眼斑双锯鱼形态性状与体质量的相关性及通径分析

王海山　叶乐　胡清雨　符美好　肖子鸿

摘要：【目的】評估人工养殖条件下影响眼斑双锯鱼（Amphiprion ocellaris）体质量的形态性状，并建立体质量与主要形态性状的多元回归方程，为眼斑双锯鱼快速生长品系选择育种工作的开展提供参考依据。【方法】以人工养殖的2月龄眼斑双锯鱼为研究对象，准确测定其体质量（W）及全长（L1）、体长（L2）、体高（L3）、头长（L4）、头高（L5）、吻长（L6）、尾柄长（L7）、尾柄高（L8）、背鳍前距（L9）、胸鳍前距（L10）、腹鳍前距（L11）和臀鳍前距（L12）等12个形态性状，运用相关分析计算各表型性状间的相关系数，应用通径分析筛选显著影响体质量的形态性状，并通过多元回归分析构建形态性状与体质量的多元回归方程，分析眼斑双锯鱼形态性状对体质量的影响。【结果】13个表型性状间均存在极显著相关性（P<0.01），与体质量相关系数最大的是体高（0.965），其次是尾柄高（0.944），与体质量相关系数较小的是吻长（0.730）和尾柄长（0.601）;剔除共线性影响后，通径分析筛选出对体质量影响显著的5个形态性状分别是体高、尾柄高、体长、头长和吻长。其中，对体质量的直接作用（通径系数）排序为体高（0.574）>体长（0.404）>尾柄高（0.284）>吻长（0.108）>头长（-0.358），间接作用（间接通径系数）排序为头长（1.256）>尾柄高（0.667）>吻长（0.621）>体长（0.540）>体高（0.391）;对体质量的单独决定系数排序为体高（0.330）>体长（0.163）>头长（0.128）>尾柄高（0.081）>吻长（0.012）。体质量与体高、尾柄高、体长、头长和吻长等5个形态性状的多元回归方程为W=-0.708+0.085L3+0.084L8+0.025L2-0.090L4+0.070L6，R2=0.963。【结论】体高可作为以2月龄眼斑双锯鱼选育快速生长品系的首选目标性状，体长、头长、吻长和尾柄高等变量则可作为辅助选择性状。

关键词： 眼斑双锯鱼;形态性状;体质量;相关分析;通径分析

中图分类号： S965.82                           文献标志码： A 文章编号：2095-1191（2021）01-0221-07

Abstract：【Objective】The aim of this study was to investigate the relationship between body weight and morphological traits in Amphiprion ocellaris under aquaculture condition. The multiple regression equations of body mass and main morphological characters were established to provide a useful reference for the fast-growing selective breeding of A. ocellaris. 【Method】In the experiment， individuals of two-month-old A. ocellaris were randomly collected， and body weight （W）， total length（L1）， body length（L2）， body height（L3）， head length（L4）， head height（L5）， snout length（L6）， caudal-peduncle length（L7）， caudal-peduncle height（L8）， pre-dorsal length（L9）， pre-pectoral length（L10）， pre-pelvic length （L11）， pre-anal length （L12） were accurately determined. The correlation coefficients between each trait were calculated by correlation analysis， and the morphological traits that significantly affected body weight were selected by the path analysis method. The multiple regression equation between morphological traits and body weight was constructed by multiple regression analysis to analyze the influence of morphological traits on body weight in A. ocellaris. 【Result】The results showed that there was extremely significant correlation among the 13 traits （P<0.01）. Body height had the highest correlation coefficient（0.965） with body weight， followed by body length（0.944）， and snout length（0.730） and caudal-peduncle length（0.601） had low correlation coefficient with body weight. After eliminating the collinearity effect， the path analysis selected five morphological traits with significant effect on body weight， which were body height， caudal-peduncle height， body length， head length and snout length. The order of direct effect on body weight（path coefficient） from large to small was body height（0.574）>body length（0.404）>caudal-peduncle height（0.284）>snout length（0.108）>head length （-0.358）， the order of indirect effect（indirect path coefficient） from large to small was head length （1.256）>caudal-peduncle height（0.667）>snout length（0.621）>body length（0.540）>body height（0.391）， and the order of individual determinant coefficient from large to small was body height（0.330）>body length（0.163）>head length（0.128）>caudal-peduncle height（0.081）>snout length（0.012）. The multiple regression equation between body weight and these five morphological traits was W=-0.708+0.085L3+0.084L8+0.025L2-0.090L4+0.070L6，R2=0.963. 【Conclusion】Body depth is the most important morphological index in the selective breeding of fast-growing parent fish of 2-month-old A. ocellaris. Other variables such as body length， head length， snout length and caudal-peduncle height can be used as auxiliary selection indexes.

Key words： Amphiprion ocellaris; morphological traits; body weight; correlation analysis; path analysis

Foundation item： Key Research and Development Project of Hainan（ZDYF2019101）; Hainan Tropical Ocean University Scientific Research Startup Fund （RHDXB201616）

0 引言

【研究意义】眼斑双锯鱼（Amphiprion ocellaris）俗称公子小丑，是海葵鱼亚科（小丑鱼）家族的一员。眼斑双锯鱼在我国已实现工厂化养殖，且亲鱼可全人工培育（叶乐等，2010），但人工亲鱼经多代培育后出现生长缓慢等种质退化问题，造成养殖周期延长，严重影响其经济效益，因此亟待选育出具有快速生长特性的新品种（系）。在鱼类的选育研究中，形态性状和体质量为主要参考指标，其中体质量是揭示生长性能最直接的指标，也是鱼类育种过程中的重要目标性状之一（赵旺等，2017）。但在实际操作中，特别是对于个体较小的眼斑双锯鱼而言，其体质量测定需要精确的仪器且对操作环境有严格要求，加之体表水分对测量误差影响较大，因此，寻找与体质量密切相关的形态性状指标作为眼斑双锯鱼辅助育種指标具有重要意义。【前人研究进展】通径分析可将基本变量的相关性分解成直接或间接影响，从而更好地理解这些性状间的关联性（Neto et al.，2012;杨月静等，2019），为育种指标选取提供可靠依据。已有研究表明，运用多元统计分析和通径分析可有效阐明牙鲆（Paralichthys olivaceus）（陈红林等，2016）、小黄鱼（Pseudosciaena polyactis）（刘峰等，2016）、尖吻鲈（Lates calcarifer）（赵旺等，2017）、菲律宾蛤仔（Ruditapes philippinarum）（Huo et al.，2017）、红蟹（Charybdis feriata）（Zou et al.，2017）、大珠母贝（Pinctada maxima）（邓正华等，2018）、齐口裂腹鱼（Schizothorax prenanti）（杨月静等，2019）及克氏原螯虾（Procambarus clarkii）（张龙等，2019）等水生动物形态性状与体质量间的相关性，并证实可选用形态性状作为重要参考指标而达到选育目标。陈红林等（2016）通过通径分析结合曲线模型拟合，发现影响8月龄牙鲆体质量的主要形态指标为腹鳍基部到背鳍终点的直线距离、体宽和背鳍起点到臀鳍起点的直线距离，14月龄牙鲆则为背鳍终点到臀鳍终点的直线距离和尾柄长，说明不同生长期影响体质量的主要形态性状也各不相同。刘峰等（2016）通过通径分析发现，体长、躯干长、尾柄高和体高4个形态性状是影响4～5月龄小黄鱼体质量的重要指标，其中体长对体质量的直接影响最大。赵旺等（2017）以通径分析及生长曲线拟合尖吻鲈幼鱼形态性状对体质量影响的发现，吻至第2背鳍终点的距离对4月龄尖吻鲈体质量影响最大，可作为主要选择性状，而全长、体高、体宽和吻至第1背鳍起点的距离可作为辅助选择性状。目前，国内有关眼斑双锯鱼的研究主要集中在营养代谢（胡静等，2016;叶乐等，2017）、胚胎发育（张薇等，2018）及药物应激生理（高鸿伟等，2019）等方面，国外则多聚焦于领域行为（Iwata and Manbo，2013）、热应激（Madeira et al.，2016）和性转化（Thuong et al.，2017）等问题，鲜见针对眼斑双锯鱼的选择育种开展相关研究工作。【本研究切入点】为解决鱼类的种质退化问题，必须对其人工亲鱼进行选育，而获取形态特征信息是品种持续改良、利用和保护的前提（Yakubu et al.，2015），因此，采集形态特征信息是鱼类育种的重要基础工作，但至今未见有关眼斑双锯鱼形态性状与体质量相关性的研究报道。【拟解决的关键问题】以人工养殖的2月龄眼斑双锯鱼群体为研究对象，通过表型相关的通径分析评估人工养殖条件下影响眼斑双锯鱼体质量的形态性状，并建立体质量与主要形态性状的多元回归方程，为眼斑双锯鱼快速生长品系选择育种工作的开展提供参考依据。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

供试眼斑双锯鱼于2019年10月采自海南万宁眼斑双锯鱼繁殖场，选取同一批亲鱼产卵孵化培育的2月龄幼鱼群体为研究材料，饥饿24 h后随机取样80尾，充氧打包带回实验室，采用MS-222麻醉剂麻醉后进行拍照及相关数据测量。

1. 2 数据测量及方法

以吸水纸吸干供试鱼体表水分后采用精度为0.001 g的电子天平测量其体质量（W，g），然后在体视显微镜下对每条鱼进行拍照，在电脑上用Image-Pro Plus准确测量每尾幼鱼的形态性状，包括全长（L1，mm）、体长（L2，mm）、体高（L3，mm）、头长（L4，mm）、头高（L5，mm）、吻长（L6，mm）、尾柄长（L7，mm）、尾柄高（L8，mm）、背鳍前距（L9，mm）、胸鳍前距（L10，mm）、腹鳍前距（L11，mm）及臀鳍前距（L12，mm）等12个指标，精确至0.001 mm。测量的形态性状指标如图1所示，为避免不同分析人员的操作误差，所有样品鱼均由3名分析人员采用相同软件对所有指标各测量1次，取各项指标3次测量数据的平均值作为最终数值用于统计分析。

1. 3 统计分析

运用SPSS 18.0对试验数据进行统计分析。先对因变量（体质量）进行正态性检验，检验合格后采用Pearson法对各形态性状与体质量进行相关分析;在此基础上运用逐步引入——除法建立形态性状与体质量的多元线性回归方程，通过形态性状对体质量的通径系数和间接通径系数，分析各形态性状对体质量的直接作用和间接作用。决定系数计算公式：

di=Pi2

dij =2rij×Pi×Pj

其中，di为单个形态性状i对体质量的影响，dij为形态性状i和j对体质量的影响，rij为形态性状i与j间的相关系数，Pi、Pj分别是单个形态性状i和j对体质量的通径系数。

2 结果与分析

2. 1 数据正态性检验结果

对因变量（体质量）进行正态性检验，结果显示，Kolmogorov-Smirnov达真显著性的下限（0.200），Shapiro-Wilk显著性大于0.05，说明眼斑双锯鱼体质量的测量数据服从正态分布，可对其与形态特征的关系进行回归分析。

2. 2 表型数据描述性统计结果

对2月龄眼斑双锯鱼的体质量和形态性状数据（L1～L12）进行描述性统计，结果见表1。供试眼斑双锯鱼幼鱼的体质量均值为0.409 g，体长均值为21.054 mm。变异系数最大的是体质量（36.823%），形态性状中变异系数最大的是吻长（18.253%）、最小的是头长（9.982%）;除头长外，其余各项表型性状的变异系数均在10.000%以上，说明同一批眼斑双锯鱼的个体生长及形态性状也存在一定差异。

2. 3 各性状指标间的相关分析结果

对2月龄眼斑双锯鱼的表型数据进行相关分析，结果（表2）表明，各表型性状指标间均存在极显著相关性（P<0.01，下同）。其中，与体质量相关系数最大的是体高（0.965），其次是尾柄高（0.951），与体质量相关系数较小的2个形态性状分别是吻長（0.730）和尾柄长（0.601），其余各形态性状与体质量的相关系数则在0.889～0.944之间。各形态性状间相关系数最大的为全长与体长（0.990），其次是头长与胸鳍前距（0.969），相关系数最小的是吻长与尾柄长（0.546）。

2. 4 通径分析结果

2月龄眼斑双锯鱼形态性状对体质量的通径系数见表3。经共线性诊断，剔除共线性严重及对体质量影响不显著的变量，结果仅保留体长、体高、头长、吻长和尾柄高等5个形态性状变量，在这5个形态性状中除吻长（P=0.01）外，其他4个形态性状对体质量的影响均达极显著水平。根据通径分析原理，将2月龄眼斑双锯鱼形态性状对体质量的影响效应分解为各形态性状指标对体质量的直接作用（通径系数）及通过其他形态性状对体质量的间接作用（间接通径系数）。各形态性状指标对体质量的直接作用（通径系数）排序为体高（0.574）>体长（0.404）>尾柄高（0.284）>吻长（0.108）>头长（-0.358），其中，头长对体质量的通径系数为负值，即头长对体质量的影响呈负向作用。各形态性状指标对体质量的间接作用（间接通径系数）排序为头长（1.256）>尾柄高（0.667）>吻长（0.621）>体长（0.540）>体高（0.391），即头长的间接作用最大。头长对体质量的直接作用虽然为负值，但其通过其他形态性状对体质量的间接作用总和达1.252;其他形态性状通过头长对体质量的间接作用均为负值，也就呈负向作用。体高通过其他形态性状对体质量的间接作用总和最小，也是这5个形态性状中唯一间接作用小于直接作用的形态性状。

2. 5 形态性状对体质量的决定程度

各形态性状对2月龄眼斑双锯鱼体质量的决定系数见表4。表4中同一形态性状所对应的数值即为该形态性状对体质量的单独决定系数，不同形态性状所对应的数值则为这2个形态性状对体质量的共同决定系数。从表4可看出，对体质量的单独决定系数排序为体高（0.330）>体长（0.163）>头长（0.128）>尾柄高（0.081）>吻长（0.012）;对体质量的共同决定系数最大的是体高和尾柄高（0.308），共同决定系数最小的是体高和头长（-0.383），且头长和其他形态性状的共同决定系数均为负值。5个形态性状对体质量的总决定系数为0.962，其中，体高单独决定系数和共同决定系数的总和达0.779，说明体高是决定体质量的最主要因素。由总决定系数计算剩余因子e=0.192，说明2月龄眼斑双锯鱼是体质量决定因子除上述5个因子（形态性状）外，还存在其他影响较小的因子。

2. 6 多元回归方程构建

通过多元回归分析，剔除共线性严重及对体质量影响不显著的变量，最终建立5个形态性状（L3、L8、L2、L4和L6）与体质量（W）的多元回归方程为W= -0.708+0.085L3+0.084L8+0.025L2-0.090L4+0.070L6。这5个形态性状对体质量的方差膨胀因子（VIF）均小于10，共线性影响不严重。方差分析结果显示，多元回归方程的回归关系达极显著水平（F=288.163，P=0.000<0.01），5个形态性状对2月龄眼斑双锯鱼体质量的偏回归系数达显著或极显著水平（L3：t=5.806，P=0.000<0.01;L8：t=3.467，P=0.001<0.01;L2：t=4.136，P=0.000<0.01;L4：t=-3.762，P=0.000<0.01;L6：t=2.655，P=0.010<0.05），即总体回归方程显著。决定系数R2=0.963，修正决定系数R2=0.960，故拟合优度检验结果表明，建立的多元回归方程较好地拟合了样本观测值。回归方程预测值残差绝对值均数和标准差为0.0215±0.0191，残差较小，说明预测检验效果良好。

3 讨论

体质量是选择育种的重要指标之一，因此量化形态性状对体质量的影响是以提升生长性能为选择育种目标的基础工作。本研究通过分析眼斑双锯鱼幼鱼形态性状与体质量间的关系，发现体质量的变异系数最大，在形态性状中除头长外，其余性状指标的变异系数均在10.000%以上，表明人工养殖环境下眼斑双锯鱼的生长和发育存在个体差异，且形态性状指标变异系数越大，其作为选育指标的操作性越强。相关分析可反映出各形态性状间的相互关系，Mihailov等（2018）研究发现，鲟鱼（Acipenser ruthenus）全长、体长、体高、体质量等表型性状间的相关性非常高，认为其中任何一项表型性状均可作为鲟鱼生长性能的监测指标。本研究也发现，2月龄眼斑双锯鱼所测量的12个形态性状与体质量均存在显著相关性，均达极显著水平。由于仅采用相关分析不能客观描述各表型性状间的相互关系，进而无法将最重要的表型性状筛选出来，因此有必要通过通径分析剔除不必要的指标，最终筛选出影响鱼类体质量的关键形态性状。

通径分析可将自变量对因变量的总影响分解为直接影响和间接影响，并充分反映性状间的关联性（Neto et al.，2012）。一般来说，只有当自变量的表型相关系数达到因变量的显著水平时，才可选择该自变量，否则应将其排除（李玺洋等，2012）。在通径分析和决定系数分析中，当相关指数（决定系数）的总和（R2）大于或等于0.85时，表明筛选获得主要自变量（刘春雷等，2011）。本研究筛选出5个形态性状（体长、体高、头长、吻长和尾柄高），其对体质量总的决定系数为0.9625，说明2月龄眼斑双锯鱼体质量变异的96.25%是由这5个形态性状所决定，其余3.75%的变异是由未发现的因素或随机误差引起。以这5个形态性状作为自变量，与体质量的回归关系达显著或极显著水平，即这5个形态性状是直接或间接影响眼斑双锯鱼体质量的关键因子，但在实际选育过程中采用多项指标势必增加操作难度。刘春雷等（2011）研究表明，体长和体高是影响转基因鲤体质量的主要表型参数;李玺洋等（2012）通过建立以2龄草鱼（Ctenopharyngodon idellus）体宽、眼间距、肛前距和体长为自变量、体质量为因变量的回归方程，结果表明体宽是影响其体质量的最主要因素;刘峰等（2016）通过建立以野生小黄鱼体质量为因变量，体长、躯干长、尾柄高和体高为自变量的回归方程，发现体长对其体质量的影响最大;赵旺等（2017）研究发现，吻至第2背鳍终点的距离、全长、体高和体宽是影响4月龄尖吻鲈体质量的主要性状，其中吻至第2背鳍终点的距离是最主要因素。可见，影响鱼类体质量的主要形态性状存在种间差异，其主要原因可能是不同鱼类在体型和生长速率上存在明显差异。本研究的决定系数分析结果显示，5个形态性状对2月龄眼斑双锯鱼体质量的总决定系数为0.962，其中，体高单独决定系数和共同决定系数的总和达0.779，说明体高是决定体质量的最主要因素，即体高可作为眼斑双锯鱼人工育种的首选形态性状指标。

影响鱼类体质量的主要形态性状也存在种内差异，究其原因可能是不同生境所造成，如丽体鱼属（Cichlasoma festae）（González et al.，2016）或罗非鱼（Oreochromis niloticus）（Ikpeme et al.，2017）的野生群体和人工养殖群体在形态性状上存在显著差异;也可能是不同性别所造成，如红鳍东方鲀（Takifugu rubripes）两性群体间形态性状差异显著（岳亮等，2016）;更多研究结果则表明不同生长阶段存在明显差异。陈红林等（2016）研究发现，在牙鲆8月龄阶段，腹鳍基部到背鳍终点的直线距离、体宽和背鳍起点到臀鳍起点的直线距离对其体质量的影响较大，14月龄时则变为腹鳍基部到背鳍终点的直线距离、背鳍终点到臀鳍终点的直线距离和尾柄长对其体质量影响较大;刘莹等（2018）研究表明，6月龄大菱鲆（Scophthalmus maximus）的全长、体高、体厚和头长对其体质量影响较大，14月龄则变为全长、体厚和尾柄宽对其体质量影响较大;李莉等（2019）研究表明，大泷六线鱼（Hexagrammos otakii）6月龄时筛选出体长、头长、体高和体宽对其体质量影响较大，18月龄则变为全长、体高、尾柄高和体宽对其体质量影响较大。此外，造成种内差异的原因可能是鱼类中存在异速生长现象，虹鳟（Oncorhynchus mykiss）幼鱼存在季节性异速生长现象（Post and Parkinson，2001），热带丽鱼不同性别存在异速生长现象（Moore and Roberts，2016）。本研究仅探讨分析人工养殖2月龄眼斑双锯鱼形态性状与体质量间的相关性，不同时期、性别及生境下的眼斑雙锯鱼是否存在差异均有待进一步探究。

4 结论

体高可作为以2月龄眼斑双锯鱼选育快速生长品系的首选目标性状，体长、头长、吻长和尾柄高等变量则可作为辅助选择性状。

参考文献：

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