不同地理群体菲律宾蛤仔表型性状的相关性与通径分析

梁 健，王俊杰，郭永军，李永仁，闫喜武

( 1.天津农学院 水产学院，天津市水产生态及养殖重点实验室，天津 300384； 2.天津市海洋牧场技术工程中心，天津 300457； 3.大连海洋大学， 辽宁省贝类良种繁育工程技术研究中心，辽宁 大连 116023 )

菲律宾蛤仔(Ruditapesphilippinarum)为常见的贝类海洋产品，通常被称为花蛤、蚬子等，属双壳纲、帘蛤目、帘蛤科。在我国，菲律宾蛤仔主要产于渤海、黄海、南海等海域，是一种生长发育快，人工培育速度快，能够长时间脱水生存，适应性强(广温、广盐、广分布)的优良贝类品种，十分适合人工高密度繁殖，经济价值高，是中国四大养殖贝类之一[1]。

贝类的主要表型性状包括壳长(SL)、壳高(SH)和壳宽(SW)，主要的体质量性状是活体质量(mL)和软体质量(mM)。在贝类育种中最关键的目标性状和重要测量指标之一就是体质量性状。因菲律宾蛤仔所有软组织部分均可食用，所以其软体质量在人工生产中作为生产经济效率的直观反映，在人工选育中也是作为最直观的目标性状[2]。通过通径分析方法可以探索出贝类的形态性状与其软体质量之间存在的关联，对于利用形态性状的筛选来达到培育优良品种的目标具有关键意义及实用价值[3]。

在实际生产中，通过对贝类形态性状与质量间的相关系数、通径分析[4-5]和多元回归分析[6]的研究来指导贝类养殖生产，选择育种等已经得到广泛的应用。高玮玮等[7]运用通径分析研究了5种不同海域的青蛤(Cyclinasinensis)，表明壳高对其软体质量作用最大；刘文广等[8]在对华贵类栉孔扇贝(Mimachlamysnobilis)进行选择育种时，通过通径分析研究不同数量性状，得出6月龄以后壳高对软体质量影响最显著，可以作为选择育种时的主要选育指标；林清等[9]运用通径分析研究长牡蛎(Crassostreagigas)和葡萄牙牡蛎(C.angulata)时发现，壳高对两种牡蛎的活体质量均有较大影响，但前者还需要提高对其壳宽的协同选择；肖露阳等[10]对雄性和雌性的中国蛤蜊(Mactrachinensis)数量性状进行通径分析，结果表明，两种性别影响软体质量的主要表型性状有明显差别；Deng等[11]研究马氏珠母贝(Pinctadamartensii)发现，通过选择可以改良其选群的生长性状；刘辉等[12]对菲律宾蛤仔橙色品系进行通径分析，发现壳长和壳宽是影响软体质量的主要变量。Huo等[13]研究表明，在不同繁殖时期的菲律宾蛤仔，不同年龄结构影响体质量性状的直接表型性状呈现差异。以上研究均采用了相关分析、通径分析和多元回归分析相结合的方法，确定了影响目标性状的直接表型性状和间接表型性状。但有关不同地理群体菲律宾蛤仔表型性状相关与通径分析还未见相关报道。因此，笔者主要通过对不同地理群体菲律宾蛤仔各表型性状的测量和分析，查明各表型性状对软体质量的影响，从而讨论出表型性状、地理群体和软体质量之间的关系，为菲律宾蛤仔人工养殖和选择育种提出科学合理的依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选用3个不同地理群体的菲律宾蛤仔2龄贝，均为2016年7月15日人工采捕于滩涂，南方群体北方养殖群体(SN)采自天津市滨海新区汉沽大神堂，北方土著群体(NN)采自河北省唐山市滦南县嘴东村，南方群体南方养殖群体(SS)采自广西省北海市竹林盐场。

1.2 数据测量

3种群体菲律宾蛤仔各随机选取100个，用电子数显游标卡尺[精确度(0.01±0.02) mm]测量壳长(SL)、壳高(SH)和壳宽(SW)；用滤纸将菲律宾蛤仔贝壳表面擦干，用天平(精确度0.1 g)称量其活体质量(mL)；解剖除去外壳，剥出软体部分，滤纸吸去水分使其干燥，用分析天平(精确度0.001 g)称其软体质量(mM)；将软体部放进恒温干燥箱中，温度为60 ℃，时间为20 h，烘干至质量恒定，称量软体部干质量(mF)。

1.3 数据处理

用Excel对3个不同地理群体菲律宾蛤仔各性状测量出的表型数据进行整理，并导入到SPSS软件中进行统计分析，求其平均值、标准差和变异系数，获得各地理群体菲律宾蛤仔表型参数[14]。运用Huo等[13]的方法进行各形态性状间的相关分析，计算各表型性状对软体质量的通径系数，根据通径分析结果，保留通径系数检验结果显著的自变量，将通径系数检验结果不显著的自变量剔除，剖析这些表型性状对各不同地理群体菲律宾蛤仔软体质量的直接作用以及间接作用，使用逐步回归方法列出估测不同地理群体菲律宾蛤仔表型性状作用于软体质量的最优多元回归方程[3]。

相关分析是一种用来研究不同随机变量间相关关系的统计方法。相关系数(rxy)的计算公式为：

分析多个自变量与因变量之间的线性关系通常会使用通径分析，通径分析是在多元回归的基础上将相关系数分解为直接通径系数和间接通径系数。

直接通径系数(Pi)表示某一自变量对因变量的直接作用。其计算式为：

式中，自变量的回归系数是bxi，自变量的标准差是σxi，依变量的标准差是σy。

间接通径系数(Pij)，如xi通过xj对y的间接通径系数公式如下：

Pij=rijPjy

式中，自变量通过其他自变量对因变量的间接作用。在方程中，rij代表两性状间的相关系数，Pjy代表xj对y的直接通径系数。

相关系数的平方即为决定系数，在多元回归分析中，通径系数的平方即为决定系数，变量间相关的密切程度通过决定系数的大小决定。某个性状对软体质量决定系数(dyi)方程为：

式中，Pi代表性状对软体质量的通径系数。

两不同性状共同对软体质量的决定系数(dyij)方程为：

dyij=2PyiPyjrij

式中，Pyi、Pyj分别代表了某个性状与软体质量的直接通径系数，rij代表两个不同性状间的相关系数。

身体状况指数常用肥满度指数来表示，多以软体部干质量与整体质量或体积之间的比值表示肥满度(CF)按下式计算：

CF=mF/(L×H×W)×103

式中，L、H和W分别为菲律宾蛤仔壳长、壳高和壳宽(mm)，mF表示软体部干质量(g)。

2 结果与分析

2.1 各性状表型参数的统计量及肥满度

本试验测定3个不同地理群体菲律宾蛤仔各100个，其壳长、壳高、壳宽、活体质量和软体质量的表型数据见表1。由表1可见，不同地理群体菲律宾蛤仔的变异系数不同，南方群体北方养殖蛤仔各性状中活体质量变异系数最大，壳宽变异系数最小；北方土著品种蛤仔各性状中软体质量的变异系数最大，壳长变异系数最小；南方群体南方养殖蛤仔各性状中软体质量变异系数最大，壳长变异系数最小。

肥满度结果显示，取样时间点相同情况下南方群体北方养殖蛤仔肥满度最高，达到3.637。南方群体南方养殖蛤仔最低，为2.486。

表1 不同地理群体菲律宾蛤仔各性状表型参数(n=100)Tab.1 Phenotypic parameters of different geographic populations of Manila clam R. philippinarum (n=100)

2.2 各性状间的相关性分析

不同地理群体菲律宾蛤仔各个性状间相关系数均有显著相关性(P<0.01)(表2～4)。南方群体北方养殖蛤仔软体质量和各壳形态性状的相关系数依此为壳宽>壳高>壳长，北方土著蛤仔为壳长>壳高>壳宽，南方群体南方养殖蛤仔为壳高>壳长>壳宽。

2.3 不同地理群体菲律宾蛤仔表型性状对软体质量的通径系数及相关指数

保留通径系数达到显著水平的性状，对不显著性状进行删除(表5)。其中，南方群体北方养殖蛤仔群体保留了壳高和壳宽两个性状；北方土著蛤仔群体保留了壳长和壳高；南方群体南方养殖蛤仔群体只保留了壳高一个性状。

在南方群体北方养殖蛤仔群体所保留的两个性状中，壳宽对软体质量的相关系数(0.849)和直接作用(0.624)均最大，为软体质量的主要影响因素，影响软体质量的次要因素为壳宽通过壳高的间接作用(0.532)；在北方土著蛤仔群体所保留的两个性状中，壳长对软体质量的相关系数(0.710)和直接作用(0.487)均最大，是影响软体质量的主要因素，壳长通过壳高的间接作用是影响软体质量的次要因素(0.378)；在南方群体南方养殖蛤仔群体中，壳高对软体质量的相关系数(0.744)和直接作用(0.744)是影响软体质量的主要因素，次要因素为壳长通过壳高的间接作用(0.235)。

表2 南方群体北方养殖菲律宾蛤仔各性状表型相关系数Tab.2 Phenotypic correlation coefficients of southern population of Manila clam farmed in northern China

注：**代表差异极显著，*代表差异显著，下同.

Note: ** indicates that the difference is very significant, * indicates significant difference, et sequentia.

表3 北方土著品种菲律宾蛤仔各性状表型相关系数Tab.3 Phenotypic correlation coefficients of native northern population of Manila clam farmed in northern China

表4 南方群体南方养殖菲律宾蛤仔各性状表型相关系数Tab.4 Phenotypic correlation coefficients of southern population of Manila clam farmed in southern China

2.4 不同地理群体菲律宾蛤仔表型性状对软体质量的决定系数分析

各表型性状及表型性状间对软体质量的决定系数结果显示，南方群体北方养殖蛤仔群体的壳宽对软体质量的决定程度最大，壳高和壳宽对软体质量的共同决定程度次之；北方土著蛤仔群体壳长对软体质量的作用最大，壳长和壳高对软体质量的共同作用次之；南方群体南方养殖蛤仔群体壳高对软体质量的作用最大；不同地理群体菲律宾蛤仔决定系数的总和分别为0.740、0.536和0.554，分别与回归方程中的相关指数数值相等，表明本研究中分析的不同地理群体菲律宾蛤仔3个表型性状壳长、壳高、壳宽均是影响软体质量的主要因素。

表5 不同地理群体菲律宾蛤仔表型性状对软体质量的通径系数和相关指数Tab.5 Path coefficients and correlation indices of phenotypic traits of different geographicalpopulations of clams to soft part weight

表6 不同地理群体菲律宾蛤仔表型性状对软体质量的影响Tab.6 Effects of phenotypic traits on soft part quality in different geographic populations of Manila clam

表7 形态性状对软体质量的决定系数Tab.7 Determination coefficients of morphological traits on soft part weight

注：对角线上表示单一变量单独对软体质量的决定系数，对角线下方为一变量通过另一变量对软体质量的决定系数.

Note: the data above diagonal line represent the coefficient of determination of the soft part weight for a single variable, and the data above below the diagonal is the coefficient of determination of the soft part weight through another variable.

2.5 建立最优多元回归方程

经过多元回归方差分析，软体质量与各表型性状间的回归关系均极显著(P<0.01)(表8)；对不同地理群体菲律宾蛤仔各表型性状的偏回归系数进行显著性检验，结果均达到显著水平(P<0.05)(表9)；因此，可以利用逐步回归法建立以不同地理群体菲律宾蛤仔软体质量为因变量的最优回归方程：

南方群体北方养殖蛤仔：mM1=-4.276+0.211SH+0.116SW

北方土著品种：mM2=-2.806+0.088SL+0.087SH

南方群体南方养殖蛤仔：mM3=-3.101+0.290SH

由上述结果可以看出，估计值与实际观测值差异不显著(P>0.05)，因此，上述方程能够有效地反映不同地理群体菲律宾蛤仔形态性状间的关系。

表8 菲律宾蛤仔形态性状多元回归方程的方差分析Tab.8 Analysis of variance of multiple regression equations for the morphological traits of Manila clam

表9 菲律宾蛤仔形态性状的偏回归系数分析Tab.9 Analysis of partial regression coefficients of morphological traits in the Manila clam

3 讨 论

3.1 不同地理群体菲律宾蛤仔形态特征差异

同一个物种的外部形态会因所在的生存环境不同而发生一定变化[15]。本研究中对各地理群体表型性状测量数值比较可见，南方群体南方养殖蛤仔群体的壳长、壳高、壳宽及软体质量的平均值均要比北方土著蛤仔群体偏高，但差异不显著(P>0.05)；苗种与南方群体南方养殖蛤仔群体一致仅在北方进行养成的南方群体北方养殖蛤仔群体，其壳长、壳高、壳宽及软体质量的平均值均与北方土著蛤仔群体基本一致。这表明，菲律宾蛤仔的贝壳形态特征主要受外界环境的影响，南北方地理环境气候、温度、养殖环境以及饲养方式的不同，会使菲律宾蛤仔形态在长期的地理隔离以及不同海域的自然条件下产生一定差异。

3.2 变异系数、肥满度及相关性分析

标准差与平均值的比值称为变异系数，是考评数据中各种变量变异程度的一个数值。变异系数反映一组数据离散程度的大小，在贝类育种中，大多会选择变异系数较大的性状进行选择，这样有利于获得更好的选育效果。本研究中，不同地理群体菲律宾蛤仔各性状的变异系数并不相同，结合两种分析方法得出，在对不同地理群体菲律宾蛤仔进行选育时，可以选择壳高作为目标性状，并应关注不同地理群体间的差别，即在人工选育南方群体北方养殖蛤仔群体时，在表型性状选择方面应首先考虑选择壳宽，与此同时增强对壳高的协同选择；北方土著蛤仔群体应首先考虑选择壳长，同时加强对壳高的协同选择；南方群体南方养殖蛤仔群体应主要选择壳高作为目标性状。

双壳贝类软体部肉质的肥瘦程度通常以肥满度指数表示，它是用来确定贝类在捕捞时期中推测出肉率、营养情况以及估算繁殖期的一项重要指标，掌握好肥满度规律对合理安排人工养殖、采捕和育种均有重要的意义[16]。本研究中，7月中旬南方群体北方养殖蛤仔群体的肥满度指数平均数最大，南方群体南方养殖蛤仔群体最小，总体趋势为南方群体北方养殖蛤仔群体>北方土著蛤仔群体>南方群体南方养殖蛤仔群体。说明同在繁殖时期的菲律宾蛤仔，北方养殖的菲律宾蛤仔性成熟时间要早于南方群体，这也与文献[17]的观点相同。

本研究中各个性状间相关系数均有显著相关性(P<0.01)。南方群体北方养殖蛤仔群体软体质量和壳形态性状的相关系数依次为壳宽>壳高>壳长，北方土著蛤仔群体为壳长>壳高>壳宽，南方群体南方养殖蛤仔群体为壳高>壳长>壳宽。因此在以出肉率为选育目标时，南方群体北方养殖蛤仔群体优先考虑壳宽，北方土著蛤仔群体考虑壳长，南方群体南方养殖蛤仔群体考虑壳高，能够有效地提高菲律宾蛤仔的软体质量；但通过相关分析只能看出两两性状间的密切关系，对于分析多个性状存在关系时，不能够反映各个表型性状对软体质量的作用大小，因此需要进一步进行通径分析。

3.3 影响菲律宾蛤仔软体质量的主要因素

从本研究中可以看出，不同地理群体菲律宾蛤仔影响软体质量的主要表型性状并不一样，影响南方群体北方养殖蛤仔群体的主要是壳宽和壳高，影响北方土著蛤仔群体的主要是壳长和壳高，影响南方群体南方养殖蛤仔群体的主要是壳高；决定系数总和分别为0.740、0.536和0.554，分别与各自的相关指数近似相等，表明所得分析结果一致，数值大于0.5，但小于0.85，说明在本研究中，大多数影响菲律宾蛤仔软体质量的性状已经找到，但还有其他变量制约软体质量。高玮玮等[7]在研究青蛤时也发现，除了壳高主要影响青蛤软体质量，壳长、壳宽还有韧带长也对青蛤的软体质量起到间接作用；肖露阳等[10]在研究不同性别中国蛤蜊数量性状对软体质量的影响时发现，决定系数总和均小于0.85，猜测性腺可能是影响软体质量的主要因素之一，并指出在研究贝类主要经济性状时，还要考虑性别和壳质量等因素的影响；Huo等[13]在研究2龄和3龄菲律宾蛤仔表型性状对软体质量的影响时也发现，决定系数总和与相关指数小于0.85，说明除壳长、壳宽、壳高外还有其他因素的影响，并且指出了性腺可能是影响菲律宾蛤仔软体质量的一个主导因素。笔者认为，除壳长、壳宽、壳高、年龄、性腺质量、活体质量、韧带长等会影响软体质量的贝类本身因素外，还应将外界环境因素如地理群体、养殖密度等考虑在内。原因如下：(1)由于我国南北差异较大，不同地理群体之间温度、盐度、海水pH、重金属含量差异较大，研究表明，这些因素均会对贝类生长产生影响[18-23]，影响贝类的发育速度和程度，进而影响软体质量。本研究也发现，同一时节即繁殖期，不同地理群体菲律宾蛤仔的肥满度差别较大。(2)王晓宇等[24]研究表明，菲律宾蛤仔养殖在高密度的环境下，对食物和溶解氧的摄取量减少，下层和表层菲律宾蛤仔在摄取食物和溶解氧方面也存在差异，所以高密度环境下不利于个体的育肥，从而影响软体质量的大小。所以，影响贝类软体质量的主要因素除了本身的形态性状，还有地理环境、养殖密度等这些外界环境因素。

3.4 最优回归方程的建立

若某一个变量可以用其他变量的线性表达式来表示，表明这两个变量间存在共线性。本研究中，不同地理群体菲律宾蛤仔的壳长、壳宽、壳高之间的相关性均极显著(P<0.01)，因此，壳长、壳宽、壳高之间共线性问题显著。通过通径分析可以有效解决共线性的问题[25]，保留通径系数显著的自变量，对不显著自变量进行删除，最终建立最优回归方程。刘春雷等[26]在对转大麻哈鱼(Oncorhynchus)生长激素基因鲤鱼(Cyprinuscarpio)的研究中，保留了壳长和壳高作为主要表型参数；高玮玮等[7]在研究青蛤表型性状对软体质量影响时得出，壳高对青蛤软体质量的作用最大；刘辉等[12]在剔除不显著性状后，得出了壳长和壳宽是对橙色品系菲律宾蛤仔软体质量影响最大的因素；王辉等[27]研究得出，对南海毛蚶(Scapharcasubcrenata)体质量作用最大的因素是壳厚和壳高；孙秀俊等[28]仅用壳长和壳宽两个性状，就能预测褐色虾夷扇贝的鲜质量；郭文学等[2]研究中国蛤蜊，去除不显著性状后，保留了壳长和壳高两个性状为主要影响中国蛤蜊软体质量的因素。在本研究中，也同样使用通径分析的方法，建立以菲律宾蛤仔的软体质量为因变量的最优回归方程：

南方群体北方养殖蛤仔群体：mM1=-4.276+0.211SH+0.116SW

北方土著蛤仔群体：mM2=-2.806+0.088SL+0.087SH

南方群体南方养殖蛤仔群体：mM3=-3.101+0.290SH

在本研究中，多元回归关系和偏回归系数均达到极显著水平(P<0.01)，说明只需要测量壳高和壳宽两个变量就可以正确推测南方群体北方养殖蛤仔群体的软体质量，用壳长和壳高预测北方土著蛤仔群体，而用壳高就可以预测南方群体南方养殖蛤仔群体的软体质量。

3.5 对生产的指导意义

不同物种之间有着不同影响软体质量的因素；在同种物种之间，因为年龄差异或者性别差异等，也会使影响软体质量的关键表型因素不同。利用通径分析研究贝类各表型性状间的相关关系，探讨表型性状对软体质量的作用效果，这对方便人工利用壳形态进行选择育种，更为快捷地促进遗传改良，加快育种进程具有重要的指导意义。本研究通过通径分析和回归分析相结合的方式，建立了估计不同地理群体菲律宾蛤仔软体质量的最优多元回归方程，回归方程结果显示，回归效果极显著(P<0.01)。因此，不同地理群体菲律宾蛤仔表型性状与软体质量之间的关系可以通过本研究客观真实的反映出来。本研究所得综合回归方程可在遗传育种、人工大规模繁育过程中简洁而准确的进行运用。