杂交黄颡鱼“黄优1号”形态指标体系的建立及雌雄差异判别

武兆文，郑 翔，张佳佳，王 涛，唐忠林，刘 炜，周国勤，尹绍武

（1.南京师范大学生命科学学院，海洋科学与工程学院，南京 210023；2.南京市水产科学研究所，南京 210036）

在鱼类人工繁殖过程中，对鱼体性别的准确判断是鱼体性别定向控制、选育和繁殖的基础。解剖观察、性腺切片等是鱼类雌雄判别的常用方法，但需剖杀活体，造成样本浪费，对于幼龄鱼和珍稀鱼种均不适用。具有明显两性特征的鱼类，可通过鳍条和生殖孔特征等差异鉴定性别［1-2］，但对于外观特征不明显的鱼类则难以鉴别。运用超声波技术可对条纹鲈（Morone saxatilis）［3］和中华鲟（Acipenser sinensis）成鱼［4］进行性别鉴定，具有较高的准确度，但在鱼类早期性别鉴定时，常因不能提供足够的有效信息［5］而影响其运用。近年对半滑舌鳎（Cynoglossus semilaevis）［6］和黄颡鱼（Pelteobagrus fulvidraco）［7］等鱼类的研究表明，运用分子生物学技术从雌（雄）鱼基因组DNA中筛选出性别特异标记基因，建立遗传性别鉴定的PCR技术，可从遗传角度判定鱼类性别。但在日常生产和野外工作中，由于条件限制，迫切需要更为简便的方法区分雌雄差异。而利用大量样本的形态和框架指标，筛选特殊指标进行性别判定是一种简单实用的方法。

黄颡鱼，别称黄角丁、黄骨鱼、昂刺、刺黄股等，属于鲶形目（Siluriformes），鲿科（Siluridae），黄颡鱼属，在我国主要分布于长江、珠江等东部各太平洋水系。黄颡鱼属的种类较多，有瓦氏黄颡鱼（P.vachelli）、岔尾黄颡鱼（P.eupogon）及中间黄颡鱼（P.intermedius）等。近年来，随着黄颡鱼养殖和繁育技术的进步，黄颡鱼人工育种得到快速发展［8-9］。然而，在人工养殖过程中，黄颡鱼存在着个体小、生长速度慢等缺点，在高密度的池塘养殖中，鱼规格偏小，影响了整体养殖产量［10］。为此，科技工作者通过杂交育种来改善鱼体质量，提高产量，并取得了良好的成效，其技术也在生产上得到了推广［11］。杂交育种是遗传育种中最经典的方法之一，不同种间生物的杂交，有可能获得杂种优势并迅速、显著地提高杂交后代的生活力、经济性状等，继而培育成新品种。迄今为止，我国已通过不同种类杂交培育出一些在生长性能上具有明显优势的杂交品种，例如牙鲆（Paralichthys olivaceu）“鲆优 1号”［12］、杂色鲍（Haliotis diversicolor）“东 优 1号”［13］、湘 云 鲫（Cyprinus auratus triploid）和杂交鳢（Channa argus♂×C.maeulata♀）“杭鳢 1号”［14］等。在鲿科鱼类中，常利用黄颡鱼、瓦氏黄颡鱼、长吻鮠（Leiocassis longirostris）以及乌苏里拟鲿（Pseudobagrus ussuriensis）等鱼类进行种间杂交和属间杂交［15-18］，而本文研究的杂交黄颡鱼“黄优1号”（以下简称杂交黄颡鱼）是由经二代选育的瓦氏黄颡鱼（♂）与三代选育的黄颡鱼（♀）组合的杂交后代，其生长速度高于母本黄颡鱼，且比黄颡鱼个体大，抗逆性强；与父本瓦氏黄颡鱼相比，品质和市场接受度更高，因而显示出良好的开发前景。本研究测量了2龄杂交黄颡鱼326尾和3龄杂交黄颡鱼183尾的11个计量性状。在此基础上，计算出11个标准化性状，通过对所得实验数据进行统计分析和比较，旨在明确杂交黄颡鱼“黄优1号”的主要形态指标体系，找出雌雄个体形态上存在的差异，以期为今后杂交黄颡鱼新品种培育过程中雌雄的形态特征判别提供参考方法和理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

实验用鱼均采自池塘养殖，于2018年6月取自南京市水产科学研究所禄口基地。共取实验用鱼509尾：其中2龄杂交黄颡鱼326尾，体长为14.32～27.52 cm，体质量为45.00～181.00 g；3龄杂交黄颡鱼183尾，体长为14.62～28.42 cm，体质量为44.74～291.05 g。

1.2 数据测量

采用游标卡尺（573-642，±0.01cm，昆山铭尚精密机电有限公司）测量全长（full length，FL）、体长（body length，BL）、头长（head length，HL）、体 高 （body height，BH）、体 厚 （body thickness，BT）、尾柄长（caudal peduncle length，CPL）、尾柄高（caudal peduncle height，CPH）、吻长（lip length，LL）、眼径（eye diameter，ED）、眼间距（interorbital distance，ID）等形态性状指标；使用电子天平（JSC-T29-6，±0.01g，惠而邦电子衡器有限公司）称量体质量（body weight，BW）。肥满度（fatness）＝体质量（g）／体长3（cm）×100%，测定形态指标后，再逐一解剖观察其性腺特征判断性别。

1.3 数据处理

将鉴定过性别的509尾杂交黄颡鱼进行有效计量性状测量，其中雌鱼261尾，雄鱼248尾，为消除个体差异对形态数据的影响，便于差异比较，将测得的数据进行整理及标准化，共得到11项计量性状和11项标准化性状，其中计量性状包括全长、体长、头长、体高、体厚、尾柄长、尾柄高、吻长、眼径、眼间距、体质量，标准化性状包括肥满度、体长／头长、眼径／吻长、体长／体高、体长／体厚、体长／尾柄长、头长／吻长、头长／眼径、体高／体厚、尾柄长／尾柄高、体长／全长。将11项计量性状和11项标准化性状进行主成分分析，同时运用逐步判别分析（所采集的509尾杂交黄颡鱼个体按照年龄的不同，筛选出2龄杂交黄颡鱼326尾、3龄杂交黄颡鱼183尾），根据各变量对模型贡献的大小，最终在2、3龄鱼群体中分别得出若干个变量，分别建立杂交黄颡鱼2、3龄雌雄个体判别方程式，并根据所建立的方程，对所采集的样品进行重新检测，对照实际解剖的性别信息，检验方程的有效性。利用 Excel 2010及SPSS19.0软件对数据进行处理和分析，数据以平均值±标准差（X±SD）表示，变异系数以标准差与平均值之比（C.V.＝σ／μ）表示，采用 t-检验比较雌雄个体指标差异，以P＜0.05表示差异显著，P＜0.01表示差异极显著。

2 结果与分析

2.1 雌雄杂交黄颡鱼体质量、体长差异

将实验中采集的2、3龄鱼分别以体长、体质量为变量做柱状图比较分析。结果表明，2龄杂交黄颡鱼雄鱼体长、体质量高于雌鱼，但无显著性差异（P＞0.05），3龄杂交黄颡鱼雄鱼体长、体质量均显著高于雌鱼（P＜0.05）（图1）。结果初步显示出杂交黄颡鱼雌鱼与雄鱼在外观上存在着明显的差异。

2.2 雌雄杂交黄颡鱼形态性状分析

由表1可知，雌性杂交黄颡鱼各项计量性状指标中，变异系数最大的是尾柄高，为0.91；雄性杂交黄颡鱼各项计量性状指标中变异系数最大的是体质量，为0.42。从11项计量性状的数据对比可以看出雌鱼个体间的变异较雄鱼大，雄鱼个体计量性状相对较稳定。为了分析雌雄间形态特征的差异，将雌雄个体的均值差与总体均值相除（MD／Mean）进行标准化处理，可得出：在所有个体计量性状中，体质量的差异最大，为0.29；其次为全长和体长，均值差／均值分别为0.13和0.12；眼径和尾柄高的差异最小，均为0.01。

2.3 杂交黄颡鱼“黄优1号”主成分分析

为明确杂交黄颡鱼的形态指标体系，对22项性状进行主成分分析，筛选出前6个最大主成分贡献率，以及各指标在这6个主成分上的负荷量，发现它们的累积贡献率达到76.36%，6个主成分及其包含的性状和负荷量见表2。其中，主成分Ⅰ的贡献率为27.49%，其中负荷量较大的包括体长、全长、头长、体高、吻长、眼间距和体质量等7项主要指标，可以反映出杂交黄颡鱼的整体轮廓特征；主成分Ⅱ贡献率为11.24%，负荷量较大的是体长／体高、尾柄长／尾柄高以及肥满度，反映的是杂交黄颡鱼体型的肥瘦程度；主成分Ⅲ贡献率为10.91%，主要包括眼径、眼径／吻长以及头长／眼径3个指标，反映了杂交黄颡鱼的眼间距特征；主成分Ⅳ贡献率为9.67%，主要包括尾柄长和尾柄长／尾柄高2个指标，反映了杂交黄颡鱼的尾部特征；主成分Ⅴ的贡献率为9.17%，主要包括眼径／吻长和头长／吻长，反映了杂交黄颡鱼的头部特征；主成分Ⅵ贡献率为7.89%，主要包括体厚、头长／吻长和体高／体厚3个指标，反映了杂交黄颡鱼身体前部的T型构造。

图1 杂交黄颡鱼“黄优1号”雌雄体长（A）和体质量（B）的比较Fig．1 Comparison of body length（A）and body weight（B）of hybrid yellow catfish“Huangyou-1”between male and female

表1 雌雄杂交黄颡鱼“黄优1号”计量性状比较Tab．1 Comparison of metrological traits of hybrid yellow catfish“Huangyou-1”between male and female

表2 6个主成分贡献率及各指标负荷量Tab．2 Contribution rate of six principal components and the load quantity of each index

根据主成分分析的结果，对主成分Ⅰ和主成分Ⅱ的雌雄个体主成分得分做出散点图，可以看出，分散不明显，但仍表现出分离态势（图2）。

图2 杂交黄颡鱼“黄优1号”在主成分Ⅰ和主成分Ⅱ上的分布Fig．2 Distribution of hybrid yellow catfish“Huangyou-1”on principal componentⅠand principal componentⅡ

2.4 杂交黄颡鱼“黄优1号”雌雄判别分析

为了深入了解随着个体生长和年龄增长，杂交黄颡鱼雌雄形态差异的分化情况，对所采集的509尾杂交黄颡鱼个体按照年龄的不同，筛选出2龄杂交黄颡鱼326尾、3龄杂交黄颡鱼183尾，通过SPSS 19.0软件对杂交黄颡鱼的体长、全长、头长、体高、尾柄高、尾柄长、体厚、吻长、眼径、眼间距和体质量11项计量性状和11项标准化性状进行逐步判别分析，并根据各变量对模型贡献大小，逐步剔除不相关变量，最终在2龄鱼群体中筛选出8个变量，3龄鱼群体中筛选出2个变量。

对2龄杂交黄颡鱼进行判别分析，筛选出的8个变量为 X1（体长，cm）、X2（全长，cm）、X3（体高，cm）、X4（体质量，g）；X5（体长／体高）、X6（头长／眼径）、X7（体高／体宽）、X8（体长／全长）。这8个指标反映了2龄鱼雌雄个体在外部整体轮廓形态上的差异，根据筛选出的8个变量，建立典型判别模型方程为：

雌：F1＝5.854X1-8.737X2+2.02X3+0.839X4+2.181X5-0.272X6+0.701X7-3.895 X8-1.175

雄：F2＝-6.301X1+9.405X2-2.175X3-0.903X4-2.348X5+0.293X6-0.755X7+4.193 X8-1.331

判别函数的显著性检验显示P＜0.01，表明判别函数达到极显著水平。分别计算出雌雄个体的判别分数值，得到2龄鱼群体雌雄个体的频布图，表明该模型可以用于区分2龄杂交黄颡鱼的性别（图 3、图 4）。

图3 2龄杂交黄颡鱼“黄优1号”雌性个体判别分数的频布Fig．3 Frequency distribution of discriminant fraction of 2 years old female hybrid yellow catfish“Huangyou-1”

图4 2龄杂交黄颡鱼“黄优1号”雄性个体判别分数的频布Fig．4 Frequency distribution of discriminant fraction of 2 years old male hybrid yellow catfish“Huangyou-1”

利用所建立的判别方程，对所采集的326尾2龄杂交黄颡鱼进行性别回判，将每尾个体的8个特征参数值代入方程，分别计算F1和F2，如果F1＞F2，则该个体为雌性，反之，为雄性。经过验证，综合判别的准确率达到87.0%，其中雌性判别准确率为89.3%，雄性判别准确率为84.7%（表3）。同时，对筛选出的用于建立判别函数的8个性状进行t-检验，结果显示这8个性状在雌雄个体之间全部呈现出极显著差异（P＜0.01）（表4）。从以上8个性状的数据分析中可以得出，2龄杂交黄颡鱼雌雄个体在整体形态上具有较大差异，雄性个体较雌性更为丰满，体型上呈现厚胖型。

表3 2龄杂交黄颡鱼“黄优1号”性别判别结果Tab．3 Discriminant results of sexual distinction of 2 years old hybrid yellow catfish“Huangyou-1”

表4 2龄杂交黄颡鱼“黄优1号”性状的t-检验及雌雄差异分析Tab．4 t-test and analysis of male and female traits of 2 years old hybrid yellow catfish“Huangyou-1”

对3龄杂交黄颡鱼进行判别分析，筛选出的2个变量为X1（全长，cm）和X2（体质量，g）。这两个指标反映了3龄鱼雌雄个体在整体生长上的差异。根据筛选出的2个变量，建立典型判别模型方程为：

雌：F1＝-2.114X1+0.766X2-1.173

雄：F2＝2.185X1-0.791X2-1.24

判别函数的显著性检验显示P＜0.01，表明判别函数达到极显著水平。分别计算出雌雄个体的判别分数值，得到3龄鱼群体雌雄个体的频布图。该模型可以用于区分3龄杂交黄颡鱼的性别（图5、图6）。

图5 3龄杂交黄颡鱼“黄优1号”雌性个体判别分数的频布Fig．5 Frequency distribution of discriminant fraction of 3 years old female hybrid yellow catfish“Huangyou-1”

图6 3龄杂交黄颡鱼“黄优1号”雄性个体判别分数的频布Fig．6 Frequency distribution of discriminant fractions of 3 years old male hybrid yellow catfish“Huangyou-1”

利用所建立的判别方程，对采集的183尾3龄杂交黄颡鱼进行性别回判，将每尾个体的2个特征参数值代入方程，分别计算F1和F2，如果F1＞F2，则该个体为雌性，反之，为雄性。经过验证，综合判别的准确率达到84.2%，其中雌性判别准确率为83.9%，雄性判别准确率为84.4%（表5）。同时，对筛选出的用于建立判别函数的2个性状进行t-检验，结果显示这2个性状全部表现为雌雄个体之间的极显著差异（P＜0.01）（表6）。从这2个性状的数据分析中可以得出，3龄杂交黄颡鱼雌雄个体的差异主要体现在外部形态上，在整体形态和体长上已具有明显差异，雄性较雌性个体表现为体长更长、体质量更大，体型上呈现长重型。

3 讨论

形态学研究是杂交黄颡鱼研究的重要内容，与开展雌雄差异分析、进行雌雄性别鉴定息息相关。目前对杂交黄颡鱼的形态学研究主要集中在不同群体、家系及亲子代间的比较。如李镕等［19］对黄颡鱼♀×乌苏里鲿♂、黄颡鱼♀×瓦氏黄颡鱼♂的杂交后代进行了同塘生长对比和形态学测量研究；陈建明等［20］对杂交黄颡鱼（Pelteobagrus fuividraco♀ ×P.vachelli♂）、瓦氏黄颡鱼和黄颡鱼形态指数、出肉率和肌肉的营养组成等进行了比较分析。近年来，多元统计分析方法如主成分分析、因子分析以及判别分析等广泛应用于水产科学领域研究。许多学者将主成分分析、判别分析等应用于水产动物雌雄个体形态差异分析上。谌微等［21］根据554尾大黄鱼的12个计量性状及11项标准化性状，利用主成分分析、判别分析等方法，得出雌鱼个体变异较雄鱼更大，雌雄之间体长／体厚差异最大。董浚键等［22］采用相关分析、通径分析和判别分析，探究了翘嘴鳜（Siniperca chuatsi）主要形态性状与体质量的相关性，以及雌雄形态性状的差异，结果表明，在各形态性状中，全长、体高与体质量的相关系数最大，对体质量的直接影响最大，性别判别方程对于体质量小于200 g的个体判别准确率较高。吴波等［23］对 178尾金线鱼 （Nemipterus virgatus）形态性状进行主成分分析和R-聚类分析，建立了金线鱼雌雄判别方程，结果表明雌性个体相比于雄性个体具有体型较高、头较大且吻较长的特征。岳亮等［24］基于主成分分析、逐步判别分析和t-检验的方法，对红鳍东方鲀（Takifugu rubripes）雌雄个体形态差异做了比较分析。结果表明，雄性与雌性相比体型较宽且体周长较长。

鱼类存在着两性生长差异现象，如大西洋鲑（Salmo salar）［25］、 裸 盖 鱼 （Anoplopoma fimbria）［26］、半滑舌鳎（Cynoglossus semilaevis）［27］等不同性别个体之间存在着明显差异。研究发现，雄鱼的生长速度优于雌鱼，杂交黄颡鱼雌雄个体在外部形态上也显示出差异性。通过分析杂交黄颡鱼各计量性状均值及其变异系数可以看出，雌鱼个体间变异较雄鱼大，而雄鱼体型更为齐整、变异范围小。分析各性状变异系数，以雌鱼尾柄高变异系数最大，为0.91，可能的原因为杂交黄颡鱼雌鱼体型较雄鱼更不稳定，容易出现畸形。体质量则雄鱼变异系数更大为0.42，雌鱼则为0.26，雌雄间差异较大。从各计量性状均值可以看出，雄鱼个体较雌鱼更为丰满，体型上为厚胖型，此结果在后续的判别分析中也得到了进一步验证。

主成分分析结果显示，排名前6位的主成分累计贡献率为76.36%。这6个主成分分别代表杂交黄颡鱼整体轮廓特征、肥瘦程度、眼间距特征、头部特征、尾部特征和身体前部T型结构特征。通过对这些指标的测定和分析，基本可以反映杂交黄颡鱼的外形特征。主成分分析的散布图显示，雌雄鱼均成弥散型分布，表现出分离的趋势，但雄鱼相对雌鱼更为集中，雌鱼处在边缘的个体明显多于雄鱼，分离态势也更为明显，进一步验证了雌鱼个体间变异较雄鱼大。根据得分情况可知，对雌雄鱼分离作用最大的是体质量，分析原因应为雌雄鱼在3龄阶段生长产生了较大差异，这可为杂交黄颡鱼雌雄判别提供重要参考。

表5 3龄杂交黄颡鱼“黄优1号”性别判别结果Tab．5 Discriminant results of sex distinction of 3 years old hybrid yellow catfish“Huangyou-1”

表6 3龄杂交黄颡鱼“黄优1号”性状的t-检验及性别差异分析Tab．6 t-test and analysis of sex distinct traits of 3 years old hybrid yellow catfish“Huangyou-1”

随着鱼类个体的生长与形态发育，杂交黄颡鱼不同年龄段个体表现出不同的外部形态特征，通过逐步判别分析分别建立的杂交黄颡鱼2、3龄雌雄判别方程，可以有效地区分鱼类雌雄差异。2龄鱼群体的判别方程共有体长、全长、体高、体质量、体长／体高、头长／眼径、体高／体厚、体长／全长8个变量，综合准确率达到了87.0%；3龄鱼群体的判别方程仅有体长和体质量两个变量，综合准确率为84.2%，这表明在杂交黄颡鱼的发育过程中，随着年龄的增长，雌雄差异逐渐明显，显示为更易简单区分。雌雄判别的频步图也显示出筛选的变量可以有效判别雌雄差异。郭弘艺等［28］对长江口银色鳗（Anguilla japonica）的雌雄判别的准确率达到了88.59%；吴波等［23］对金钱鱼的雌雄综合判别准确率达到了85.96%；岳亮等［20］对红鳍东方鲀的性别判别研究中，综合判别准确率均达到了81.90%。可见建立形态学判别方程是鉴定鱼类性别的一种有效的方法。此外t-检验结果显示，雌雄杂交黄颡鱼的主要差异集中在肥满度及外部轮廓指标上，雄鱼较雌鱼体型宽且长。

通过本研究发现，雌雄杂交黄颡鱼在生长过程中形态存在着明显差异，多个性状均达到极显著差异（P＜0.01），证明了杂交黄颡鱼雄鱼生长速度明显优于雌鱼，但要找出雌雄鱼生长产生差异的具体阶段还需要更深入的研究。在今后的性别差异研究中，需要进一步考虑鱼体规格、个体间差异大小以及形态指标选取等因素。