不同月龄云龙石斑鱼表型性状的主成分与通径分析

杂交育种在石斑鱼养殖新品种的开发和培育中发挥了重要作用[1]，目前，国内外科研工作者已成功培育出多个石斑鱼杂交品种，如褐点石斑鱼Epinephelus fuscogutatus♀×清水石斑鱼Epinephelus polyphekadion♂[2]、斜带石斑鱼Epinephelus coioides♀×鞍带石斑鱼Epinephelus lanceolatus♂[3-4]、云纹石斑鱼Epinephelus moara♀×七带石斑鱼Epinephelus septemfasciatus♂[5]、云纹石斑鱼♀×赤点石斑鱼Epinephelus akaara♂[6]、珍珠龙胆石斑鱼(褐点石斑鱼♀×鞍带石斑鱼♂)[7]和褐石斑鱼Epinephelus bruneus♀×鞍带石斑鱼♂[8]等杂交组合，并对杂交子代的胚胎发育、仔稚幼鱼的生长进行了研究，其中，珍珠龙胆石斑鱼在抗病力和生长速度上表现出一定的杂交优势[9]。云纹石斑鱼和鞍带石斑鱼均隶属于石斑鱼科Epinephelidae、石斑鱼属Epinephelus[10]，是具有较高营养价值的海水经济鱼类，云龙石斑鱼 Epinephelus moara♀×Epinephelus lanceolatus♂是以云纹石斑鱼为母本、鞍带石斑鱼为父本通过人工授精培育的杂交子一代[11]。经过近3年的生产实践证明，云龙石斑鱼具有生长速度快、抗逆性强等特点，表现出明显的杂种优势。因此，开展云龙石斑鱼表型性状相关性研究具有重要意义。

主成分分析是利用“降维”的思想，把具有相关性的多个指标转化为少数几个综合指标的统计方法[12]。在水产经济鱼类中也常用主成分分析法研究形态性状的差异，如尼罗罗非鱼Oreochromis niloticus[13]、大口黑鲈Micropterus salmoides[14]、翘嘴鳜Siniperca chuatsi[15]和鳙Aristichthys nobilis[16]等。

体质量是水产动物重要的目标性状，但是体质量现场测量受到的干扰因素较大，因此，可通过通径分析确定影响体质量的主要形态性状，选择可准确测量的形态性状间接评价体质量。利用通径分析研究形态性状对体质量的影响，已用于大黄鱼Pseudosciaena crocea[17]、卵形鲳鲹Trachinotus ovatus[18]、小黄鱼P.polyactis[19]、真鲷Pagrus major[20]、大西洋鲑鱼Salmo salar[21]、石斑鱼[22-24]和马苏大麻哈鱼Oncorhynchus masou[25]的研究。

目前，国内外学者已研究了云龙石斑鱼染色体核型[26]、肌肉营养成分[27]和环境胁迫对其生长发育的影响[28-29]，但对云龙石斑鱼生长发育过程中形态性状的研究尚未见报道。本试验中，运用传统的形态性状测量法，分别测定云龙石斑鱼3个月龄组的9个表型参数，通过主成分分析确定不同生长阶段主要的性状指标; 采用相关分析、通径分析对表型性状间的相关性进行分析，确定主要性状对体质量的直接和间接作用，并建立多元线性回归方程，以探究云龙石斑鱼不同阶段生长指标的变化规律，以期为石斑鱼良种选育和杂交品种的推广提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验用云龙石斑鱼由厦门小嶝水产科技有限公司提供。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 2015年4月通过挑选个体健康、性腺发育至Ⅳ期的云纹石斑鱼雌鱼进行催产，将成熟的卵子挤到容器中，再轻压鞍带石斑鱼雄鱼腹部，挤出精子，在显微镜下检查精子质量，确保用于受精的精子活力大于90%，将精子和卵子迅速混合(精卵比为1 mL∶1 kg)，受精卵经微充气、流水孵化。受精卵发育到神经胚期时，移至室内育苗池，待鱼苗生长至幼鱼阶段(2.5～3.0 cm)移入室内水泥池进行人工配合饲料驯化与饲养，对4、9和15月龄的云龙石斑鱼进行随机取样，共随机抽取339尾个体。试验期间确保所有个体培育和养殖管理条件一致。

1.2.2 表型性状测量测量前用浓度为0.1 g/L的鱼定安(MS-222)对云龙石斑鱼进行麻醉，用游标卡尺逐尾测量全长(X1)、体长( X2)、头长(X3)、体高(X4)、眼后头长(X5)、躯干长(X6)、尾柄长(X7)和尾柄高(X8) 等8个形态性状; 用毛巾吸干体表水分用电子天平(精确到0.01 g)称量体质量(Y)。

1.2.3 主成分分析将3个月龄组云龙石斑鱼9个表型性状指标降维，计算各表型性状指标相关矩阵的特征值和累计贡献率，以主成分累积贡献率大于85%为标准提取主成分，并计算主成分特征向量。具体分析参照文献[30]。

1.2.4 通径分析利用SPSS 19.0软件对各表型性状的基础数据进行Pearson相关分析，通过逐步引入——剔除法(Stepwise)计算形态性状对体质量的通径系数及决定系数，并建立形态性状估计体质量的最优多元线性回归方程。

1.3 数据处理

采用SPSS 19.0软件对各形态性状和体质量进行描述性统计，试验数据以平均值±标准差(mean±S.D.)表示，显著性水平设为0.05，极显著性水平设为0.01。

2 结果与分析

2.1 不同月龄云龙石斑鱼表型性状统计及其相关性

从表1可见：9月龄云龙石斑鱼体质量是4月龄体质量的5.73倍，15月龄鱼体体质量是9月龄的2.50倍；3个月龄组体质量的变异系数(CV)在所测的性状中均最大，分别为19.37%、16.47%和20.17%，全长(X1)和体长(X2)的变异系数均较小；除体质量外，3个月龄组形态性状变异系数范围分别为7.50%～10.77%、6.56%～10.47%和6.34%～9.86%。

从表2可见：云龙石斑鱼各月龄的表型性状均呈不同程度的正相关，除9月龄尾柄长(X7)外，3个月龄组各形态性状与体质量均呈极显著相关(P<0.01); 4月龄和9月龄体质量与全长的相关性最高，相关系数分别为0.948、0.945; 15月龄体质量与体高的相关性最高(0.902)，与全长的相关系数次之(0.887); 3个月龄组体质量与性状尾柄长的相关性均较低。

2.2 不同月龄云龙石斑鱼表型性状的主成分分析

对云龙石斑鱼3个月龄组分别进行主成分分析，将9个原始指标降维，以主成分累积贡献率大于85%为标准，3个月龄组云龙石斑鱼相关矩阵的特征值和累计贡献率如表3所示。从表3可见：4月龄和9月龄均提取3个主成分，对所测表型性状的累计贡献率分别为90.23%、87.11%; 15月龄提取到2个主成分，对所测表型性状的累计贡献率为85.29%。

注: Y表示体质量; *表示显著相关(P<0.05); **表示极显著相关(P<0.01)

Note: Y means body weight; *means significant correlation (P<0.05); **means very significant correlation (P<0.01)

从表4可见：云龙石斑鱼不同月龄组入选的主成分特征向量值有所不同，4月龄和9月龄第一主成分中特征向量值较大的性状有体质量(Y)、全长(X1)和体长(X2)，表明4月龄和9月龄云龙石斑鱼为以增重、增长为主的生长特性；15月龄云龙石斑鱼第一主成分中特征向量值较大的性状有体质量(Y)、全长(X1)、体长(X2)和体高(X4)，表明该阶段以增重、增长和体高的生长为主;3个月龄组第二主成分中特征向量值较大的性状均为尾柄长(X7)，主要反映以尾柄生长为主;4月龄和9月龄第三主成分中特征向量值较大的性状为躯干长(X6)，主要反映以躯干生长为主。

2.3 不同月龄云龙石斑鱼形态性状对体质量的通径分析

经检验，3个月龄组云龙石斑鱼体质量(Y)均服从正态分布(P>0.05)，可以进行回归分析。表5中列出对体质量影响显著(P<0.05)的形态性状，其中，4月龄保留全长(X1)、体长(X2)、尾柄长(X7)和尾柄高(X8)，9月龄保留全长(X1)、头长(X3)、体高(X4)和尾柄高(X8)，4月龄和9月龄全长对体质量直接作用均最大(分别为0.485、0.831)，其他性状主要通过全长间接影响体质量;15月龄保留全长(X1)、体高(X4)、尾柄长(X7)和尾柄高(X8)，其他性状主要通过全长、体高间接影响体质量。

从表6可见：4月龄和9月龄阶段，决定系数最大的性状均为全长(X1)(决定系数分别为0.235、0.691); 15月龄阶段，体高(X4)对体质量的决定系数最大(0.193)；协同决定系数中，4月龄和9月龄云龙石斑鱼全长(X1)通过尾柄高(X8)对体质量的决定程度最大，分别为0.267、0.200，15月龄全长(X1)通过体高(X4)对体质量的决定程度最大(0.326)。

注: 对角线上为单独性状对体质量决定系数，对角线以上为两个性状共同对体质量的决定系数

Note: data on the diagonal is the determination coefficient of single trait on the body weight, and data above the diagonal is that of two traits on the body weight

2.4 多元回归方程的建立

通过剔除通径系数不显著变量，以体质量为因变量，形态性状为自变量，构建不同月龄组形态性状对体质量的最优多元线性回归方程分别为

4月龄: Y=-47.887+3.335X1+2.139X2-3.729X7+19.582X8，

9月龄: Y=-313.801+17.985X1-7.144X3+11.193X4 +37.145X8，

15月龄: Y=-897.768+20.951X1+70.512X4-33.298X7+81.547X8。

其中，3个方程的回归关系均达到极显著性水平(4月龄: F=179.123，P=0.000; 9月龄: F=223.441，P=0.000; 15月龄: F=297.215，P=0.000)，偏回归系数均达到显著性水平(P<0.05)。经回归预测，估计值与观测值无显著性差异(P>0.05)，说明该方程能够估算不同月龄云龙石斑鱼的体质量。

3 讨论

3.1 形态性状与体质量的相关性

通过对不同月龄云龙石斑鱼形态性状与体质量的相关性分析可知，不同生长阶段各形态性状与体质量的相关性存在差异，4月龄和9月龄组全长与体质量的相关性最高，15月龄组体高与体质量的相关性最高。研究发现，在鲈形目的许多经济鱼类发育过程中，早期阶段全长、体长与体质量相关性较大，成品鱼阶段往往体高与体质量相关性较大，如区又君等[18]对卵形鲳鲹表型性状相关性分析表明，1月龄组(0.48 g±0.46 g)和4月龄组(98.38 g±17.13 g)卵形鲳鲹与体质量相关性最大的性状是全长，7月龄组(302.30 g±37.09 g)至13月龄组(720.33 g±81.99 g)时则为体高; 唐瞻杨等[13]对尼罗罗非鱼表型性状相关性分析发现，2月龄组(27.33 g±5.94 g)、3月龄组(111.73 g±19.02 g) 体质量与体长的相关系数最大，4月龄组(288.99 g±43.78 g) 、5月龄组(493.43 g±63.22 g) 体质量与体高的相关系数最大; 黄建盛等[31]对褐点石斑鱼[(23.43±4.84)～(308.15±57.72)g]表型性状相关性分析发现，3～13月龄阶段，全长与体质量相关性均最大，但体质量与体高的相关系数随月龄的增长有增大的趋势; 何小燕等[32]对大口黑鲈研究发现，大口黑鲈商品鱼(431.0～967.5 g)体高与体质量的相关性仅次于体宽，而高于其他形状。上述研究结论与本研究结果相同，即随着月龄的增加，体高与体质量相关性也随之增大。

3.2 主成分分析

在对表型性状统计过程中，较多的变量会增加分析问题的复杂性，变量间存在的相关性，导致多变量间信息出现重叠现象，因此，通常采用较少的变量代替原来较多的变量[13]。唐瞻杨等[13]对尼罗罗非鱼形态性状进行主成分分析，2～3月龄第一主成分均为增重因子，而在3～4月龄第一主成分为增重因子和体高因子，第二主成分指向尾柄(2～4月龄)和躯干(5月龄)的生长。黄建盛等[31]对不同月龄褐点石斑鱼形态性状主成分分析显示，第一主成分指向增重、增长因子，第二主成分均指向眼睛发育，第三主成分指向尾柄(3月龄)和体高(13月龄)。窦亚琪等[15]对翘嘴鳜形态性状主成分分析显示，各月龄第一主成分主要反映的性状是体质量、全长、体长和体高，第二主成分指向眼睛(2～4月龄)和尾部(6月龄)发育。本研究中主成分分析结果与上述研究相似，4月龄和9月龄组性状的第一主成分为增重、增长因子，15月龄组性状的第一主成分为增重、增长因子和体高因子，表明云龙石斑鱼在生长发育过程中以增长、增重为主，到成品鱼阶段体高的生长也在加快；第二主成分均为尾柄因子，15月龄组未提取第三主成分，4月龄和9月龄组第三主成分指向躯干部位的生长发育，说明云龙石斑鱼3个月龄组尾部生长也在加快，同时随着月龄的增加，躯干部位的生长减缓，这符合云龙石斑鱼的体型变化和生长发育规律。

3.3 影响体质量重点性状的确定

体质量是石斑鱼养殖业者追求的一个重要指标，在养殖过程中体质量性状容易受环境影响，因此，利用通径分析方法，可找到不同生长阶段影响云龙石斑鱼体质量的重点性状，并建立以体质量为因变量、其他形态性状为自变量的多元线性回归方程，量化主要形态性状对体质量的影响，通过间接测量来评价云龙石斑鱼的生长发育情况。本研究中3个月龄组云龙石斑鱼均保留4个重点性状，其中，4月龄和9月龄组全长对体质量的直接作用最大，15月龄组体高对体质量的直接作用最大，这与对卵形鲳鲹Trachinotus ovatus[18]和吉富罗非鱼[33]的研究结果相似，在早期阶段以生长和增重为主，在成品鱼阶段体高的增长明显，体高的生长使得鱼体腹腔体积增大，有利于肝脏、脂肪等营养物质的积累。韩慧宗等[34]对许氏平鲉Sebastes schlegeli不同月龄形态性状与体质量通径分析的研究发现，12月龄至18月龄许氏平鲉体长或全长对体质量的直接作用均最大。黄建盛等[31]对褐点石斑鱼不同月龄形态性状进行主成分及通径分析，3、8和13月龄组的全长对体质量的直接作用均最大。这可能是12～18月龄许氏平鲉[(36.28±12.71)～(159.44±37.30)g]、3～15月龄褐点石斑鱼[(23.43±4.84)～(308.15±57.72)g]的体质量均较小，均未到成品鱼阶段。逐步回归分析剔除了通径系数不显著的性状，建立了不同月龄组云龙石斑鱼最优回归方程，3个月龄组的决定系数之和(与复相关指数相同)Σd分别为0.929、0.926、0.874，Σd≥0.85，表明回归方程各组保留的变量具有统计学意义，可以预测不同月龄云龙石斑鱼的体质量。

4 结语

在本研究中，对不同月龄云龙石斑鱼表型性状数据统计分析表明，主成分和通径分析都表现出云龙石斑鱼不同月龄组都以增长和增重为主。3个月龄组云龙石斑鱼均以增长、增重为主，到15月龄时体高的生长也在加快，4月龄和9月龄组全长对体质量的直接作用最大，15月龄组体高对体质量的直接作用最大。通过两种方法较为全面地了解了云龙石斑鱼不同生长阶段主要形态性状生长特点，本研究结果可为杂交石斑鱼生长性能的评估和杂交品种的推广提供参考依据。

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