光合选育系中华绒螯蟹形态性状对体质量的影响分析

2021-03-25郑岩，刘谞，孙娜，耿丹，李杨

水产科学 2021年2期

郑岩，刘谞，孙娜，耿丹，李杨

(盘锦光合蟹业有限公司，辽宁省中华绒螯蟹育种重点实验室，辽宁盘锦 124200)

中华绒螯蟹(Eriocheirsinensis)是我国重要的水产养殖物种之一，吸引了成千上万的农民、渔民参与养殖，2017年我国中华绒螯蟹产量超过7.5×105t[1]，为养殖地区带来了较好的社会效益和经济效益。光合选育系中华绒螯蟹是盘锦光合蟹业有限公司以辽河、海河、鸭绿江和黄河4个水系野生中华绒螯蟹为育种基础群体，结合家系选育和高级群体选育技术，连续多代选育后得到的育种群体，至2018年已经选育到第8代，具有生长速度快，抗逆性强[2]，养殖成活率高，成蟹规格大[3]等优良特性，其中新品种“光合1号”(GS-01-004-2011)在我国北方广泛推广，对比非选育中华绒螯蟹养殖优势明显[4]，为中华绒螯蟹产业尤其是北方中华绒螯蟹产业带来了良好的发展前景。

体质量直接反映中华绒螯蟹的生产性能，是养殖户主要关注的生产指标，所以目前多数中华绒螯蟹选育方法把体质量作为主要目标性状[5]。在选育工作中，需要对中华绒螯蟹的各生长阶段的体质量进行统计分析，来评价选育效果。但是高精度电子称对环境要求较高，风力的大小直接影响称量的准确程度，而中华绒螯蟹养殖目前以室外露天环境为主，难以克服风力对体质量测量的影响，所以通过测量形态性状，根据形态性状与体质量之间的关系来评价体质量就成为有效的途径。这方面有学者进行了一些研究，汪留全等[6]计算出了幼蟹体质量与头胸甲长的关系式；何杰[7]回归了不同生长发育阶段中华绒螯蟹体质量与头胸甲长关系式；耿绪云等[8]利用多元分析的方法研究了中华绒螯蟹1龄幼蟹的形态性状对体质量的影响，明确了影响中华绒螯蟹1龄幼蟹体质量的主要外部形态性状。

其他水产品种关于形态性状与体质量关系的研究也较多[9-13]，但是关于中华绒螯蟹成蟹形态性状对体质量的影响，尤其是人工选育后的中华绒螯蟹形态性状与体质量的关系尚未见报道。并且不同的中华绒螯蟹群体形态性状对体质量的影响也不相同[14]，不同水系的中华绒螯蟹的形态差异也较大[15]，所以笔者通过随机抽样测量，对光合选育系中华绒螯蟹选育群体的体质量和各形态性状进行多元分析，利用相关分析、通径分析和回归分析的方法，确定影响体质量的主要形态性状及其直接和间接影响效果，建立估计体质量的最优回归方程，旨在为中华绒螯蟹选育工作的进一步开展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

2018年9月在盘锦光合蟹业有限公司育种基地，随机选取光合选育系成蟹雌、雄各250只，雌蟹(95.27±14.60) g，雄蟹(145.03±23.46) g。逐一测量每只中华绒螯蟹的形态性状和体质量。

1.2 测量方法

按照国标(GB/T 19783—2005)测量头胸甲长(3—9)、背甲后半长(7—9)、体高(11—12)、额宽(2—4)、第1侧齿宽(1—5)、第3步足长节长(6,13—14)、第3步足前节长(6,15—16)、第4步足指节长(8,16—17)共8个形态学指标和其体质量(图1)。

图1 中华绒螯蟹形态性状测量位点Fig.1 Measurement sites of morphological characters of Chinese mitten crab E.sinensis

形态学指标用桂林广陆数字测控股份有限公司的0～150 m数显卡尺测量(精确至0.01 m)，体质量用上海瑶新电子科技有限公司经销的乐祺牌电子天平称量(精确至0.1)。

1.3 分析方法

变异系数/%=(标准差/平均值)×100%

相关系数(r)和通径系数(Pi)的计算参考文献[16-18]，采用SPSS 20.0软件进行分析。决定系数根据相关分析和通径系数计算间接作用。决定系数分为各表型性状对体质量的直接决定系数(di)和通过其他性状对体质量的间接决定系数(dij)。各计算公式为：

总决定系数：r=Pi+∑rij×Pi

直接决定系数：di=Pi2

间接决定系数：dij=2rij×Pi×Pj

文中相关数据分析利用Excel 2007和SPSS 20.0软件进行处理。

2 结果

2.1 各形态性状的基本统计结果

经统计，各形态性状的表型参数见表1。雌蟹变异系数：体质量>第4步足指节长>第3步足前节长>额宽>第3步足长节长>体高>背甲后半长>头胸甲长>第1侧齿宽，体质量最大，为15.32%，其他参数为5.29%～8.83%。雄蟹变异系数：体质量>额宽>第4步足指节长>第3步足前节长>背甲后半长>第3步足长节长>体高>头胸甲长>第1侧齿宽，体质量最大，为16.17%，其他参数为5.64%～10.91%。

表1 光合选育系中华绒螯蟹形态性状统计结果Tab.1 Statistical results of morphological characters of Guanghe breeding strain of Chinese mitten crab E.sinensis

(续表1)

2.2 各形态性状的相关系数

各形态性状间的相关系数见表2，各性状间的相关性均达到极显著水平(P<0.01)，各性状之间关系紧密，相互影响共同作用形成最终的形态表达。各形态性状间头胸甲长与背甲后半长相关系数最大，雄蟹为0.830，雌蟹为0.893。各形态性状与体质量的相关性中，头胸甲长的相关系数最大，雄蟹为0.806，雌蟹为0.954。各形态性状与体质量的相关性雌蟹均高于雄蟹，这与中华绒螯蟹雌雄个体螯足差异较大有关，螯足质量在体质量中所占的比重，雄蟹要远大于雌蟹，但是并未影响形态性状与体质量的相关程度。

表2 各形态性状间的相关系数Tab.2 Correlation coefficient among morphological characters

(续表2)

2.3 各形态性状对体质量的通径分析

根据相关系数的组成效应，将形态性状与体质量的相关系数剖分为各性状的直接作用(通径系数)和各性状通过其他性状的间接作用两部分，结果见表3。各形态性状对体质量都是间接影响大于直接影响，对体质量的间接影响依次为雄蟹头胸甲长>第3步足长节长>额宽>体高，雌蟹为头胸甲长>第3步足长节长>体高>额宽，保留下来的4个形态形状参数中3个是关于头胸部的，说明头胸部的大小对中华绒螯蟹体质量的大小起决定性作用。

表3 各形态性状对体质量的通径分析Tab.3 Path analysis of body weight for morphological characters

2.4 各形态性状对体质量的决定系数

通过计算得出各形态性状对体质量的决定系数见表4，对角线上给出了每个性状单独对体质量的决定系数，对角线以上给出了两两性状共同对体质量的决定系数。各形态性状单独对体质量的决定程度头胸甲长最大，雄蟹为32.1%，雌蟹为53.8%，两两性状共同对体质量的决定程度第3步足长节长和头胸甲长的协同作用最大，雄蟹为20.2%，雌蟹为14.8%，可见头胸甲长和第3步足长节长对于体质量是重要的决定性指标。雌蟹额宽和其他性状共同作用后对体质量的决定系数都是负值，说明头胸甲越宽的雌蟹体质量越小，可以作为育种选择的一个初选判断依据。

表4 各形态性状对体质量的决定系数Tab.4 Determination coefficient of morphological characters for body weight

2.5 建立多元回归方程

回归方程的建立使用SPSS 20.0中的线性回归得出，采用逐步引入变量法去除偏回归系数不显著的性状，保留显著的性状，建立体质量与形态性状间的最优回归方程：雄蟹，y=-224.598+3.826x1+1.846x6+2.866x4+2.14x3；雌蟹，y=-166.408+3.734x1+0.754x6+0.817x3-1.014x4(表5～表6)。

表5 回归模型和偏回归系数的显著性检验Tab.5 Regression model and significance test of partial regression coefficient

表6 各形态性状对体质量复相关分析Tab.6 Multiple correlation analysis of morphological characters for body weight

3 讨论

3.1 各形态性状对光合选育系中华绒螯蟹体质量的影响

应用相关分析、通径分析来揭示自变量和依变量之间的关系，需要大量的数据资料作支撑，笔者随机测量500只性成熟中华绒螯蟹的8个形态性状和体质量，获得4500个数据，进行统计分析，理论上可以代表性成熟的光合选育系中华绒螯蟹这个群体。并且考虑到中华绒螯蟹性成熟后雌雄体型存在较大差异，对雌雄蟹数据分别进行统计分析，相关分析结果显示，所测的各形态性状间相关性和各形态性状与体质量的相关性均达到了极显著水平(P<0.01)，说明分析所选指标之间的关系是有实际意义的，得出的结论可以作为指导选育进行的理论基础。

本试验得出对光合选育系中华绒螯蟹体质量直接影响程度最大的是头胸甲长，雄蟹0.567，雌蟹0.733，对体质量的决定程度分别是32.1%和53.8%，这与耿绪云等[8]的研究结果有所差异，笔者认为是选取的生长阶段的不同所致。根据经验，中华绒螯蟹头胸甲长宽比，幼蟹和成蟹存在一定的差异，中华绒螯蟹个体越大，头胸甲长宽比越接近1。这就要求在选育过程中，不同的阶段应用不同的指标，多指标结合更有利于加快选育进程。胡清彪等[19]对不同家系中华绒螯蟹生长情况研究的结果显示，不同环境对不同家系生长影响不同，指出遗传对于幼蟹的生长具有重要作用，这也是本试验结果和其他研究结果产生差异的原因所在。其他性状对体质量的影响较小，直接决定程度均低于10%，主要通过头胸甲长的间接作用影响体质量。

值得注意的是各形态性状对体质量的间接作用的排序表现出雌雄差异的现象，雄蟹额宽大于体高，雌蟹体高大于额宽，并且雌蟹额宽对体质量的直接作用和通过其他性状的间接作用都是负值，额宽越宽雌蟹的体质量越小。猜测和雌雄中华绒螯蟹螯足的差异化有关，头胸甲面积相同的中华绒螯蟹，雄蟹的螯足体积要远大于雌蟹，这就需要增加额宽来增加眼间距，以提供中华绒螯蟹更好的视野；雌蟹相对来说这方面的影响较小，而额宽大其对应区域内内脏占比增加，内脏对体质量的贡献较小，致使额宽与体质量负相关。所以可以把额宽作为育种选择的一个直观指标，至于其内在机理还有待于通过分子生物学等试验进一步研究。

3.2 影响光合选育系中华绒螯蟹体质量重点性状的确定

应用SPSS软件进行数据分析，逐步引入变量进行线性回归，所保留的变量就是通径分析中通径系数即直接作用系数达到显著水平的变量，本试验中最优方程中保留了头胸甲长、第3步足长节长、额宽、体高，确定这4个形态性状是影响光合选育系中华绒螯蟹体质量的主要性状。需要说明的是，通径分析中背甲后半长和第3步足前节长的通径系数也达到了显著水平，但因其与落选的2个性状之间的相关作用影响，在剔除通径系数不显著的两个性状后进行偏相关检验，均表现为不显著，所以在最终的优化方程中被剔除。在性状与体质量的相关分析为基础进行通径分析时，只有当相关指数r2≥0.85时，才表明影响依变量的主要自变量已经找到[7-9]。本试验中光合选育系中华绒螯蟹各形态性状对体质量的相关指数r2雄蟹为0.876、雌蟹为0.961，说明选择的形态性状是影响体质量的主要性状，其他未选择的性状影响相对较小。

3.3 对中华绒螯蟹选育的指导意义

变异系数是用来衡量数据离散程度的统计学指标，可以客观地反映出数据相对于平均值的离散程度。生物的某一性状指标离散程度越大，则该性状产生突变的可能越大，相对来说选择到优良性状的机会越大，所以变异系数较大的性状相对具有较大的选择潜力。本试验中体质量的变异系数在所有性状中最大，雌蟹15.32%，雄蟹16.17%，形态性状变异系数只有雄蟹额宽达到10.91%和雄蟹第4步足指节长达到10.66%，其余均不足10%，变异程度相对较低，相对而言体质量更具有选择潜力，理论上支持了光合选育系中华绒螯蟹优良性状的获得。然而仅单纯以体质量作为指标进行选择，受环境等因素的影响较大，不能很好地保证选育效果。结合本试验应以体质量为重点选择标准，以头胸甲长、第3步足长节长、额宽、体高为辅助标准进行选择，如果考虑减少工作量提高工作效率，辅助标准只选择头胸甲长，笔者认为也是可行的，也能够保证选育的良好效果。本试验发现，雌蟹额宽不论直接作用还是额宽和其他性状共同作用后对体质量的决定系数均为负值，说明雌蟹额宽越大光合选育系中华绒螯蟹的体质量越小，这也可以作为一个指标来指导选育工作的进行，关于其内在的机理还有待于分子生物学的试验进行研究。