野生和养殖三疣梭子蟹雌蟹形态学的比较研究

郑宽宽，何 杰，苏志星，王绪杰，罗佶龙，许文军

(1.浙江海洋大学水产学院，浙江舟山 316022；2.浙江海洋大学海洋与渔业研究所，浙江省海洋水产研究所，浙江省海水增养殖重点实验室，浙江舟山 316021）

野生和养殖三疣梭子蟹雌蟹形态学的比较研究

郑宽宽1,2，何 杰2，苏志星1,2，王绪杰2，罗佶龙2，许文军1,2

(1.浙江海洋大学水产学院，浙江舟山 316022；2.浙江海洋大学海洋与渔业研究所，浙江省海洋水产研究所，浙江省海水增养殖重点实验室，浙江舟山 316021）

随机选取30只野生和养殖雌性三疣梭子蟹作为实验材料，采用主成分分析和判别分析方法研究两者形态学性状之间的差异。结果表明：在所涉及的18个形态学性状参数中，有9个形态学比例参数存在显著差异（P＜0.05），其中4个存在极显著差异（P＜0.01）；经主成分分析，提取到的5个特征值均大于1，累计方差贡献率为66.563%。其中PC1的贡献率远高于其它主成分，PC1有10个主要影响变量构成；经逐步判别分析，从18个比例参数中挑选出2个判别贡献较大的变量（A2/L2，C2/L2），建立判别方程，综合判别准确率为86.3%，因此可以根据两者形态学差异和判别方程来鉴别两种蟹的来源。

三疣梭子蟹；形态学；主成分分析；判别方程

形态作为生物的表型信息，它既是生物外观表型等宏观生物学指标的集中反映，也是生物生理状况及其生存对策的外在体现[1-2]。目前，形态学研究作为一种直观方便和简单实用的技术手段，已广泛应用于动物的种群与产地鉴别[3]、种质鉴定[4]以及良种选育[5]等领域。

三疣梭子蟹Portunus trituberculatus是我国重要的海捕水产动物，同时也是我国主要的海水养殖品种。国内外已对野生（海捕）和养殖三疣梭子蟹的遗传多样性[6]、体质状况[7]、营养品质[8]、繁殖力[9]以及病原携带情况[10]进行了较为广泛的比较研究，为合理开发利用野生资源，提高三疣梭子蟹养殖水平提供了科学的基础资料。但是，迄今为止尚未见有关野生和养殖三疣梭子蟹形态差异的相关报道。鉴于此，本研究将借助主成分分析、判别分析等方法开展野生和养殖三疣梭子蟹雌蟹的形态学比较，研究结果不仅为消费市场提供鉴别实践参考，且为进一步探究三疣梭子蟹在野生和养殖条件下的生理生态特征及生存对策提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

本研究所用的野生梭子蟹群体为2016年11月21日于舟山嵊泗附近海域捕获的活体梭子蟹；池塘养殖梭子蟹为2016年4月25日从舟山嵊泗附近海域捕获的抱卵蟹经浙江省海洋水产研究所试验场土池繁养后获得的子一代成体，采样时间为2017年1月10日，两群体梭子蟹甲壳长和宽见表1。

表1 野生和养殖三疣梭子蟹雌蟹的甲壳长和甲壳宽Tab.1 The carapace length and carapace width of the wild-caught and pond-reared adult P.trituberculatus females

1.2 形态学测量方法

参考董志国等[11]方法，选取三疣梭子蟹头胸甲、螯肢、步足等部位的36个测量点（图1），使用游标卡尺进行测量（精度为0.01 mm），测量参数为19个可量性状，共得到1140个形态学数据。

1.3 形态差异分析

为校正由于样本规格差异对形态学特征值的影响，将每只梭子蟹的所有形态特征值分别除以它的体长值（L2）进行校正[12]，下文中的特征值均是使用SPSS17.0软件进行校正后的值。

1.3 .1主成分分析

根据所有实验样本的形质评价指标值进行主成分分析，其中主成分分析以特征值大于1且累计贡献率大于65%为原则，确定主成分（PC）的提取个数。

1.3 .2判别分析

利用形态特征对野生和养殖三疣梭子蟹雌蟹进行判别分析，建立判别公式。利用判别公式随机判断野生和养殖雌蟹各40只，然后统计判别准确率，计算公式为：

判别准确率P1（%）=判别正确的数目/实测数目×100

判别准确率P2（%）=判别正确的数目/判别数目×100

图1 三疣梭子蟹雌蟹形态学测量点位置图Fig.1 Landmark points for morphological measurements of P.trituberculatus females

其中，Ai为第i个种群判别正确的三疣梭子蟹数目，Bi为第i个种群实际判别的三疣梭子蟹数目，k为种群数。

1.4 数据处理

利用SPSS17.0软件对实验数据进行统计分析，所有数据均采用平均数±标准差（means±SD）表示，采用Levene检验，取P＜0.05为差异显著，P＜0.01为差异极显著。

2 结果分析

2.1 野生和养殖三疣梭子蟹雌蟹重要形态特征比较

由表2可见，野生和养殖雌蟹的形态差异较大，所测18个形态学比例参数中，有9个存在显著差异（P＜0.05），包括 A2/L2，A3/L2，A5/L2，A6/L2，B1/L2，C2/L2，C3/L2，L1/L2，F4/L2，而且除 A2/L2 外，其它 8 个形态学比例参数均表现为野生雌蟹显著大于养殖雌蟹（P＜0.05），其中有4个形态学比例参数存在极显著差异（P＜0.01），包括 A2/L2，C2/L2，C3/L2，F4/L2；两群体间其它 9 个形态学比例参数无显著差异，但总体表现出野生雌蟹的比例参数值均大于等于养殖雌蟹的规律（P＞0.05）。

表2 野生和养殖三疣梭子蟹雌蟹的形态特征比较Tab.2 The comparision of morphological indices of wild-caught and pond-reared adult P.trituberculatus females

2.2 主成分分析

经Bartlett球形检验和KMO适合度检验，发现形态学比例参数相关系数矩阵与单位阵有极显著差异（P＜0.01）且适合度尚可（KMO=0.548＞0.500），表明本实验研究所涉及的形态学比例参数适合做主成分分析。由表3可见，各主成分总方差的贡献率分别为PC1=27.585%，PC2=16.322%，PC3=9.705%，PC4=6.753%，PC5=6.197%，显然可以看出PC1的方差贡献率远高于其它主成分。5个主成分的特征值均大于1，5个主成分的累计贡献率为66.563%，说明利用几个相互独立的因子，可以概括野生和养殖雌蟹之间的形态差异（表3）。将载荷绝对值P＞0.5的变量确定为主要影响变量，PC1的15个正相关变量中，其中有10个为主要影响变量；3个负相关变量中，没有主要影响变量。主成分PC2-PC5中载荷绝对值P＞0.5的主要影响变量的个数均远少于主成分PC1，呈现出各主成分主要影响变量个数及特征值的大小随着方差贡献率递减而递减的趋势，且所有载荷绝对值达到0.627以上的主要影响变量存在于PC1中最多，故而，PC1在进行野生和养殖雌蟹的区分上发挥至关重要的作用。

表3 野生和养殖三疣梭子蟹雌蟹的形态特征指标主成分分析Tab.3 The principal component analysis of morphological indices of wild-caught and pond-reared adult P.trituberculatus females

图2为PC1与PC2、PC3、PC4、PC5之间得分的散布图，结果显示，野生和养殖雌蟹沿着FAC1轴自左向右虽分别集中于各自相互独立的区域，但是仍然具有较高程度的重叠，因此仅借助PC1无法有效地确定部分实验个体的归属问题。尽管PC1的方差贡献率为27.585%，但是仅占累计方差贡献率（66.563%）的41.442%，所以只有将PC1和其它的主成分结合起来才能全面有效地区分野生雌蟹与养殖雌蟹。

图2 野生和养殖三疣梭子蟹雌蟹形态特征的主要主成分散布图（FAC为主成分）Fig.2 The scatter diagram of major principal components for the morphological parametersof wild-caught and pond-reared adult P.trituberculatus females(factor score)

2.3 判别分析

对野生和养殖雌蟹的形态学测量数据进行逐步判别分析，分别从18个比例性状参数中筛选出2个判别贡献较大的变量（A2/L2,C2/L2），建立了2个判别方程。

野生雌蟹：

养殖雌蟹：

为进一步验证判别方程的准确性，随机取舟山群岛附近海域野生和池塘养殖雌蟹各40只，将相关形态学测量数据代入判别方程，野生群体判别准确率P1为85%，P2为87.2%，养殖群体判别准确率P1为87.5%，P2为85.4%，综合判别准确率为86.3%（表4）。因此，建立的2个判别方程可以作为区分野生和养殖雌蟹的参考依据。

表4 野生和养殖三疣梭子蟹雌蟹的判别分类结果Tab.4 The discriminating results of wild-caught and pond-reared adult P.trituberculatus females

3 讨论

3.1 多元分析在我国经济蟹类形态判别中的应用

多元分析方法是动物形态学研究的重要分析方法，其中的聚类分析、主成分分析、判别分析方法可从不同角度反应出不同种群间的形态学性状差异[2]。由于蟹类甲壳较硬，进行形态学数据的测量时造成的误差较小，因此形态学的多元分析方法在我国经济蟹类的种群判别、种质鉴定等领域中得到广泛的应用，如高保全等[13]运用聚类分析比较了鸭绿江口、莱州湾、海州湾、舟山4个三疣梭子蟹野生群体的亲缘关系，同时建立了4个种群的判别函数，为三疣梭子蟹地理种群的识别、亲缘关系的比较、种质资源保护和遗传育种提供了数据支持；何杰等[2]在比较野生和养殖中华绒螯蟹蟹种群体时运用主成分分析法筛选了4个贡献较大的主成分（PC1，PC2，PC3，PC4），发现仅通过其中的PC1即可准确区分两个群体，而且所建立的判别公式基本上可完全准确的判别两群体蟹的归属（综合判别准确率在95%以上），为中华绒螯蟹野生蟹种的防伪识别和优良性状的发掘提供了参考资料；杨文斌等[3]基于16个形态数据的框架测量对长江水系3个不同湖泊（太湖、石臼湖和固城湖）中华绒螯蟹群体建立了逐步判别方法，为中华绒螯蟹的产地和品牌判别提供了理论基础；另外，王燕飞等[14]通过对同一批三疣梭子蟹在5个月龄的8个生长性状指标的主成分分析，揭示了三疣梭子蟹生长指标在各生长阶段的增长规律。本研究使用了主成分分析方法和判别分析方法，进行了野生和养殖雌蟹形态学的比较研究，结果表明5个主成分因子中，PC1的贡献率远高于PC2、PC3、PC4和PC5，但是由于PC1与其余主成分之间有较大部分的重叠，因此仅利用主成分分析方法仍不能很好的区分量群体蟹的来源，但通过18个形态性状比例参数进行逐步判别的方法，从中筛选出A2/L2，C2/L2这2个比例参数，建立判别方程，可有效地区分野生和养殖梭子蟹，综合判别率为86.3%，具有较大的应用价值。

3.2 野生和养殖三疣梭子蟹雌蟹的形态学性状差异分析

生物形态是物种许多性状的集合，受遗传因子和环境等其他因素共同作用。本研究表明，野生和养殖三疣梭子蟹形态性状存在显著差异，所测18个性状比例参数中有9个差异显著(P＜0.05)，其中4个差异极显著（P＜0.01），而且，除A2/L2外，野生蟹形态学性状比例参数均不小于养殖蟹，尤其是差异显著的比例参数均大于养殖蟹，其余9个指标差异不显著（P＞0.05）。由于本研究中野生蟹与养殖蟹的亲本来源于同一海域，可基本排除地理种群的遗传因素导致两群体蟹的形态出现差异，因此，作者认为野生和养殖三疣梭子蟹的形态学差异主要由其不同的生长环境所致，且这种环境差异主要包括种群密度、敌害生物、饵料条件和水质条件等。从两群体蟹具体的形态差异参数看，主要集中于A2～A5，C2～C4以及L1中，且均表现出野生蟹的参数比例值更大，性状更明显，推测其主要原因一方面是由于野生蟹生活于自然海域中，容易遭受敌害生物的侵袭，需要更尖更长的棘来保护自身，导致A2/L2～A5/L2较大，这与DAVIS等[15]研究发现，在敌害生物存在条件下，蓝蟹Portunus sanguinolentus的背甲形态会发生变化，其棘会变得更为细长和尖锐的结果相吻合；另一方面，野生蟹主要摄食水草、有机碎屑和贝类等底栖动物，饵料丰度和可得性远低于池塘养殖环境下，其需要大幅度地运动来搜寻食物和抵抗海流，致使野生蟹的主要运动器官（游泳足）更为发达，即C2/L2～C4/L2参数值较大，这也与何杰等[2]发现野生中华绒螯蟹扣蟹的主要运动器官（步足）更发达和修长于养殖扣蟹的结果相似。至于两群体蟹的螯足形态特征差异较小（F1～F5中仅F4存在显著差异），作者认为这可能是养殖条件下三疣梭子蟹的种群密度较高，种内斗争更激烈，螯足作为自卫和格斗的重要工具，势必也会选择性的生长，也就是说野生条件下的捕食和运动强度与养殖条件下的种内斗争强度抵消了两群体蟹的螯足形态差异。

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The Comparative Study of Morphology between Wild-Caught and Pond-Reared Portunus trituberculatus Females

ZHENG Kuan-kuan1,2,HE Jie2,SU Zhi-xing1,2,et al
(1.Fisheries School of Zhejiang Ocean University,Zhoushan 316022;2.Marine and Fishery Institute of Zhejiang Ocean Universities,Marine Fisheries Research Institute of Zhejiang Province,Key Laboratory of Mariculture and Enhancement of Zhejiang Province,Zhoushan 316021,China)

The morphology differences of adult Portunus trituberculatus females from wild-caught and pond-reared were studied by principal component analysis and discriminant analysis.30 females were randomly sampled from wild-caught populations and pond-reared populations respectively.The results showed that:18 morphological parameters involved,there were significant differences in 9 morphological proportional parameters(P<0.05),and there were extremely significant differences in 4 morphological proportional parameters(P<0.01).After being analyzed by principal component analysis,the accumulative variance percentage of the 5 principal components whose eigenvalues were all larger than 1 was 66.563%.PC1 contributed more significantly to principal componentanalysis than the other PC,and PC1 consist of 10 main variables.Through discriminant analysis,2 indices（A2/L2,C2/L2）were selected to establish discriminant equation,and the synthetic dis criminan rate is 86.3%.Therefore,the effective identification methods were established based on their morphology between wild-caught populations and pond-reared populations.

Portunus trituberculatus;morphology;principal component analysis;discriminant analysis

S917.4

A

1008－830X(2017)02－0103－06

2017-01-30

浙江省科技厅计划项目（2016F50042；2015F30003）；浙江海洋大学博士启动基金（22135010815）；舟山市普陀区科技计划项目（2015YN209）

郑宽宽（1991-），男，河南周口人，硕士研究生，研究方向：渔业工程.E-mail:1013905931@qq.com

许文军，教授.E-mail:wjxu1971@hotmail.com