú)性狀也均為體高和全長,兩兩共同決定系數(shù)也主要以全長/體高的協(xié)同作用程度最大(佟廣香等, 2011; 楊貴強(qiáng)等, 2011; 王新安等, 2013;袁美云等, 2010; 張永泉等, 2014)。進(jìn)行決定系數(shù)分析時(shí),當(dāng)各自變量對(duì)依變量的單獨(dú)決定系數(shù)及兩兩共同決定系數(shù)的總和(∑d)大于0.85時(shí),表明自變量與依變量的相關(guān)性較大(劉小林等, 2004)。本研究中,全長、體高、眼徑和尾柄全長4個(gè)性狀對(duì)體重的決定系數(shù)總和達(dá)0.896,表明這4個(gè)性狀是影響體重的重點(diǎn)性狀,其他尚未測定或剔除的性狀對(duì)體重的影響相對(duì)較小。本研究通過分析大樣本所建立的回歸方程量化了翹嘴鱖體重與全長、體高、眼徑和尾柄全長的相關(guān)關(guān)系,翹嘴鱖的全長、體高和體重可以作為多性狀選育的主要選擇參數(shù)。
在水生動(dòng)物中,有些魚類雌雄個(gè)體的生長存在明顯差異,比如大黃魚(Larimichthys crocea)、大菱鲆(Scophthalmus maximus)、黃顙魚(Pseudobagrus fulvidraco)和紅鰭東方鲀等(諶微等, 2014; 胡玉龍等,2015; 林植華等, 2004; 岳亮等, 2015);有些魚類則不存在明顯的生長差異,如大鱗副泥鰍(Paramisgurnus dabryanus)和北部灣口眼鏡魚(Mene maculate)等(安麗等, 2011; 杜時(shí)強(qiáng)等, 2012;)。翹嘴鱖雌雄個(gè)體的生長也存在差異(王曉清等, 2006),但翹嘴鱖在未達(dá)性成熟前或非生殖季節(jié),從外部形態(tài)上難以區(qū)別其雌雄個(gè)體,在選育種過程進(jìn)行后備親本雌雄個(gè)體的選留時(shí)難度很大。
本研究分析體重、全長和體高3個(gè)性狀與性別的相關(guān)關(guān)系,建立了翹嘴鱖雌雄個(gè)體形態(tài)參數(shù)的回歸方程,進(jìn)行雌雄判別驗(yàn)證準(zhǔn)確率為61.667%;而且對(duì)小規(guī)格(<200 g)的樣本判別準(zhǔn)確率更高,可達(dá) 72.131%(表9)。通常達(dá)性成熟的個(gè)體其雌雄個(gè)體的判別可借助是否能擠出精液進(jìn)行鑒定,而較小個(gè)體通常是無法判斷雌雄的。本研究通過形態(tài)參數(shù)對(duì)小規(guī)格樣本的雌雄鑒別在鱖選育過程中具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
本研究通過相關(guān)分析、通徑分析及多元回歸分析確定了翹嘴鱖的全長和體高性狀對(duì)體重性狀影響最大,且建立了翹嘴鱖體重的回歸方程;同時(shí)建立的翹嘴鱖雌雄個(gè)體形態(tài)參數(shù)的回歸方程對(duì)小規(guī)格樣本具有較高的鑒別率。本研究結(jié)果可為下一步翹嘴鱖的選育提供合理科學(xué)的選育評(píng)價(jià)指標(biāo),以提高選育效率。
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