鲟鱼养殖论文：鲟鱼杂交种形态差异与判别

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本文作者：张颖1刘晓勇2曲秋芝1孙大江1作者单位：1中国水产科学研究院黑龙江水产研究所2中国水产科学研究院

材料与方法

1实验鱼

本研究中施氏鲟、达氏鳇以及施氏鲟(♂)×达氏鳇(♀)杂交(大杂交)子代均来自于中国水产科学院鲟鱼工程繁育中心，施氏鲟、达氏鳇以及大杂交为同批亲鱼产卵受精，经孵化、驯化后同池饲养，年龄相同(6月龄)。研究样本所有个体均为同一水泥池中随机取样，观测样本的数量和规格见表1。

2实验方法

1)外部形态特征的观察

每个品种取出30尾鱼按照体型、体色、口唇、鳍和骨板等顺序对其形态、大小、颜色和位置进行观察和记录，并对不同品种进行比较。

2)可量性状的测量

实验鱼使用丁香油(丁香油∶水体积比=1∶106)麻醉后立即称重、测量。采用两角规、钢尺和游标卡尺等分别测量全长、体高、头长、尾柄长、尾柄高、吻长、眼间距、口裂宽等8个可量性状。

3)可数性状

对每组30尾的测量样本进行计数，计数项目有:背鳍鳍条、胸鳍鳍条、腹鳍鳍条、背骨板、左侧骨板、右侧骨板、左侧腹部骨板、右侧腹部骨板、鳃耙数。对可数性状计算杂交指数HI=100×(Hi－Mi1)/(Mi2－Mi1)。Hi:杂种平均值;Mi1:母本(达氏鳇)平均值;Mi2:父本(施氏鲟)平均值。HI介于45与55之间属中间性状，HI＜45为偏母本性状，HI＞55为偏父本性状，HI＞100或HI＜0为超亲偏离性状。1.4数据处理对施氏鲟、达氏鳇及杂交子代间各形态性状差异进行单因素方差分析，使用Tukey-KramerHSD检验进行种间各性状差异的多重比较分析。采用聚类分析、主成分分析、逐步判别分析和参数判别分析等多种多元分析方法对施氏鲟、达氏鳇以及杂交子代的形态差异进行比较分析为消除样品规格大小对形态特征的影响，将所有参数分别除以自身体全长值予以校正，得到7个形态特征比例性状，分别对应设为X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7，再分别求出各组参数校正值的平均值进行后续分析。统计分析软件为SAS9.13，JMP7.0。图形绘制软件为MatLAB(2008b版本)。

结果

1形态特征比较

1)头部形态特征

大杂交头部外部形态与施氏鲟、达氏鳇差异显著，介于两者之间(图1)。其中，唇部形态偏向于达氏鳇的半月形。左右鳃膜部分相连，与达氏鳇的完全相连和施氏鲟的不相连不同。吻须形状和长度介于施氏鲟(一字型)和达氏鳇(品字型)二者之间，其中达氏鳇的须长达口内，而大杂交的须长未达口内，施氏鲟的须长则更短。此外，大杂交吻的腹面、须的前方生有疣状突起，偏于施氏鲟，达氏鳇吻部无突起。

2)可数性状分析

达氏鳇、施氏鲟和大杂交的可数性状统计见表2，其中大杂交可数性状中的背鳍条数、胸鳍条数、臀鳍条数、腹鳍条数、背骨板数、侧骨板数、腹骨板数处于达氏鳇与施氏鲟的中间范围，且与两者都有重叠，鳃耙数和背鳍数可以把三者区分开。对大杂交各可数性状杂交指数(HI)的计算，显示大杂交胸鳍、侧骨板、腹骨板和鳃耙数明显属于偏母本性状(HI＞55)。臀鳍条数明显地偏父本性状(HI=－20.59)，背骨板数偏离双亲性状，背鳍条数为中间性状或接近于中间性状。可数性状HI平均值为74.97，表明大杂交可数性状总体上偏向于母本。

3)可量性状分析

达氏鳇与施氏鲟7项可量性状中，除尾柄高/全长无显著性差异外，其它6个比例性状均差异显著(P＜0.05)(表3)。大杂交在头长/全长、吻长/全长、口裂宽/全长上与双亲都差异显著(P＜0.05)，在头长/全长、吻长/全长、口裂宽/全长和尾柄长/全长上与达氏鳇差异显著(P＜0.05)，在体长/头长、体高/全长、眼间距/全长、头长/全长、吻长/全长和口裂宽/全长上与施氏鲟差异显著(P＜0.05)。在杂交指数方面，大杂交的体高/全长(HI=22)、尾柄长/全长(HI=85.58)、吻长/全长(HI=86.94)均偏向母本达氏鳇，而口裂宽/全长(HI=21.99)则偏向父本施氏鲟;大杂交的头长/全长(HI=191.67)、眼间距/全长(HI=1193)超父本施氏鲟偏离，而吻长/全长(HI=－250.01)、尾柄高/全长(HI=－3468)则超母本达氏鳇偏离。在除去头长/全长、眼间距/全长、头长/全长和眼间距/全长后大杂交可量性状HI平均值为54.17，显示大杂交传统可量性状部分接近理想的中间值。

2聚类分析

对达氏鳇、施氏鲟和大杂交共90尾个体样本进行聚类分析，三者各聚一类(图2)。基于欧氏距离的聚类分析显示，大杂交先与达氏鳇聚为一类，再与施氏鲟相聚。表明，与施氏鲟相比，大杂交与达氏鳇在形态上更为接近。其结果与形态学杂交指数结果一致。

3主成分分析

在主成分分析中，贡献率大于5%的主成分有4个(表3、表4)。其中，主成分1的贡献率为41.429%，主成分2的贡献率为37.809%，主成分3的贡献率为7.869%，主成分4的贡献率为5.790%，对变异的累积贡献率达9896%。四个主成分累积贡献率较高，包含了其总变异的绝大部分，表明可以用这四个相互独立的因子来概括达氏鳇、施氏鲟及大杂交群体间的形态差异。主成分1上载荷较大的性状为口裂宽/全长和头长/全长，负荷值分别达85.535%和35.205%;主成分2上载荷较大的性状为头长/全长和吻长/全长，负荷值分别达67.591%和61.058%。以第一主成分和第二主成分、第一主成分与第三主成分绘制散布图结果显示三个品种得到良好区分(图3、图4)。进一步分析对总变差贡献率最大的主成分1和主成分2，发现它主要取决于头长、吻长和口裂宽三个形态指标，即主成分1和主成分2基本上反映的是身体和头部的形态特征，由此可以认为，达氏鳇、施氏鲟和大杂交在形态上的差别很大程度上是由身体头部的形态差别引起的。表明施氏鲟、达氏鳇及大杂交子代头部形态差异明显。

4判别分析

经逐步判别分析得到贡献最大的5个参数，分别为口裂宽/全长、头长/全长、眼间距/全长、尾柄长/全长、吻长/全长，即X7、X2、X6、X3、X5。采用这5个比例性状构建判别函数:(1)施氏鲟:YAS=－618.90+3527X2+2344X3－6550X5+531.02X6+1855X7(2)大杂交:YAH=－606.47+3692X2+2311X3－368.25X5+733.88X6+748.13X7(3)达氏鳇:YHD=－523.07+3221X2+1955X3－246.13X5+1584X6+527.52X7上列判别公式对分类总体预测准确率达96.67%，其中对大杂交子代判断准确率达100%(表5)。判断3种鱼所属时，将所测数据经校正后代入公式，函数值最大即为其所属。30淡水渔业2012年

讨论

鲟形目鱼类性成熟时间晚，世代间隔周期比较长，种间或种属间杂交选育无疑是一种高效易行的育种策略。此外，鲟鱼均为多倍体、杂交能力强，容易形成基因渗入的特性，为其远缘杂交育种的可能提供理论依据［7］。鱼类杂交种的形态学研究证实，杂交种的多数形态学性状介于双亲之间，为中间性状，而部分性状会出现超亲现象［10-12］。本研究中通过口唇形状、吻须形状及长度、鳃盖膜形态差异可以区分大杂交同亲本，其可数性状总体上偏向于母本，而部分可量性状介于双亲之间。可量性状中头长/全长、眼间距/全长、吻长/全长和尾柄高/全长出现超亲现象，其原因可能与大杂交受精卵在发育过程中线粒体基因发挥了重要作用有关［13-15］，而受精卵细胞中的线粒体全部来源于卵细胞［16］。此外，母体效应的影响可能也是原因之一，类似现象在多种鱼类中也有发现，如斑鳢(Channamaculate)×乌鳢(C.argus)、翘嘴鳜(Sini-percachuatsi)×斑鳜(S.scherzeri)等［12，14，17］。形态学比例参数的聚类分析表明大杂交在形态上与母本相近，与父本形态差异较大，这与胡佳等［7］采用微卫星分子标记对其杂交子代的鉴定结果一致。主成分分析通过将多参数综合成少数因子来说明不同种群的差异大小，根据主成分值得出各群体在各主成分上差异较大的参数［17］。本研究中主成分1上载荷较大的性状为口裂宽/全长和头长/全长，负荷值分别达85.535%和35.205%;主成分2上载荷较大的性状为头长/全长和吻长/全长，负荷值分别达67.591%和61.058%，包含了其总变异的绝大部分，说明可以用头长/全长、口裂宽/全长和吻长/全长这三个相互独立的因子来概括施氏鲟、达氏鳇和杂交种间的形态差异。主成分结果表明头部的形态差异是决定养殖施氏鲟、达氏鳇及杂交种大杂交形态分类的主要依据，可以通过以上特征对其进行判别及种间鉴定。在水产领域中，判别分析主要应用于鉴定不同水系和不同杂交品系的水产动物，通过建立判别公式正确区分不同水系和不同品系的水产动物，防止种质混杂具有重要的理论意义［14，18－19］。本研究中构建了3个判别公式，对杂交种的判别正确率为100%。判别公式中贡献较大的变量多分布于头部，可见施氏鲟、达氏鳇和杂交种间的主要形态差异体现在头部，与主成分分析结果一致。因此，头长、吻长及口裂宽等头部性状是鉴别区分达氏鳇、施氏鲟及达氏鳇(♀)×施氏鲟(♂)杂交子代的重要形态学数据。