不同选育品系中华绒螯蟹形态特征的比较分析

易鹏 范陈伟 姜晓东 吴旭干

摘 要：以不同选育品系（“江海21”“长江1号”“诺亚1号”和“申江1号”）中华绒螯蟹（Eriocheir sinensis）为试验对象，通过单因素方差分析、逐步判别分析和主成分分析等方法对4个品系中华绒螯蟹的形态特征进行比较分析。结果显示：（1）单因素方差分析中，各品系雌、雄个体的32项形态特征指标均不存在显著性差异（P>0.05）；（2）逐步判别分析中，各品系雌、雄个体的判别准确率普遍较低，仅为40%～70%；（3）主成分散点图显示，各品系个体之间频繁交叉出现，主成分分析难以区别各品系的雌、雄成蟹个体。综合分析结果表明，中华绒螯蟹各品系之间的形态特征差异较小，难以将形态学特征作为鉴别各选育品系的特定指标。

关键词：遗传选育；形态特征；多元分析

中华绒螯蟹（Eriocheir sinensis）俗称河蟹，是我国重要的经济蟹类，其肉质鲜美、营养品质高，深受消费者喜爱［1-2］。河蟹广泛分布于我国闽江、瓯江、长江、黄河、辽河和图们江等沿海水域，由于长期生存并隔离于自然环境和气候特征差异较大的不同流域中，河蟹的形态特征与各流域的地理条件和栖息环境相适应，因此各流域河蟹在头胸甲和附肢等部位的形态特征也表现出一定的差异［3］。得益于形态学研究的简便直观、低成本及非破坏性采样等优势，目前已有研究者通过描述性形态特征比较［4-5］、形态特征量化分析［6-7］及几何形态测量分析［8］等方法比较了不同流域河蟹的形态特征差异。对于同一水系的野生和养殖群体河蟹群体，由于自然环境和养殖环境在底质、水流、温度和食物等方面的差异，其形态特征也会出现差异，因此形态特征也被利用于野生和养殖群体河蟹的鉴别［9-10］。

我国在河蟹的良种培育工作上已获得了一些成果，迄今已选育出“江海21”“长江1号”“长江2号”“ 光合 1 号”以及“金农1号”等多个新品种［11］。本课题组自2010年开展河蟹“2龄早熟”品系的选育工作，该品系以长江水系养殖群体河蟹作为基础群体，以生殖蜕壳时间及性腺发育速度作为主要选育指标，同时兼顾生长性能和成活率，至2020年已完成连续5代选育［12］。目前市场上河蟹品系繁多，这给一些不良商户带来了契机，部分商户以普通品系冒充“2龄早熟”品系，极大地破坏了市场规范性，因此亟须有效的方法对河蟹不同品系进行鉴别。鉴于此，本文综合利用单因素方差分析、逐步判别分析和主成分分析等多元分析方法，系統研究不同选育品系河蟹的形态特征差异，拟建立行之有效的鉴别方法，为河蟹种质资源的保护和开发利用提供支持。

1 材料和方法

1.1 试验用蟹

试验用蟹于2020年12月在长江流域不同的养殖池塘中采集，4种不同品系河蟹包括“江海21”“长江1号”“诺亚1号”及本课题组拟申请的河蟹新品种“申江1号”（随机编号为品系A、品系B、品系C、品系D），具体采样信息见表1。每种品系随机采集性成熟且四肢健全的雌、雄个体各20只。为避免测量时间差异导致的数据误差，所有成蟹采集后均保存于-40 ℃冰箱，待所有样本采集齐全后再统一测量。

1.2 形态测量

本试验所采用的测量方法是参考李晨虹等［6］的方法，选取头胸甲、步足等部位的30个测量位点（见图1）［7］，使用游标卡尺（型号：M200，上海精美量具厂生产，最大量程为200 mm，精确度为0.01 mm）测量32个可量性状。

1.3 数据分析

为校正规格差异对特征值的影响，将每只蟹的形态特征值除以体长（L），分析软件为SPSS 26.00。此外，由于雌、雄成蟹的形态特征存在性别二态性，本研究将雌、雄个体的形态参数分开进行分析。

单因素方差分析：Levene法是单因素方差分析前的必要准备，需要使用该法对各个形态学指标的数据进行方差齐性检验，如果得出的数据与齐性方差存在较大的误差，需要采用平方根或反正弦处理百分比数据，采用单因素分析（one-way ANOVA）对试验结果进行方差分析，采用Tukeys-b（K）法进行多重比较，采用双尾T-test检查4个品系形态学指标间的差异性。当数据转换后仍不满足齐性方差条件时，采用Games-Howell非参数检验多重比较。分析结果均以（平均值±标准差）来表示。

逐步判别分析：为探究4个品系形态特征的差异，需要将本试验各品系形态学的参数值进行逐步判别分析。优先选取判别贡献较高的形态特征参数值，构建相对照的判别公式，而后在每组中随机选取雌、雄个体各10只，测量其相应的形态特征指标后代入判别公式，并统计分析判别准确率。

主成分分析：根据4个品系成蟹的形态指标进行主成分分析，从而得到各主成分的特征值和贡献率，并根据各组贡献率最大的第一主成分和第二主成分绘制主成分散点图。

2 结果

2.1 形态学特征比较

不同品系河蟹的形态特征指标差异情况见表2。数据表明，各品系间的形态特征差异较小，所测的32个形态特征指标均不存在显著差异（P>0.05）。

2.2 判别分析

为比较不同品系河蟹的形态特征差异情况，每种品系分别从32个测量性状中筛选出对判别贡献率较大的4个变量，建立判别方程用于各品系的初步判别（见表3）。

建立方程后，随机选取事先保存的试验蟹（每个品系取雌、雄各10只），测量相应的指标后，代入上述判别方程，对其所属品系进行判断。判别结果见表4。品系A、品系B、品系C、品系D的各10只河蟹样本中，雄性个体的判别准确率分别为70%、50%、60%和60%，雌性个体的判别准确率分别为60%、40%、50%和50%；各品系的雄性群体相对于雌性群体而言，前者的判别准确率均高于后者；就雄性成蟹和雌性成蟹而言，品系A的个体判别准确率较高，其余品系的个体判别准确率均低于该品系。因此，从整体上看，品系A雌、雄个体的判别准确率高于其余品系。

2.3 主成分分析

对各组的形态学参数分别进行主成分分析，在主成分分析的过程中，通常将60%看作是核定主成分切实可行数量的累计贡献率。由表5可见，本研究4个品系的雄性个体在第4主成分时，累计贡献率恰好超过60%，而雌性个体在第6主成分时累计贡献率超过了60%。

根据品系A、品系B、品系C和品系D的形态特征数据的第一和第二主成分绘制散点图（见图2）。从图2可见，4个不同品系河蟹个体之间相互交织显现的频率很高，说明这4个品系成蟹的形态特征差异较小，形态特征趋同。

3 讨论

得益于科研工作者的不断探索，我国目前已经申报多个河蟹新品系，这些新品系主要是以上海和江苏等地的长江水系河蟹作为奠基品系选育而成的［13］。虽然总体上选育品系的经济性状要优于未选育品系，但由于奠基群体不同、选育策略各异，不同品系河蟹所表现出来的经济性状、知名度、品质及售价也往往存在显著差异。同时也正是由于不同选育品系河蟹和未选育品系河蟹在生长性状及价格上的较大差异，使得市场上部分商家以次充好，通过销售生长性状较差的河蟹来攫取高额利润，这对养殖户的切身利益造成了实质性的损害。因此，亟须探索出一种便捷高效的方法来辨别不同选育品系河蟹。目前广泛应用于甲壳动物形态特征鉴别的多元分析法具有同源性、便于检索收集试验数据、便于高效分析以及非致死等优点［14］。

就河蟹而言，形态特征多元分析已成功应用于不同水系河蟹的鉴别［3，15］及同一水系不同来源河蟹的判别［9］。鉴于先前的相关判别研究成果，本研究综合使用形态特征多元分析方法来探究河蟹不同选育品系的形态学差异，以期为充分挖掘和利用长江水系河蟹资源提供科学的理论依据。

本试验主要结果：单因素方差分析结果表明，各测量指标在不同品系之间均无显著差异；判别分析结果表明，4个品系个体之间判别成功率较低；主成分分析结果表明，各品系个体主成分散点图重叠严重，不能形成相对独立的区域。这些结果均表明，4个品系河蟹的形态学差异较小，很难通过传统的形态鉴别法进行区分。

根据前人的研究结果，不同水系河蟹所生存的自然地理环境存在明显差别，因此在养殖性能、遗传特征及形态学等方面均存在较大分歧，其中又以形态特征最为直观［6，16］。由于不同水系河蟹分别受到生存环境和遺传因素的影响，一些池塘条件（如水温、流量、盐度、密度、食物等）均会对河蟹形态学产生显著影响，其表型差异同时也是特定环境条件下形态特征长期选择的结果［7］。姜晓东等［8］对选育后的河蟹进行了形态学分析，发现虽然养殖和野生种群河蟹亲本的形态学差异较大，但是在长江野生自然地理环境中，野生品系所独有的“额刺尖利、疣突鲜明、步足稍长”的形态特征在池塘养殖环境中养殖数代之后逐渐消失，说明野生河蟹在人工养殖条件下，其形态特征与养殖品系趋同。此外有研究表明，将存在形态差异的不同水系的河蟹放至同一池塘养殖条件下养成，其形态学差异逐渐消失，这同样表明在相同环境下河蟹形态特征的趋同［17-18］。本研究中，各品系河蟹在主成分散点图中频繁出现、相互重叠，或许表明不同品系河蟹的形态特征在长江流域相似的养殖条件下趋于一致。

本研究通过对4种品系雌、雄成蟹的形态学测定、校正及多元分析，结果显示，各品系河蟹的形态特征并无显著差异，说明很难通过传统形态学鉴别方法来区分。基于地标点几何形态学测量方法的进一步研究将有助于不同品系河蟹的鉴别。

参考文献

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Abstract： Taking the selected strains of Chinese mitten crabs Eriocheir sinensis in the Yangtze River as the experimental object，the morphological characteristics of crabs from different strains were compared by one-way analysis of variance（ANOVA），stepwise discriminant analysis（SDA） and principal component analysis（PCA）.The results showed that：（1）In one-way ANOVA，no significant difference was detected in morphological characteristics of crabs from different strains;（2）In SDA，the discrimination accuracy of crabs from different strains was generally low， only 40%-70%;（3）In PCA，the scatter plots showed that the crabs from different strains were not well distinguished from each other.In conclusion， due to less differences among morphological characteristics of crabs from different strains，the morphological characteristics cannot be used as reliable indicators to distinguish E. sinensis from these strains.

Key words： selective breeding; morphological characteristics; multivariate analysis

作者简介：易鹏（1998—），男，硕士研究生，主要从事河蟹养殖技术和良种培育研究。E-mail：1658719697@qq.com

通信作者：吴旭干（1978—），男，教授，主要从事水产动物营养繁殖学研究。E-mail：xgwu@shou.edu.cn

项目资助：科技部国家重点研发计划项目（2022YFD2400702）；江苏省科技厅苏北科技专项（SZ-YC202116）；浙江省长兴县科技局农 业科技项目（2022N13）。