紅螯螯蝦形態(tài)性狀、體質(zhì)量與其抱卵性狀的通徑分析

李東宇，潘 志，顧志峰，袁顯春，劉旭成，張孟才，魏 淼，廖秀睿

(1.北京市水產(chǎn)技術(shù)推廣站,北京 100176;2.海南大學(xué) 海洋學(xué)院，?？?570228)

0 引言

紅螯螯蝦(Cheraxquadricarinatus)，又稱澳洲淡水龍蝦，屬于節(jié)肢動(dòng)物門、甲殼綱、十足目、擬螯蝦科、光殼蝦屬，原產(chǎn)于澳大利亞北部，是目前具有較好養(yǎng)殖潛力和市場(chǎng)前景的淡水經(jīng)濟(jì)蝦類之一[1]。紅螯螯蝦的出肉率約為40%，可食用部分高達(dá)60%，其肉質(zhì)鮮嫩、營(yíng)養(yǎng)豐富，深受廣大消費(fèi)者的喜愛，市場(chǎng)需求量也隨之增加[2]。然而，目前紅螯螯蝦在人工繁育時(shí)存在抱卵率低、孵化率低、培育率低的問題[3]，其主要原因是抱卵量較少且孵化時(shí)間較長(zhǎng)，故人工繁育時(shí)往往達(dá)不到最佳的效果，這嚴(yán)重制約了紅螯螯蝦產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化發(fā)展。

對(duì)紅螯螯蝦進(jìn)行相關(guān)繁殖性狀的選擇育種是有效解決紅螯螯蝦繁育效率較低等問題的方法之一。在實(shí)際選育過程中，生物個(gè)體繁育能力的強(qiáng)弱一般無法進(jìn)行直觀判斷，但可通過研究具有可度量性、直觀性的性狀與繁殖性狀的相關(guān)性，并篩選出與繁殖性狀關(guān)聯(lián)度強(qiáng)的可度量性狀，從而間接對(duì)繁殖能力進(jìn)行判斷，輔助選育工作的進(jìn)行。

抱卵性狀是紅螯螯蝦最具有代表性的繁殖性狀，而目前鮮見關(guān)于紅螯螯蝦可度量性狀與抱卵性狀相關(guān)性分析的研究報(bào)道。本文在紅螯螯蝦繁育時(shí)期隨機(jī)抽取抱卵紅螯螯蝦親本，對(duì)其形態(tài)性狀、體質(zhì)量和抱卵性狀開展通徑分析，解析其相關(guān)性并建立主要形態(tài)性狀和體質(zhì)量與抱卵性狀的多元回歸方程，以期為輔助紅螯螯蝦的選擇育種工作的開展奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)和材料

本實(shí)驗(yàn)在北京市水產(chǎn)技術(shù)推廣站南繁育種中心的工廠化控溫車間內(nèi)開展。本實(shí)驗(yàn)所用材料為南繁育種中心同一批次培育的紅螯螯蝦，用于實(shí)驗(yàn)的紅螯螯蝦均活潑健康，發(fā)育成熟，形態(tài)完整。實(shí)驗(yàn)材料總體樣本數(shù)量為雄蝦300尾，25～200 g，平均體質(zhì)量為(106.36±45.54)g；雌蝦300尾，體質(zhì)量30～150 g，平均體質(zhì)量為(84.56±16.87)g。

1.2抱卵蝦的獲取方法

本實(shí)驗(yàn)開始前，將所有雌雄紅螯螯蝦分開，并進(jìn)行繁殖前的營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化。強(qiáng)化培養(yǎng)時(shí)，15個(gè)12 m2的水泥池要放置足量的遮蔽物，每池放養(yǎng)40尾紅螯螯蝦，并保證充足的溶氧和適宜的溫度。每天早中晚各投喂一次餌料，餌料種類為親蝦人工配合飼料和新鮮的魷魚肉條。每天吸取糞便、打撈殘餌和死蝦，每周換水兩次，每次換水量為1/3左右，強(qiáng)化培養(yǎng)時(shí)間為30 d。

強(qiáng)化培養(yǎng)結(jié)束后，將所有雌蝦撈出，每個(gè)單獨(dú)放入相同規(guī)格的水族箱內(nèi)，隨后按雌雄比例1∶1放入體型相配的雄蝦，進(jìn)行紅螯螯蝦的人工繁殖。水族箱的長(zhǎng)×寬×高為50 cm×50 cm×50 cm，總數(shù)量為100個(gè)。配對(duì)繁殖期間，保持溶氧充足，溫度維持在28 ℃左右。每個(gè)水族箱每天投喂相同次數(shù)，每次不要過多投喂，以保證實(shí)驗(yàn)蝦全部達(dá)到飽食投喂程度。配對(duì)繁殖期間，定期吸取糞便并補(bǔ)水，同時(shí)每天檢查是否有抱卵蝦，發(fā)現(xiàn)抱卵蝦后，需輕輕撈出并吸干體表水分，隨后采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在實(shí)驗(yàn)期間要盡量減少環(huán)境、攝食等外因?qū)t螯螯蝦抱卵的影響，以保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。至本實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，共計(jì)采集100尾抱卵紅螯螯蝦的性狀參數(shù)數(shù)據(jù)。

1.3數(shù)據(jù)測(cè)量和分析方法

1.3.1各性狀測(cè)量方法

用游標(biāo)卡尺測(cè)量每尾抱卵紅螯螯蝦的體長(zhǎng)(X2)、頭胸甲長(zhǎng)(X3)、頭胸甲寬(X4)、腹節(jié)全長(zhǎng)(X5)、第一腹節(jié)長(zhǎng)(X6)、第一腹節(jié)寬(X7)，測(cè)量精度為0.01 mm，具體測(cè)量操作參考陳紅林等[4]和張龍等[5]的測(cè)量方法。用吸水紙擦干紅螯螯蝦表面后，以手工的方法輕輕將其卵粒剝離，隨后用電子天平稱量其體質(zhì)量(X1)和總卵濕質(zhì)量(Y3)，并統(tǒng)計(jì)和判斷其抱卵量(Y1)、相對(duì)抱卵量(Y2)、單卵濕質(zhì)量(Y4)和卵色，測(cè)量精度為0.01 g。相對(duì)抱卵量和單卵濕質(zhì)量的計(jì)算公式分別如下所示：

(1)

(2)

1.3.2數(shù)據(jù)分析方法

用EXCEL軟件對(duì)抱卵紅螯螯蝦各性狀測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，得到平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)，獲得各性狀參數(shù)統(tǒng)計(jì)量。用SPSS 22.0軟件對(duì)因變量數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)和校正，對(duì)各性狀進(jìn)行相關(guān)性分析，采用多元回歸方法構(gòu)建方程，并剔除對(duì)抱卵性狀不顯著的可度量性狀，而后對(duì)顯著的可度量性狀進(jìn)行通徑分析并計(jì)算決定系數(shù)。具體數(shù)據(jù)計(jì)算參考Stevens[6]、杜家菊和陳志偉[7]的計(jì)算方法。

2結(jié)果與分析

2.1紅螯螯蝦不同卵色之間抱卵性狀的差異性分析

紅螯螯蝦卵在不同發(fā)育時(shí)期有著肉眼可見的不同顏色顯現(xiàn)[8]。本實(shí)驗(yàn)過程中，共采集米黃、橘紅和黑褐3種卵色。將3種卵色兩兩相配依次進(jìn)行其抱卵性狀間的獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，結(jié)果表明不同卵色之間抱卵性狀的差異性不顯著(P>0.05)。紅螯螯蝦不同卵色之間抱卵性狀的差異性分析詳見表1。

表1 紅螯螯蝦不同卵色之間抱卵性狀的差異性分析

表1 (續(xù))

2.2抱卵紅螯螯蝦各性狀參數(shù)統(tǒng)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)所用抱卵紅螯螯蝦各性狀的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)如表2所示。其中，平均抱卵量為697.8個(gè)，平均總卵濕質(zhì)量為5.10 g。抱卵紅螯螯蝦的抱卵量(Y1)、相對(duì)抱卵量(Y2)、總卵濕質(zhì)量(Y3)和單卵濕質(zhì)量(Y4)的變異系數(shù)分別為34.3%、14.2%、36.88%和20.5%，其他性狀的變異系數(shù)在12.5%～33.2%之間，其中總卵濕質(zhì)量的變異系數(shù)最大，其次為抱卵量。

表2 抱卵紅螯螯蝦各性狀參數(shù)統(tǒng)計(jì)(N=100)

2.3抱卵紅螯螯蝦各性狀間的相關(guān)性分析

本實(shí)驗(yàn)抱卵紅螯螯蝦各性狀間的相關(guān)性分析如表3所示。對(duì)于紅螯螯蝦而言，各可度量性狀之間以及可度量性狀與其抱卵量和總卵濕質(zhì)量的相關(guān)性均為正相關(guān)且達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。其中：與抱卵量(Y1)的相關(guān)性最大的為頭胸甲寬(X4)，其次為體質(zhì)量(X1)；與相對(duì)抱卵量(Y2)相關(guān)性最大的為抱卵量(Y1)；與總卵濕質(zhì)量(Y3)相關(guān)性最大的為抱卵量(Y1)，其次為第一腹節(jié)寬(X7)、體質(zhì)量(X1)；與單卵濕質(zhì)量(Y4)相關(guān)性最大的為總卵濕質(zhì)量(Y3)。

表3 抱卵紅螯螯蝦各性狀間的相關(guān)性分析

表3 (續(xù))

2.4紅螯螯蝦形態(tài)性狀和體質(zhì)量與其抱卵性狀的回歸分析

以抱卵量和總卵濕質(zhì)量為因變量，形態(tài)性狀和體質(zhì)量為自變量，進(jìn)行逐步回歸分析，建立紅螯螯蝦形態(tài)性狀和體質(zhì)量與其抱卵性狀的最優(yōu)回歸方程如下：

Y1=-493.854+29.551X4+4.054X1，R2=0.800，

(3)

Y3=-6.778+0.370X7，R2=0.665。

(4)

本實(shí)驗(yàn)各方程回歸系數(shù)檢驗(yàn)如表4所示，其中各方程的截距和回歸系數(shù)均達(dá)到顯著或極顯著水平(P<0.05)，說明各方程的自變量與因變量都是顯著的線性關(guān)系。各方程回歸方差分析如表5所示，其中各方程的F檢驗(yàn)顯著性均達(dá)到極顯著水平(P<0.01)，表明所建立的回歸方程成立。

表4 紅螯螯蝦可度量性狀與其抱卵性狀回歸方程的系數(shù)檢驗(yàn)

表5 紅螯螯蝦可度量性狀與其抱卵性狀回歸方程的方差分析

2.5紅螯螯蝦主要形態(tài)性狀和體質(zhì)量對(duì)其抱卵性狀的通徑分析

簡(jiǎn)單的表型相關(guān)并不能很好地反映性狀間的本質(zhì)關(guān)系,而通徑分析則是解決此類問題的更有效途徑[9]。本實(shí)驗(yàn)紅螯螯蝦主要形態(tài)性狀和體質(zhì)量對(duì)其抱卵量和總卵濕質(zhì)量的通徑分析結(jié)果詳見表6。

表6 紅螯螯蝦主要可度量性狀對(duì)其抱卵量和總卵濕質(zhì)量的通徑分析

對(duì)抱卵量(Y1)性狀而言，對(duì)其直接作用最大的可度量性狀為頭胸甲寬(X4)，其次為體質(zhì)量(X1)；體質(zhì)量(X1)通過頭胸甲寬(X4)最大程度地間接影響抱卵量，間接通徑系數(shù)為0.471，其次為頭胸甲寬(X4)通過體質(zhì)量(X1)間接影響抱卵量，間接通徑系數(shù)為0.402。對(duì)總卵濕質(zhì)量(Y3)性狀而言，對(duì)其直接作用最大的形態(tài)性狀為第一腹節(jié)寬(X7)，且沒有對(duì)其產(chǎn)生間接影響的形態(tài)性狀。

2.6紅螯螯蝦主要形態(tài)性狀和體質(zhì)量對(duì)其抱卵性狀的決定系數(shù)分析

決定系數(shù)是通徑分析中的決策指標(biāo)，其可將自變量對(duì)因變量的綜合作用進(jìn)行排序，確定主要決定變量和主要限制變量[10]。本實(shí)驗(yàn)紅螯螯蝦主要形態(tài)性狀和體質(zhì)量與其抱卵量和總卵濕質(zhì)量的決定系數(shù)分析如表7所示。

表7 紅螯螯蝦主要可度量性狀對(duì)其抱卵量和總卵濕質(zhì)量的決定系數(shù)分析

對(duì)抱卵量(Y1)性狀而言，單一可度量性狀對(duì)其抱卵量決定程度最高的是頭胸甲寬(X4)，決定系數(shù)為0.238，其次是體質(zhì)量(X1)，決定系數(shù)為0.173，且體質(zhì)量(X1)和頭胸甲寬(X4)對(duì)其抱卵量的共同決定程度為最大，決定系數(shù)為0.392。對(duì)總卵濕質(zhì)量(Y3)性狀而言，第一腹節(jié)寬(X7)對(duì)其總卵濕質(zhì)量的單一決定程度最高，決定系數(shù)為0.669，不存在對(duì)其產(chǎn)生共同決定作用的多個(gè)形態(tài)性狀。

3討論

3.1紅螯螯蝦不同卵色差異對(duì)其抱卵性狀的影響

甲殼綱十足目的大多數(shù)蝦蟹類動(dòng)物在繁殖時(shí)均采用抱卵的方式，其受精卵自產(chǎn)出后就附著于親體腹部，并完成胚胎發(fā)育過程直至孵化[11]。在此過程中，受精卵會(huì)隨著其發(fā)育進(jìn)程有著顏色上的變化，此類現(xiàn)象在羅氏沼蝦[12]、克氏原螯蝦[13]、中華絨螯蟹[14]等的胚胎發(fā)育研究中均有所體現(xiàn)。在本研究中，紅螯螯蝦所抱受精卵存在米黃、橘紅和黑褐3種卵色，為了確定卵色對(duì)其抱卵性狀有無影響，本研究開展了3種卵色兩兩相配依次進(jìn)行其抱卵性狀間的獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，其結(jié)果表明不同卵色之間抱卵性狀的差異性不顯著(P>0.05)。依據(jù)羅文[15]對(duì)紅螯螯蝦胚胎發(fā)育的研究結(jié)果，紅螯螯蝦受精卵在胚胎發(fā)育早期呈黃色，隨后逐漸演變?yōu)殚偌t色和黑褐色，且這種顏色的改變可能與其卵黃營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的代謝有關(guān)，與親體的性狀無關(guān)。此外，Hsin-Sheng等[16]的研究表明，紅螯螯蝦卵孵化過程中會(huì)逐漸有一定數(shù)量的卵損失，造成這種現(xiàn)象的原因可能主要有兩個(gè)方面：一是雌蝦主動(dòng)剔除未受精或停止發(fā)育的死卵；二是雌蝦抱卵過程中受到外部因素驚嚇而掉卵。在本研究中，紅螯螯蝦抱卵的外部條件和水質(zhì)條件均保持在最佳狀態(tài)，極大地減少了卵損失的情況出現(xiàn)。由此可以佐證本研究中卵色對(duì)其抱卵性狀無影響，因此本實(shí)驗(yàn)后續(xù)的數(shù)據(jù)處理將不同卵色的性狀數(shù)據(jù)放在一起進(jìn)行統(tǒng)一分析。

3.2影響紅螯螯蝦抱卵量和總卵濕質(zhì)量的主要可度量性狀的確定

根據(jù)通徑分析原理和相關(guān)系數(shù)組成效應(yīng)[17]，將可度量性狀對(duì)抱卵性狀的影響效應(yīng)分為直接作用和間接作用，則可以明確主要形態(tài)性狀和體質(zhì)量對(duì)其抱卵性狀的影響程度。

在本研究中，相關(guān)分析表明,抱卵紅螯螯蝦各可度量性狀與其抱卵量和總卵濕質(zhì)量的相關(guān)性均為正相關(guān)，且達(dá)到極顯著水平(P<0.01)，說明紅螯螯蝦雌蝦個(gè)體規(guī)格越大其抱卵量和總卵濕質(zhì)量趨向于增加的趨勢(shì)，這與王仁杰等[18]和Hamasaki等[19]對(duì)三疣梭子蟹抱卵量相關(guān)性研究的結(jié)果類似。進(jìn)一步的通徑分析和決定系數(shù)分析顯示，對(duì)抱卵量直接作用和決定程度最大的可度量性狀為頭胸甲寬，其次為體質(zhì)量；對(duì)總卵濕質(zhì)量直接作用和決定程度最大的形態(tài)性狀為第一腹節(jié)寬。這表明頭胸甲寬和體質(zhì)量是影響紅螯螯蝦抱卵量的主要性狀，而第一腹節(jié)寬對(duì)紅螯螯蝦總卵濕質(zhì)量的影響有著決定性作用。王志錚等[20]在日本沼蝦表型性狀對(duì)其個(gè)體繁殖力影響效應(yīng)的研究中指出，蝦類頭胸部為感覺、攝食、消化、血循、排泄和運(yùn)動(dòng)的中心，在其生命代謝活動(dòng)中具有重要作用。因此，在蝦類繁殖階段，頭胸部表型性狀可以決定其營(yíng)養(yǎng)利用與轉(zhuǎn)化效率，進(jìn)而對(duì)個(gè)體繁殖能力產(chǎn)生影響，這可能是造成紅螯螯蝦頭胸甲寬性狀對(duì)其抱卵量有著決定性作用的原因之一。王守紅等[21]在克氏原螯蝦卵粒大小與孵化率相關(guān)性的研究中發(fā)現(xiàn)，卵粒質(zhì)量與卵徑呈正相關(guān)，即卵粒質(zhì)量會(huì)隨著卵徑的增大而增加，而更大的抱卵空間則會(huì)為更飽滿的卵粒提供條件。因此，在本研究中，紅螯螯蝦第一腹節(jié)寬性狀可以通過決定其抱卵空間的大小而成為影響總卵濕質(zhì)量的主要性狀。

相關(guān)指數(shù)(R2)表示利用回歸方程進(jìn)行預(yù)測(cè)的可靠程度，當(dāng)其達(dá)到0.85及以上時(shí)說明影響因變量的主要自變量已經(jīng)找到[22]。在本研究中，所建立的紅螯螯蝦可度量性狀與其抱卵量和總卵濕質(zhì)量的回歸方程的相關(guān)指數(shù)僅分別為0.800和0.665，這可能是由于個(gè)體繁殖性狀屬低遺傳力，受種質(zhì)遺傳特性和外界環(huán)境條件雙重影響而導(dǎo)致相關(guān)指數(shù)較低[20,23]。另外，本研究中各方程的回歸系數(shù)檢驗(yàn)和回歸方差分析均達(dá)到顯著水平，也進(jìn)一步驗(yàn)證了各方程的可靠性，說明方程中紅螯螯蝦的可度量性狀可以作為影響其抱卵量和總卵濕質(zhì)量的主要因素。

3.3對(duì)紅螯螯蝦人工繁育和選擇育種的指導(dǎo)作用

紅螯螯蝦的抱卵量、總卵濕質(zhì)量等抱卵性狀可以決定其孵化量、出苗量和苗質(zhì)量，影響人工繁育的產(chǎn)出和效率[24]。在本研究中，通徑分析和決定系數(shù)分析的結(jié)果相一致，得出的共同結(jié)論為：對(duì)紅螯螯蝦抱卵量性狀選育時(shí)，應(yīng)針對(duì)其頭胸甲寬和體質(zhì)量進(jìn)行選擇；對(duì)紅螯螯蝦總卵濕質(zhì)量性狀選育時(shí)，主要針對(duì)其第一腹節(jié)寬進(jìn)行選擇。另外，在紅螯螯蝦人工繁育過程中，可以通過比較體質(zhì)量、頭胸甲寬和第一腹節(jié)寬性狀來決定雌蝦的選擇，也可以通過本研究所建立的回歸方程來預(yù)測(cè)抱卵蝦的產(chǎn)能。以上研究結(jié)果可作為紅螯螯蝦親本性狀選擇和形態(tài)輔助育種的理論依據(jù)。