罗氏沼虾野生和养殖群体形态性状对体重的影响

朱皓东，宫金华，马克异,3，陈焕根，李家乐,3，冯建彬,3

(1.农业农村部淡水水产种质资源重点实验室，上海海洋大学，上海 201306；2.江苏鼎和水产科技发展有限公司，江苏泰州 225311；3.水产科学国家级实验教学示范中心，上海海洋大学，上海 201306；4.江苏省渔业技术推广中心，南京 210036)

罗氏沼虾()，又名淡水长臂大虾、马来西亚大虾，原产于印度-西太平洋地区。上世纪70年代，我国引入罗氏沼虾进行养殖，目前已成为全球最大的罗氏沼虾养殖国家。我国罗氏沼虾生产苗种所需亲本大多来自缅甸、泰国和孟加拉等东南亚国家，但由于不及时补充野生亲本，连续使用同一批次引种群体及其后代群体作为亲本进行苗种生产，出现了生长减缓、蜕壳不遂、性成熟早和抗逆性下降等种质衰退现象。近年来，我国多次从国外引进罗氏沼虾野生亲本，并进行了相关良种选育工作，取得较大进展，但是仍难以满足养殖生产对优良品种和优质苗种的需求。因此，罗氏沼虾良种选育和新品种培育仍是其养殖产业当前面临的紧迫任务。

水产动物表型形态是苗种培育和良种选育重要的目标性状，其中体重和体长作为最直观的目标性状，具有较好的可度量性和可比较性，常作为重要的选育指标。形态性状变异分析常常综合运用相关分析法、通径分析法和回归分析法，这不仅能够描述性状间的相关性，计算性状间的相关系数以及分析其他性状对目标性状的直接作用和间接影响，还可以得出基于自变量和因变量的最优回归方程，目前已应用于草鱼()、日本沼虾()、中国明对虾()和脊尾白虾()等水产经济动物良种选育和新品种培育工作中。

目前有关罗氏沼虾形态性状对体重的影响研究，已见利用通径分析法分析不同性别、螯色和月龄等群体形态性状对体重的影响，但未见野生和养殖群体形态性状对体重影响的差异研究。本研究综合运用相关分析法、通径分析法和回归分析法，系统分析罗氏沼虾缅甸野生、泰国和越南养殖群体形态性状对体重的影响，以进一步区分野生和养殖群体形态性状的变异，为罗氏沼虾养殖群体遗传多样性保护、优异种质筛选和新品种选育提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 样本来源

本研究所用的罗氏沼虾野生群体为缅甸野生群体(MMW)，于2016年采自于缅甸自然水域，随机采集38尾个体；养殖群体为泰国养殖群体(TLC)和越南养殖群体(VNC)，其原始亲本分别于本世纪初采自于泰国和越南自然水域，都经过至少10代的小群体自繁，其中泰国养殖群体随机采集37尾个体，越南养殖群体随机采集34尾个体。

1.2 测量参数和方法

使用精度为0.01 mm的游标卡尺测量罗氏沼虾全长、体长等9个长度形态性状，具体形态测量部位如图1所示，其中全长(TL)是指自额剑前端至尾节末梢的直线距离，体长(BL)是指自眼柄基部至尾节末梢的直线距离，头胸甲长(CL)是指自眼柄基部至头胸甲后缘的直线距离，头胸甲宽(CW)是指头胸甲两端最宽的直线距离，头胸甲高(CH)是指头胸甲两端最宽的直线距离，腹部长(AL)是指自头胸甲后缘至尾节末梢的直线距离，第2腹节长(2UL)是指自第2腹节最左端至最右端的直线距离，第2腹节宽(2UW)是指第2腹节两端最宽的直线距离，第2腹节高(2UH)是指自第2腹节顶端至腹部底端的直线距离。使用精度为0.01 g的电子天平称量罗氏沼虾体重(BW)，是以滤纸吸足虾体水分后的重量。

图1 罗氏沼虾形态性状测量示意图Fig.1 Schematic diagram of morphological character measurement of M.rosenbergiiTL示全长，BL示体长，CL示头胸甲长，CW示头胸甲宽，CH示头胸甲高，AL示腹部长，2UL示第2腹节长，2UW示第2腹节宽，2UH示第2腹节高。

1.3 分析方法

罗氏沼虾野生和养殖群体进行表型性状间相关分析，计算相关系数，并用双尾检验法检验其显著性。基于，以体重为因变量，其他形态性状为自变量，计算每个自变量对因变量的通径系数。依据性状的显著性结果，剔除不显著的自变量，筛选出达到显著或极显著水平的自变量。依据和文献[6]公式计算各群体所筛选出的性状对体重的单独决定系数与性状间的共同决定系数，总决定系数等于与之和，同时计算所筛选出的形态性状对体重的决定系数。根据分析结果，运用逐步回归法，剔除偏回归系数不显著的自变量，筛选出达到显著或极显著水平的自变量，运用多元回归分析法，得出自变量对因变量的最优多元回归方程。

2 结果

2.1 形态性状参数的统计分析

罗氏沼虾野生和养殖群体形态性状参数估计值如表1所示。由表可知，野生和养殖群体内形态性状变异系数最大的均是BW性状，每个群体的BW性状均具有较大的选育潜力，其中MMW野生群体BW性状的变异系数最大(151.60%)，VNC养殖群体最小(43.78%)。MMW野生群体其他形态性状变异系数仅次于BW性状的是CH性状，而TLC和VNC养殖群体均是CW性状。此外，除2UL性状外，其他形态性状变异系数均是MMW野生群体最大，VNC养殖群体最小，表明野生和养殖群体间形态性状差异显著。

表1 罗氏沼虾野生和养殖群体形态性状参数估计值Tab.1 Estimated values of morphological character parameters of wild and cultured populations of M.rosenbergii

2.2 形态性状间的相关系数

罗氏沼虾野生和养殖群体形态性状间的表型相关系数如表2所示。野生和养殖群体形态性状间的相关系数均达到极显著水平，其中MMW野生群体的TL性状与BL性状间的相关系数最大，AL性状与2UL性状间的最小，与BW性状间相关系数最大的是CW性状，最小的是2UL性状。TLC养殖群体的TL性状与BL性状间的相关系数最大，BW性状与2UL性状间的最小，与BW性状间相关系数最大的是CW性状，最小的是2UL性状。VNC养殖群体的AL性状与2UW性状间的相关系数最大，BL性状与2UL性状间的最小，与BW性状间相关系数最大的是CL性状，最小的是2UL性状。

表2 罗氏沼虾野生和养殖群体形态性状间表型相关系数Tab.2 The phenotypic correlation coefficients among morphological characters of wild and cultured populations of M.rosenbergii

2.3 形态性状对体重的通径系数与间接影响

罗氏沼虾野生和养殖群体形态性状对体重的通径分析如表3所示。MMW野生群体的CW、2UL和2UW等3个性状对BW性状的通径系数达到极显著水平，表明这3个形态性状对BW性状影响都较大，其中CW性状的通径系数即直接作用最大，且大于其间接影响；2UL和2UW两个性状的直接作用小于间接影响。此外，2UL性状的通径系数为负值，表明2UL性状对BW性状呈负相关作用，但其间接影响较大，表明2UL性状主要是依靠2UW和CW两个性状来间接影响BW性状。

表3 罗氏沼虾野生和养殖群体形态性状对体重的通径分析Tab.3 Path analysis of morphological characters of wild and cultured populations of M.rosenbergii on body weight

TLC养殖群体的TL和CW两个性状对BW性状的通径系数达到极显著水平，2UL性状达到显著水平，表明这3个形态性状对BW性状影响都较大，其中CW性状的直接作用最大，CW和TL两个性状的直接作用大于间接影响，而2UL性状的直接作用小于其间接影响；此外，2UL性状的通径系数为负值，表明2UL性状对BW性状呈负相关作用，但其间接影响较大，表明2UL性状主要是依靠TL和CW两个性状来间接影响BW性状。

VNC养殖群体的CL和2UW两个性状对BW性状的通径系数达到极显著水平，表明这两个形态性状对BW性状影响都较大，其中CL性状的直接作用最大，且大于其间接影响，而2UW性状的直接作用小于其间接影响。

2.4 形态性状对体重的决定程度分析

罗氏沼虾野生和养殖群体形态性状对体重的总决定系数如表4所示。MMW野生群体的CW、2UL与2UW等3个性状对BW性状的单独决定系数分别为0.501、0.016和0.165，其中CW性状的单独决定系数最大，2UL性状的最小；在共同决定系数中，CW与2UW两个性状对BW性状的共同决定系数最大(0.550)，CW与2UL两个性状的最小(-0.158)。此外，2UL性状分别与CW和2UW两个性状对BW性状的共同决定系数均是负值，表明2UL性状与这两个形态性状均呈负相关作用共同决定BW性状。

表4 罗氏沼虾野生和养殖群体形态性状对体重的决定系数Tab.4 Determination coefficient of morphological characters of wild and cultured populations of M.rosenbergii on body weight

TLC养殖群体的TL、CW与2UL等3个性状对BW性状的单独决定系数分别为0.233、0.393和0.028，其中CW性状的单独决定系数最大，2UL性状的最小；在共同决定系数中，CW与TL两个性状对BW性状的共同决定系数最大(0.574)，CW与2UL两个性状的最小(-0.158)。此外，2UL性状分别与CW和TL两个性状对BW性状的共同决定系数均是负值，表明2UL性状与这两个形态性状呈负相关作用共同决定BW性状。

VNC养殖群体的CL和2UW两个性状对BW性状的单独决定系数分别为0.354和0.157，其中CL性状的单独决定系数大于2UW性状。CL与2UW两个性状对BW性状的共同决定系数为0.423。

2.5 多元回归方程的建立

根据表型相关系数和通径分析结果可知，所筛选出的形态性状对体重的通径系数均达到显著或极显著水平，可以对体重进行回归估计。罗氏沼虾野生和养殖群体形态性状与体重的复相关分析如表5所示，MMW野生、TLC与VNC养殖群体所筛选出的形态性状对体重的决定系数分别为0.982、0.941和0.933，与各群体所筛选出的形态性状对体重的总决定系数相等，表明每个群体所筛选出的形态性状均是影响体重的重要性状，而其它性状存在相对较小的影响。

表5 罗氏沼虾野生和养殖群体形态性状与体重的复相关分析Tab.5 The multiple correlation coefficients between morphometric characters and body weight of wild and cultured populations of M.rosenbergii

罗氏沼虾野生和养殖群体形态性状的偏回归系数检验如表6所示，所有偏回归系数均达到显著或极显著水平。以MMW野生群体的CW、2UL和2UW等3个性状,TLC养殖群体的TL、CW和2UL等3个性状,VNC养殖群体的CL和2UW两个性状分别建立罗氏沼虾MMW野生、TLC和VNC养殖群体形态性状对体重的多元回归方程：=-4.664+0.888-0.349+0.656(-CW；-2UL；-2UW)；=-3.880+0050+0279-0177(-TL；-CW；-2UL)；=-10.843+0.381+0577(-CL；-2UW)。

表6 罗氏沼虾野生和养殖群体形态性状的偏回归系数检验Tab.6 Coefficients test of partial regression of morphometric characters of wild and cultured populations of M.rosenbergii

罗氏沼虾野生和养殖群体形态性状与体重回归关系的方差分析如表7所示，MMW野生、TLC与VNC养殖群体的形态性状对体重回归方程的回归关系均达到极显著水平。

表7 罗氏沼虾野生和养殖群体形态性状与体重回归关系的方差分析Tab.7 ANOVA analysis of regression of morphometric characters and body weight of wild and cultured populations of M.rosenbergii

3 讨论

3.1 自变量的确定

在多变量度量形态学的相关分析和通径分析中，自变量的种类与数量不同，其分析结果也往往会略有差异。若考虑的种类越多或者数量越多，结果往往也越可靠，但统计分析时也会越复杂，难以突出重要的自变量。因此，在通径分析时自变量的种类要求相同，数量也要求相近。本研究中野生和养殖群体的自变量种类是相同的，而数量也相近，每个群体数量保持在35个左右，统计出的结果具有一定的可靠性。罗氏沼虾在整个生命史中雌雄个体虽然差异明显，但雌雄个体在前期生长速度都较快，且差异不明显，而雌雄差异主要是由于后期生长差异所引起的。本研究所用的罗氏沼虾野生和养殖群体均是4月龄左右时捕获的，雌雄个体差异不明显。

3.2 形态性状的统计参数分析

罗氏沼虾体长、体重与其他表型形态性状是其苗种培育和新品种选育重要的目标性状。形态性状的平均值、标准差以及变异系数是衡量其不可或缺的参数，特别是变异系数，它不仅可以反映性状的变异程度，还可以评估物种的选育潜力大小。水产动物体重的变异系数普遍大于家禽类，特别是鱼类和虾类，鱼类体重的变异系数一般为20%～60%，虾类体重的变异系数与鱼类相近，如池塘养殖4月龄的脊尾白虾为24.39%、封闭养殖5月龄的日本沼虾雄虾为50.35%、雌虾为45.45%、凡纳滨对虾为26.4%～27.38%、4月龄的罗氏沼虾雄虾为21.39%、雌虾为20.91%等。本研究结果显示缅甸野生、泰国和越南养殖群体体重的变异系数分别为151.60%、54.35%和43.78%，且每个群体内体重性状的变异系数也大于其他形态性状，由此可见体重性状的选育潜力大于其他形态性状，缅甸野生群体的体重性状最具选育潜力，可在罗氏沼虾生长性状的良种培育和新品种选育中将体重性状作为重要的选育指标。

3.3 形态性状间相关系数分析

形态性状间的相关系数可反映变量间相互关联的密切程度。一般认为罗氏沼虾体长与体重间的相关系数最大，但也有研究发现其他形态性状与体重间的相关系数最大，如头胸甲高和全长；第1腹节宽和净肉质量；头胸甲宽等，这可能与罗氏沼虾性别、月龄或螯色不同等原因有关。本研究结果显示缅甸野生和泰国养殖群体的头胸甲宽与体重间的相关系数最大，越南养殖群体头胸甲长与体重间的相关系数最大，前者结果与4月龄罗氏沼虾雄虾相同。

3.4 形态性状对体重的通径影响

罗氏沼虾体重受到多个形态性状的影响，抓住影响体重的主要形态性状对于生产实际极具参考意义。由于初步相关分析并未考虑到外界因子对物种形态性状间相互关系的影响，所以仅做相关分析难以深究出形态性状对目标性状的实际影响。通径分析法是一种分析参数的多元统计技术，可以用来分析自变量对因变量的直接作用与间接影响，反映形态性状间的本质联系。它与回归分析法和相关分析法的结合使用已大规模出现在多个领域，例如日本沼虾雌虾的全长、头胸甲高和体长等5个性状对体重影响大，而雄虾的全长和头胸甲高对体重影响大，可依据这些形态性状来指导日本沼虾实际生产。目前已发现对罗氏沼虾体重的通径系数达到显著或极显著水平的形态性状有额剑长；体长、头胸甲长和第2步足长；全长、第1腹节宽和第3腹节宽等。本研究虽然发现罗氏沼虾野生和养殖群体的表型形态性状与体重的相关系数均达到极显著水平，但并非这些性状均是影响体重的重要指标。在此情况下，相关分析需结合使用通径分析。本研究结果显示缅甸野生群体的头胸甲宽、第2腹节长和第2腹节宽对体重的通径关系达到极显著水平，泰国养殖群体的全长、头胸甲宽和第2腹节长对体重的通径关系达到显著或极显著水平，越南养殖群体的头胸甲长和第2腹节宽对体重的通径关系达到极显著水平。由此可见，罗氏沼虾第2腹节的长和宽对体重有显著性影响，其腹部的形态变化与体重增加主要体现在第2腹节长度和宽度的变化，可将这两个性状作为罗氏沼虾体重选育的重要指标。

形态性状对体重的总决定系数由性状的单独决定系数与性状间的共同决定系数相加而来。本研究结果显示3个群体所筛选出的形态性状对体重的单独决定系数与通径系数大小排列顺序一致，缅甸野生和泰国养殖群体的头胸甲宽以及越南养殖群体的头胸甲长的单独决定系数最大，缅甸野生群体的头胸甲宽与第2腹节宽、泰国养殖群体的头胸甲宽和体长、越南养殖群体的头胸甲长和第2腹节宽的共同决定系数最大，表明头胸甲性状和第2腹节性状单个及两两组合对体重的决定程度贡献较大。缅甸野生、泰国和越南养殖群体通过相关分析与通径分析所筛选出的形态性状对体重的总决定系数分别为0.982、0.941和0.933，表明缅甸野生群体体重98.2%的变异来源于头胸甲宽、第2腹节长和第2腹节宽，泰国养殖群体体重94.1%的变异来源于全长、头胸甲宽和第2腹节长，越南养殖群体体重93.3%的变异来源于头胸甲长和第2腹节宽，每个群体剩余的变异可能来源于未知因素或随机误差，由此可见野生群体所筛选出的形态性状对体重变异的影响要比养殖群体大。

所筛选出的自变量和因变量之间的关系密切程度通过复相关系数反映。一般而言，自变量越多，复相关系数越大。决定系数是由复相关系数的平方计算得出，其应与所筛选出的自变量对因变量的总决定系数相等。此外，只有当决定系数超过0.85时，才能确定它们是影响因变量的重要自变量。本研究结果显示野生和养殖群体所筛选出的形态性状对体重的决定系数与总决定系数相等，且决定系数均超过0.85，表明缅甸野生群体的头胸甲宽、第2腹节长和第2腹节宽；泰国养殖群体的全长、头胸甲宽和第2腹节长；越南养殖群体的头胸甲长和第2腹节宽均是影响体重的重要形态性状，其中头胸甲宽和第2腹节长是影响缅甸野生和泰国养殖群体体重共有的形态性状，而影响缅甸野生和越南养殖群体体重共有的形态性状则是第2腹节宽。此外，有学者发现罗氏沼虾“老头虾”的头胸甲宽、2月龄雄虾的额角长、4月龄雌虾的螯长均对体重等呈负相关作用，而本研究结果显示缅甸野生和泰国养殖群体的第2腹节长都对体重呈负相关作用。缅甸野生、泰国和越南养殖群体出现了所筛选性状的差异，这是由于这些性状属于数量性状，而数量性状是由遗传、环境和遗传-环境互作效应共同决定的。本研究中野生群体主要受自然选择与进化所影响，而两个养殖群体都经过了一定程度的人工选择，所以对各群体体重有影响的形态性状会存在一定差异。因此，在对罗氏沼虾新品种的目标性状进行选育时，既要考虑到不同地理野生群体的特点，又要针对性地选育相应的性状，坚持因地制宜。

4 总结

罗氏沼虾野生和养殖群体的体重性状均有较大的选育潜力，但野生群体体重具有更大的选育潜力。罗氏沼虾野生和养殖群体形态性状间的相关系数均达到极显著水平，全长、头胸甲性状和第2腹节性状对体重的通径系数达到显著或极显著水平。罗氏沼虾野生和养殖群体所筛选出的形态性状对体重回归方程的回归关系均达到极显著水平。在体重性状的实际选育和苗种培育过程中，野生和养殖群体均可以将头胸甲与第2腹节相关性状作为直接或间接的辅助选育性状，以更加有效地提高种质保护、利用和新品种选育效果和进程。