大麻哈鱼不同月龄形态性状对体质量的影响

李培伦，刘 伟，姜黎明，王继隆，唐富江，崔康成,3，高文燕,3

(1 中国水产科学研究院 黑龙江水产研究所，黑龙江 哈尔滨 150070；2 东方海洋科技股份有限公司，山东 烟台264000；3 上海海洋大学 水产与生命学院，上海201306)

大麻哈鱼(OncorhynchusketaWalbaum)，俗称大马哈鱼、太平洋鲑、秋鲑等，属鲑形目(Salmoniformes) 鲑科(Salmonidae) 大麻哈鱼属(Oncorhynchus)。大麻哈鱼自然分布于北纬35°～73° ，东经120°～123° 的太平洋、北冰洋海域及其有出海口的河流，终生只进行一次繁殖，繁殖后亲体死亡，为典型的溯河生殖洄游型冷水性鱼类。大麻哈鱼作为世界著名海洋放牧鱼类，由于其特殊的生存、栖息及繁衍特性，受到各鱼源国的极高关注，具有很高的科学价值、经济价值和学术研究价值。自20世纪70年代以来，由于全球范围内气候变迁、栖息生存环境演变和恶化、人为大肆捕捞等因素，导致大麻哈鱼类资源储量变动较大，产卵场逐渐丧失、生存空间萎缩、遗传多样性缺失等[1-6]。大麻哈鱼在我国境内仅分布于黑龙江、绥芬河、图们江流域，目前其栖息范围亦在逐渐缩小，资源量严重下降[1,4]。因此，开展大麻哈鱼的资源恢复与保护利用研究势在必行，通过人工孵化优质的苗种，在海水或半咸水环境中进行饲养，摸索其生长规律及特性，对于大麻哈鱼的人工增养殖条件探索及保种选育具有重要的意义。

运用数理统计分析方法研究水生动物各形态性状之间的关联，可以有效获得各形态性状之间的相互关系，对于开展人工增养殖及苗种选育等具有重要意义，故而相关分析、通径分析及多元回归分析等统计学技术手段,已广泛应用于水产经济动物选择育种中，为鱼类[7-14]、虾类[15-16]、贝类[17-18]、蟹类[19-20]、龟类[21]等水产品的良种选育提供了可靠的研究方法。目前，国内外有关大麻哈鱼的研究报道较多，涉及生态、遗传、地理气候变化、耳石标记、种群结构等[3-6,22-26]，但有关其规模化人工养殖方面的研究较少[27]。本研究初次尝试在恒温封闭循环海水系统中对野生一代大麻哈鱼进行人工养殖，并在养殖过程中对其代表生长程度的形态指标进行测定，进而通过相应的数理统计方法对获取指标进行归纳分析，以确定在不同月龄影响大麻哈鱼体质量的重要形态性状，最后拟合出能够评估不同月龄体质量的回归方程，以期为大麻哈鱼规模化人工养殖研究、资源深度开发利用及可持续发展奠定良好的研究基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

2014年秋季(10月下旬)，在黑龙江抚远江段，共采捕洄游繁殖的大麻哈鱼亲本80尾(其中雄鱼30尾，雌鱼50尾)，运至中国水产科学研究院黑龙江水产研究所汤原大麻哈鱼繁育孵化基地，进行人工采卵授精，受精卵放置于平列槽中流水孵化。12月下旬将15 000粒受精卵空运至山东省东方海洋科技股份有限公司进行淡水孵化，次年1月中旬全部出膜，2月中旬卵黄囊期结束进入仔鱼期，驯化开口摄食，2015年6月中旬通过盐化将大麻哈鱼幼鱼转入恒温封闭循环水系统中进行海水养殖。2015年4月份(对应大麻哈鱼4月龄)、2015年8月份(对应大麻哈鱼8月龄)、2016年7月份(对应大麻哈鱼19月龄)、2017年8月份(对应大麻哈鱼32月龄)分别随机选取60,113,70和81尾大麻哈鱼测量各项形态指标。养殖水温保持在13.6～16.5 ℃，饲料选择丹麦爱乐公司生产的鲑鳟鱼专用颗粒饲料，试验期间车间其他管理条件一致。

1.2 测量方法

使用MS-222麻醉剂麻醉鱼体，测量其体质量(body mass, BM)、叉长(fork length,FL)、全长(total length,TL)、吻长(snout length,SL)、头长(head length,HL)、眼径(eye diameter,ED)、尾柄长(caudal peduncle length,CPL)、尾柄高(caudal peduncle depth,CPD)、体高(body depth,BD)、头高(head depth,HD)、体宽(body width,BW)等 11个形态性状指标，测量方法参照解玉浩[28]提出的鱼类形态特征测量标准。其中4月龄大麻哈鱼各形态学性状用游标卡尺测量(精确到0.01 mm)，8月龄、19月龄和32月龄大麻哈鱼则用直尺测量(精确到0.1 mm)，用电子天平称取体质量(精确到0.01 g)。

1.3 数据分析

运用EXCEL 2007和SPSS 19.0软件对试验数据进行统计整理，获得大麻哈鱼体质量增长率，然后进行形态性状间的相关分析、通径分析及多元逐步回归分析(参考张琪等[29]的研究方法)，逐步构建各形态性状对大麻哈鱼体质量的多元回归方程，并对回归方程进行拟合度检验。

2 结果与分析

2.1 大麻哈鱼形态指标的表型统计量

由表1可以看出，大麻哈鱼 4月龄至8月龄体质量的增长率为1 365.7%，平均月增长率为341.5%；8月龄至19月龄体质量增长率为1 834.3%，平均月增长率为166.7%； 19月龄至32月龄体质量增长率仅167.3%，平均月增长率为12.9%。在各表型统计量中，4,8,19,32月龄大麻哈鱼体质量在各形态性状中的变异系数均最大，且随着月龄的增加变异系数也在逐步增大；相对而言，各月龄大麻哈鱼叉长、全长的变异系数在各表型统计量中均较小，说明大麻哈鱼个体在生长过程中长度之间的差异变化不是很大，而体质量之间的差异却愈加明显。整体来看，在这4个生长期，随着时间的推移，群体中大麻哈鱼的生长差异逐渐变大。

表1 大麻哈鱼形态指标的表型统计量Table 1 Phenotypic statistics of morphologic traits in Chum salmon

2.2 大麻哈鱼形态指标的相关性

大麻哈鱼各性状之间的相关性见表2。从表2可以看出，4月龄大麻哈鱼各性状之间均呈现出显著或极显著的相关性，而8,19,32月龄大麻哈鱼各性状之间均呈现出极显著的相关性。其中4月龄大麻哈鱼各形态性状与体质量之间的相关性由强至弱依次为：全长>体高>叉长>尾柄长>头长>尾柄高>体宽>头高>眼径>吻长，相关系数最大为0.896，最小为0.427；8月龄大麻哈鱼各形态性状与体质量间的相关性由强至弱依次为：叉长>体高>尾柄高>体宽>全长>头高>尾柄长>头长>吻长>眼径，相关系数最大为0.835，最小为0.385；19月龄大麻哈鱼各形态性状与体质量之间的相关性由强至弱依次为：体宽>尾柄高>头高>叉长>全长>头长>体高>尾柄长>吻长>眼径，相关系数最大为0.867，最小为0.459；32月龄大麻哈鱼各形态性状与体质量之间的相关性由强至弱依次为：体高>体宽>全长>叉长>头长>尾柄高>吻长>眼径>尾柄长>头高，相关系数最大为0.909，最小为0.570。说明大麻哈鱼在4月龄、8月龄等早期生长阶段，叉长、全长等代表纵向生长的形态指标与体质量的相关性最为密切;而在19月龄、32月龄等后期生长阶段，体宽、体高等代表横向生长的形态指标与体质量的相关性比较密切，揭示大麻哈鱼在不同月龄阶段，生长的侧重点发生了一定变化。

表2 大麻哈鱼各形态性状间的相关系数Table 2 Phenotype correlation coefficients between traits of Chum salmon

注：“*”表示指标间的相关性达到显著水平(P<0.05);“**”表示指标间的相关性达到极显著水平(P<0.01)。

Note:“*” indicates significant correlation atP<0.05,and “**” indicates very significant correlation atP<0.01.

2.3 大麻哈鱼形态性状对体质量影响的通径分析

运用数理统计软件SPSS 19.0，可得出不同月龄大麻哈鱼各形态性状对体质量的通径系数(直接作用)，经显著性检验分析，保留了对体质量影响较大的性状，结果见表3。由表3可以看出，在大麻哈鱼的不同生长阶段，对体质量有显著影响的性状指标有所变化，而体高和体宽的影响一直伴随其生长过程，说明这2个指标是决定其体质量的重要形态性状。由表3还可见，4月龄和32月龄均保留了相同的3个性状指标，分别为全长、体高和体宽；8月龄保留的性状指标最多，分别为叉长、体高、体宽、尾柄高和头高；19月龄则保留了叉长、体高、体宽和尾柄高4个性状指标。

相关系数由直接作用和间接作用两部分构成，在4月龄生长期，全长、体高和体宽对体质量的影响均达到极显著水平，但其直接作用均小于间接作用，说明这3个形态性状均通过其他性状间接地影响体质量；8月龄生长阶段，5个形态性状指标对体质量的影响均达到极显著水平，除头高的直接作用与间接作用相同外，其他指标的直接作用均小于间接作用；19月龄生长阶段，4个形态性状对体质量的影响亦达到极显著水平，且直接作用均小于间接作用；32月龄生长阶段，保留的3个指标对体质量的影响均达到极显著水平，其中体高的直接作用大于间接作用，而全长和体宽的直接作用均小于间接作用，说明其通过其他性状指标来影响该生长阶段的体质量。

表3 大麻哈鱼形态性状对体质量影响的通径分析Table 3 Path analysis on effects of phenotypic traits on body mass of Chum salmon

注：“**”表示与体质量的相关性达到极显著水平(P<0.01).

Note:“**” indicates very significant correlation atP<0.01.

2.4 大麻哈鱼形态性状对体质量的决定程度

表4列出了大麻哈鱼各形态性状对体质量的决定系数，单个形态性状对体质量的决定系数及2个性状对体质量的决定系数相互叠加，最终得到形态性状对体质量的总决定系数。由表4可以看出，4,8,19和32月龄大麻哈鱼各形态性状指标对其体质量的总决定系数分别为0.887，0.890，0.853和0.901，总决定系数的数值与相关指数(R2)相等。此外，从总决定系数值可以看出，本研究中未测量的其他性状也对大麻哈鱼的体质量存在一定程度的影响，但影响较低。4月龄阶段，体高和全长对体质量的共同决定系数最大(0.295 9)；8月龄阶段，体高和叉长对体质量的决定系数最大(0.113 9)；19月龄阶段，体宽对体质量的单独决定系数最大(0.162 4)；而在32月龄阶段，体高对体质量的单独决定系数最大，达到0.244 1。

2.5 大麻哈鱼形态性状与体质量的复相关分析

一般来讲，复相关指数能真实反映自变量与因变量之间的密切程度，数值越接近1，则代表线性相关性越强。在多元回归分析中，随着自变量个数的增加，自变量的变异在因变量变异中所占的比例会不断上升，而通过引进校正相关系数可有效消除自变量个数对相关系数的影响。大麻哈鱼形态性状与体质量的复相关分析结果见表5。对于4月龄大麻哈鱼，保留的3个性状指标对体质量的复相关指数为0.942，校正相关指数为0.881，误差概率P<0.01，达到极显著水平；8月龄大麻哈鱼保留的5个性状指标对体质量的复相关指数为0.944，校正相关指数为0.885，误差概率P<0.01，达到极显著水平；19月龄大麻哈鱼保留的4个性状指标对体质量的复相关指数为0.924，校正相关指数为0.844，误差概率P<0.01，达到极显著水平；而32月龄大麻哈鱼保留的3个性状指标对体质量的复相关指数为0.949，校正相关指数为0.897，误差概率P<0.01，达到极显著水平。本研究中，大麻哈鱼在4个月龄中保留的性状指标对体质量的相关指数均超过0.85，说明已经找到影响大麻哈鱼不同月龄体质量的主要形态性状。

表4 大麻哈鱼各形态性状对体质量的决定系数Table 4 Determinant coefficients of morphometric traits on body mass of Chum salmon

注：“※”表示单一性状对体质量的决定系数，“★”表示2个性状共同对体质量的决定系数。

Note:※ indicates the determination coefficient of single trait on body mass,and ★ indicates the determination coefficient of two traits on body mass.

表5 大麻哈鱼形态性状与体质量的复相关分析Table 5 Multiple correlation coefficients of three morphometric traits with body mass of Chum salmon

2.6 大麻哈鱼形态性状与体质量多元回归方程的建立

相关性分析结果表明，不同月龄大麻哈鱼各形态性状与体质量之间的相关性均达到显著或极显著水平，故运用SPSS 19.0进行多元逐步回归分析，剔除不显著的形态性状，最终建立不同月龄形态性状对体质量的最优回归方程分别为：

Y4=-1.277 + 0.204XTL+0.957XBD+0.904XBW；

Y8=-16.028+1.308XFL+2.301XBW+3.198XBD+2.429XHD+2.161XCPD；

Y19=-309.512+54.856XBW+44.787XCPD+21.806XBD+6.504XFL；

Y32=-1 341.259+93.142XBD+23.348XTL+66.394XBW。

式中：Y4、Y8、Y19和Y32分别表示4,8,19,32月龄体质量；X代表入选指标，下标字母表示不同形态性状。

多元回归结果显示，不同月龄大麻哈鱼形态性状与体质量的回归关系均达到极显著水平(P<0.01)，回归效果明显，说明该方程可以有效地应用于大麻哈鱼人工养殖选育的生产实际中(表6和表7)。

表6 大麻哈鱼形态性状与体质量多元回归方程的方差分析Table 6 Analysis of variance of multiple regression equations for morphological traits and body mass of Chum salmon

表7 大麻哈鱼形态性状与体质量的偏回归系数和回归常数的显著性检验Table 7 Significant test of partial regressions and constants for morphological traits and body mass of Chum salmon

3 讨 论

3.1 不同生长期形态性状对大麻哈鱼体质量的影响

资料显示，鱼类的体质量变异系数越高，其选择育种的潜力越大[7-9,14]。从本研究结果可以看出，不同月龄大麻哈鱼各形态性状指标中体质量的变异系数均为最高，且随着月龄的增大，变异系数也越大，说明大麻哈鱼在实际选择育种过程中潜力较大，这与前人对梭鱼(Lizahaematocheila)[9]、哲罗鲑(Huchotaimen)[11]的研究结果一致。

通径分析结果表明，大麻哈鱼4月龄和32月龄均保留了相同的3个性状指标，分别为全长、体高和体宽；8月龄保留了5个性状指标，分别为叉长、体高、体宽、尾柄高和头高；而19月龄则保留了叉长、体高、体宽和尾柄高4个性状指标。从这4个月龄最终保留的影响体质量的关键形态性状可以看出，大麻哈鱼不同生长期其生长有所侧重，4月龄和8月龄代表纵向生长的指标(如叉长、全长)对其体质量的直接作用最大，而19月龄和32月龄代表横向生长的形态性状(如体宽、体高)对其体质量产生的直接作用最大，表明大麻哈鱼在早期生长阶段侧重长度的增长，但生长到一定阶段后则更加侧重宽度增厚和高度增高，进而加快积累营养物质(尤其是脂肪)，这可能与大麻哈鱼的生长繁殖习性有关。野生大麻哈鱼繁殖洄游过程中会消耗大量的营养物质，过渡到淡水环境后则停止进食，性腺发育及溯河洄游消耗的营养物质全部依靠平时积累。本研究结果指出，大麻哈鱼后期生长注重营养物质的积累，符合其生长特性。此外，这种生长特点在哲罗鲑[11]、卵形鲳鲹(Trachinotusovatus)[30]等鱼类的生长过程中亦有体现。综合而言，在鱼类生长发育过程中，影响其体质量的性状指标并非一成不变，而是随着外界环境条件及自身遗传特性发生相应改变，以满足不同生长时期的需求。

3.2 影响大麻哈鱼体质量的重要性状

在人工养殖的实际操作中，对水产经济动物体质量进行测定存在诸多不便，同时还存在很多不确定因素影响测量结果的准确性，如体表水分、环境和体内残饵等，故需要采取更加直观的手段来评估鱼体质量。研究指出，利用通径分析找出不同生长阶段影响水产经济动物体质量的重要形态性状，是评估其体质量的有效手段[7,9-10,14]。本研究运用相关分析、通径分析及多元逐步回归分析等统计学手段，分析不同月龄形态性状对大麻哈鱼体质量的影响，认为影响4月龄和32月龄体质量的主要性状指标为全长、体高和体宽，影响8月龄体质量的主要性状指标为叉长、体高、体宽、尾柄高和头高，而影响19月龄体质量的主要性状指标为叉长、体高、体宽和尾柄高。通径分析结果显示，在4月龄、8月龄、19月龄及32月龄生长期，各形态性状对大麻哈鱼体质量的总决定系数分别为0.887，0.890，0.853和0.901，均在0.85以上[7,12]，表明影响不同月龄大麻哈鱼体质量的关键形态性状已经找到，而其他未测性状对其体质量存在一定程度的影响，但影响不大。通过多元逐步回归分析，剔除与体质量相关性不显著的形态性状，以明确影响大麻哈鱼体质量的形态性状，结果与通径分析所保留的形态性状一致，说明本研究结果真实可靠。大麻哈鱼不同月龄影响其体质量的关键形态性状虽有所变化，但叉长、全长等增长指标，体高、体宽等增重指标对其的影响始终存在，故在其人工养殖选育过程中，应重点关注上述性状指标。

3.3 大麻哈鱼的资源保护与人工养殖

由于自然水域栖息地破坏及人工捕捞强度过大，大麻哈鱼野生资源量逐年下降，生物多样性也逐渐降低，保护大麻哈鱼已刻不容缓。目前，国内有关大麻哈鱼资源恢复的措施主要为人工增殖放流及洄游期禁捕，但多数放流站存在规模小、技术力量薄弱等不利因素，造成放流苗种规格较小且数量不足。此外，洄游期虽规定严禁捕捞大麻哈鱼，但偷捕乱捕现象仍较为严重，诸多因素导致大麻哈鱼资源保护及恢复利用陷入瓶颈。国内有关大麻哈鱼人工养殖的研究始于2006年，期间受养殖区域、水质环境条件等因素的限制，只在实验车间进行了小范围尝试，并未开展工厂化规模养殖[27]。本研究结果表明，大麻哈鱼在1龄阶段(如4月龄、8月龄)生长速度较快，但随着时间的推移，生长至2～3龄阶段(如19月龄、32月龄)，其平均月生长速度明显下降，这可能与生长期间出现食欲下降或腹水等状况有关，还可能与其野生一代驯化程度低、难以适应工厂化恒温封闭循环海水养殖模式有关。下一步将尝试将大麻哈鱼移入半咸水、海水条件下流水养殖和深海网箱养殖，通过不断摸索，争取早日实现全人工养殖，为其选育保种及资源恢复奠定基础。