杂交黄颡鱼体色分化群体形态差异分析

周华兴，段国庆，胡玉婷，汪 焕，江 河，凌 俊，潘庭双，陈小雷

( 安徽省农业科学院 水产研究所，水产增养殖安徽省重点实验室，安徽 合肥 230031 )

我国黄颡鱼规模化养殖始于20世纪90年代，近30年来，黄颡鱼养殖品种经历由普通黄颡鱼到全雄黄颡鱼[1]再到现有主养的杂交黄颡鱼的更迭。杂交黄颡鱼是以黄颡鱼(Pelteobagrusfulvidraco)为母本、瓦氏黄颡鱼(P.vachellii)为父本的杂交种。因遗传了亲本的优势性状，杂交黄颡鱼比普通黄颡鱼具有生长快、抗病力强、耐运输、肉质鲜美等优势[2]，深受养殖户和消费者的欢迎。

杂交是常见的育种手段，能够整合双亲的优点，使后代在外型、生长速度、存活率及抗病力等方面表现出杂种优势。由于鱼类特殊的受精生物学机制，其染色体组具有较强的可塑性，亲缘关系相对较远的亲本，也能够形成杂交子代，如奥利亚罗非鱼(Oreochromisaureus，♀) ×鳜鱼(Sinipercachuatsi，♂)[3]、云纹石斑鱼(Epinehelusmoara，♀)×鞍带石斑鱼(E.lanceolatus，♂)[4]、草鱼(Ctenopharyngodonidella，♀)×赤眼鳟(Squaliobarbuscurriculus，♂)[5]等。

由于不同种、属间的物种亲缘关系远，遗传背景差异大，杂交子代易产生性状分化[6]。黄颡鱼、瓦氏黄颡鱼属同属不同种，杂交育种过程中，子代产生了体色分化的现象，即大部分子代体色偏黄色，小部分子代体色偏黑色。杂交子代性状分化是制约育种产业发展的瓶颈。性状分化会导致黑色杂交子代无法作为商品鱼上市，大大增加了养殖成本。然而，风险与机遇并存，杂交产生的新性状可能具有更高的选育价值，创制更为优质的育种材料。

为评估杂交黄颡鱼体色分化群体的形态差异，笔者分别对117尾黄色样本和82尾黑色样本的26个可量性状进行测量，通过判别分析、主成分分析和聚类分析3种方法，对体色分化群体的形态学特征进行分析，筛选鉴别力高的形态学特征，为杂交黄颡鱼性状分化群体的鉴定及良种选育提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验动物

试验所用杂交黄颡鱼样本采集自安徽省六安市华润科技养殖有限公司，199尾杂交黄颡鱼样本中包含117尾黄色样本和82尾黑色样本(图1)。所有样本均来自同批次的杂交黄颡鱼受精卵。经相同条件培育，生长至平均体长为6 cm时进行采集，以排除不同亲本、不同养殖条件的干扰。

图1 杂交黄颡鱼体色分化Fig.1 The differentiation of body colors of hybrid yellow catfish P. fulvidraco♀×P. vachellii♂

1.2 形态测量

使用游标卡尺对199个杂交黄颡鱼样本的26个可量性状[7]进行测量(图2)。

图2 测量的杂交黄颡鱼形态特征Fig.2 The measurement of morphological characters in hybrid yellow catfish P. fulvidraco♀×P. vachellii♂1.体长； 2.背鳍前长； 3.胸鳍前长； 4.腹鳍前长； 5.臀鳍前长； 6.背鳍末端到脂鳍基的距离； 7.脂鳍末端到尾鳍基的距离； 8.尾柄长； 9.最大体高； 10.肛门处体高； 11.尾柄高； 12.头长； 13.头宽； 14.头高； 15.口宽； 16.吻长； 17.眼径； 18.眼间距； 19.背刺； 20.背鳍长； 21.背鳍基长； 22.胸刺长； 23.胸鳍长； 24.腹鳍长； 25.臀鳍基长； 26.脂鳍基长；下同.1.body length; 2.predorsal length; 3.prepectoral length; 4.prepelvic length; 5.preanal length; 6.dorsal end-adipose fin base distance; 7.adipose end-caudal fin base distance; 8.caudal peduncle length; 9.maximal body depth; 10.body depth at anus; 11.caudal peduncle depth; 12.head length; 13.head width; 14.head depth; 15.mouth width; 16.snout length; 17.eye diameter; 18.interorbital width; 19.dorsal-fin spine length; 20.dorsal-fin length; 21.dorsal-fin base length; 22.pectoral-fin spine length; 23.pectoral-fin length; 24.pelvic fin length; 25.anal-fin base length; 26.adipose-fin base length; et sequentia.

1.3 数据分析

为排除不同大小的样本对测量性状的影响，所有的性状数据均通过体长和头长校正数据，具体如下，背鳍前长/体长(C2)、胸鳍前长/体长(C3)、腹鳍前长/体长(C4)、臀鳍前长/体长(C5)、背鳍末端到脂鳍基的距离/体长(C6)、脂鳍末端到尾鳍基的距离/体长(C7)、尾柄长/体长(C8)、最大体高/体长(C9)、肛门处体高/体长(C10)、尾柄高/体长(C11)、头宽/头长(C13)、头高/头长(C14)、口宽/头长(C15)、吻长/头长(C16)、眼径/头长(C17)、眼间距/头长(C18)、背刺长/体长(C19)、背鳍长/体长(C20)、背鳍基长/体长(C21)、胸刺长/体长(C22)、胸鳍长/体长(C23)、腹鳍长/体长(C24)、臀鳍基长/体长(C25)、脂鳍基长/体长(C26)。

采用SPSS 22软件[8]，基于Duncan检验[9]，对杂交黄颡鱼不同体色群体测量数据进行单因素方差分析。基于变量相关性分析，比较显著差异性状间的关联性。基于Wilks′ lambda法[10]，对杂交黄颡鱼26个形态学特征进行逐步判别分析，筛选鉴别力最高的性状特征，形成两个群体的判别方程，计算判别准确率。判别准确率(R，%)计算方法为：

R=(n1/n)×100%

式中，n1为判别正确的尾数，n为该群体总尾数。

通过降维处理，对所有性状特征进行主成分分析。基于非加权组平均法[11]，通过26个形态学特征聚类分析，比较两个群体的亲疏关系。

2 结果与分析

2.1 性状差异显著性及差异性状相关性分析

杂交黄颡鱼黄色群体平均体长为(6.36±1.69) cm，黑色群体平均体长为(6.47±1.43) cm，两群体间体长特征无显著差异(P=0.62)，说明后续测量数据具有可比性(表1)。

表1 体色分化群体形态特征均值和差异显著性Tab.1 Mean values and significant differences of morphologicalcharacteristics between groups

单因素方差分析结果表明，两个群体间性状特征中有6个性状具有极显著差异(P<0.01)，即脂鳍末端到尾鳍基的距离、尾柄长、眼径、眼间距、背刺长、胸刺长，而这些特征分别与鱼类的游泳能力、食物识别能力、防御能力相关[12-13]。

差异性状相关性分析结果表明，通过体长性状校正后，两个群体间尾柄长与刺长性状表现出显著负相关(r=-0.28，P<0.01)(图3a)，其中尾柄长性状为脂鳍末端到尾鳍基的距离/体长(C7)、尾柄长/体长(C8)的平均数，刺长性状为背刺长/体长(C19)和胸刺长/体长(C22)的平均数；通过头长性状校正后，眼径和眼间距间表现出显著正相关(r=0.60，P<0.01)(图3b)。

图3 差异性状相关性分析Fig.3 The correction analyses between significant difference charactersa.尾柄长与刺长的相关性; b.眼间距与眼径的相关性.a.correlation between caudal peduncle length and spine length; b.correlation between eye diameter and interorbital width.

2.2 判别分析

对24个校正后的性状进行逐步判别分析，结果显示，尾柄长/体长(C8)和眼径/头长(C17)两个性状判别力最高，且处于极显著水平(P<0.01)。根据两个性状的分类函数系数，得到两群体的判别公式分别为：

黄色群体=0.933C8+65.755C17-14.754

黑色群体=7.744C8+33.086C17-10.416

将所有性状数据带入判别公式，黄色群体正确判定的尾数为108尾，判别准确率为92.3%，黑色群体正确判定的尾数为66尾，判别准确率为80.5%。

2.3 主成分分析

对24个校正性状数据进行主成分分析，保留特征值大于1的主成分，共获得7个主成分。由因子碎石图，从第3个主成分之后，特征值变化曲线趋于平缓(图4)。因此，选择前3个主成分用于分析。

图4 主成分因子特征值Fig.4 The elgenvalue of PCA factors

由主成分负荷值的大小可得，主成分1的贡献率为24.84%，主成分2的贡献率为11.59%，主成分3的贡献率为7.41%(表2)。对主成分1影响最大的6个性状分别为：背刺长/体长(C19)、背鳍长/体长(C20)、胸刺长/体长(C22)、胸鳍长/体长(C23)、眼间距/头长(C18)、眼径/头长(C17)，6个性状反映了黄颡鱼的防御和食物识别能力；对主成分2影响最大的6个性状分别为：肛门处体高/体长(C10)、最大体高/体长(C9)、背鳍前长/体长(C2)、尾柄高/体长(C11)、头宽/头长(C13)、吻长/头长(C16)，反映了黄颡鱼的体型特征；对主成分3影响最大的6个性状分别为：脂鳍基长/体长(C26)、臀鳍基长/体长(C25)、口宽/头长(C15)、最大体高/体长(C9)、腹鳍长/体长(C24)、肛门处体高/体长(C10)，反映了黄颡鱼的体型和鳍条特征。

表2 前3个主成分因子负荷值、贡献率Tab.2 The loading values and contribution rates of thetop three principal components

以主成分1、2、3为坐标轴，绘制主成分三维散点图(图5)。主成分1轴上两群体具有较大分化；主成分2、3的坐标轴上，两个群体出现了较大的重叠。

图5 主成分1、2、3的三维散点图Fig.5 The 3D scattered plot of the top three principal components蓝色表示黑色个体，红色表示黄色个体；下同.The black individuals are expressed in blue color; the yellow individuals are denoted in red color; et sequentia.

2.4 聚类分析

基于形态学数据，采用非加权组平均法构建聚类树(图6)，树形拓扑结构可见，199尾个体通过形态学特征分为黄色和黑色群体两个支系。支系内，仅有少量个体混杂，表明黄色和黑色杂交黄颡鱼在形态性状上，有共性的差异。

图6 两个性状分化群体的聚类分析Fig.6 The cluster analysis of two differentiation populations

3 讨 论

3.1 杂交黄颡鱼形态特征差异分析

生物多元统计分析在形态差异分析研究中有着极其广泛的应用[4,14]，其整合了聚类分析、主成分分析、判别分析等方法，对复杂的表型数据进行降维处理，研究多个因素之间的规律。

对杂交黄颡鱼体色分化群体形态特征的多元分析结果表明，杂交黄颡鱼除了体色上的分化，在多个形态学特征上也有明显的差异。聚类分析中，199尾个体分别形成了黑色群体支系和黄色群体支系，表明两个体色分化群体间出现了形态特征的差异。单因素方差分析中，脂鳍末端到尾鳍基的距离、尾柄长、眼径、眼间距、背刺长、胸刺长6个性状出现了显著差异。主成分分析中，背刺长、背鳍长、胸刺长、胸鳍长、眼间距、眼径等6对性状的负荷值最高。通常认为所提取主成分累计贡献率大于80%

时，可比较全面地描述群体之间的差异[15]。然而，本研究中3个主成分的累积贡献率较低，这种现象在其他鱼类物种中也有报道[16-17]，其原因可能是黄颡鱼和瓦氏黄颡鱼分布区域重叠，生境和习性相似，使得这两种鱼的杂交子代在形态特征上出现趋同进化。多种分析结果表明，两个体色分化群体形态差异主要表现在游泳能力、食物识别能力和防御能力关联性状上。

3.2 杂交黄颡鱼形态特征关联性分析

在自然界的选择过程中，生物体往往能够以最小的进化代价去适应选择，从而实现自身的生存和繁衍[18]。不同物种间的协同是实现这一进化模式最常见的手段[19]，如传粉昆虫与植物[20]、蚜虫与蚂蚁[21]等。而在生物体个体内也存在这种协同进化，如鸟类的骨骼和翅膀[22]。

本试验中，刺长和尾柄性状呈显著负相关；眼径和眼间距性状呈现显著正相关。这种性状间的协同关系对于鱼类而言具有重要的适应性意义。刺长性状反映了黄颡鱼防御捕食的能力，尾柄性状反映了黄颡鱼游泳的能力。两者之间的协同性表明其适应性进化策略：或进化出较长的胸刺、背刺以抵御天敌的捕食；或进化出长而有力的尾柄，通过快速游动躲避捕食。眼径和眼间距的协同关系，可能与其亲本捕食对象差异相关。

此外，刺长性状是影响杂交黄颡鱼养殖的重要性状。养殖过程中，黄颡鱼胸背刺过长会影响养殖密度和运输成活率；选育胸、背刺短的品种，可提高黄颡鱼养殖密度和运输成活率。因此，试验的杂交黄颡鱼黑色群体在胸、背刺性状上，具有较高的选育价值。

3.3 杂交黄颡鱼亲本遗传力分析

形态特征分析是鉴别鱼类亲缘关系的有效途径，其受到遗传因子和环境因子的共同影响[23]。本试验中，分析样本均来自同一生产批次，在相同的繁殖、孵化、培育条件下产生，且每批次中，均有小部分黑色个体出现。因此，杂交黄颡鱼子代表型分化是由亲本遗传因素决定的，环境因子的影响相对较小。

王峰[24]对黄颡鱼、瓦氏黄颡鱼形态测量结果表明，与黄颡鱼相比，瓦氏黄颡鱼存在眼径小、尾柄长的性状特征。这与本试验中，相对黄色杂交黄颡鱼而言，黑色个体眼径显著偏小、尾柄偏长的结果相符。张佳佳等[25]基于9对微卫星标记对杂交黄颡鱼亲本及其子代的遗传距离进行分析，结果表明，杂交黄颡鱼与母本黄颡鱼的遗传距离较小，而与父本瓦氏黄颡鱼的遗传距离偏大，说明杂交黄颡鱼与母本黄颡鱼的亲缘关系更近，遗传上更偏向母本。在绝大多数情况下，杂交母本对其后代的遗传性状影响大于其父本，子代表型性状偏向母本。杂交黄颡鱼子代大部分个体体色偏黄，遗传性状偏向母本黄颡鱼，小部分个体体色偏黑，遗传性状偏向父本瓦氏黄颡鱼，表现出杂交后的母本优势。

3.4 杂交黄颡鱼体色分化群体的鉴定方法

体色是黄颡鱼能否被市场认可的重要特征之一。目前，消费者普遍认为黄颡鱼的体色越黄，品质越好，市场认可度越高。养殖黄颡鱼的饲料中常通过添加着色剂让商品鱼体表黄色加深[26]。因此，养殖中后期，难以通过体色分辨杂交黄颡鱼的两个分化群体。

本试验提供了一种鉴别杂交黄颡鱼体色分化

群体的方法，通过大量形态学数据的比对分析，选择了判别力最高的尾柄长、眼径两个形态学特征进行测量分析，即可鉴别杂交黄颡鱼属于黑色群体还是黄色群体，判别准确率较高。这种通过简单的形态学测量即可分辨分化群体的方法，适用于生产一线，成本投入小，仅需游标卡尺，测量简单迅速，不影响鱼的成活。

4 结 论

瓦氏黄颡鱼(♂)和黄颡鱼(♀)的杂交子代中产生了体色分化的现象，大部分子代体色偏黄色，小部分子代体色偏黑色。对体色分化群体形态特征进行多元分析，结果表明，杂交黄颡鱼体色分化群体在刺长、尾柄长、眼径等特征均有显著差异。通过对尾柄长、眼径等两个形态学特征的测量，可分辨两个群体。刺长和尾柄性状、眼径和眼间距性状显著相关，表现出一定的协同关系。此外，以黄颡鱼为母本、瓦氏黄颡鱼为父本产生的杂交子代，其主要形态特征更偏向母本黄颡鱼。