日本乌贼（Sepiella japonica）形态性状与体质量的相关性及通径分析

蒋湘 ，许乐乐 ，杨长庚 ，姚淑婷 ，王锂韫 ，陈道海

（1. 岭南师范学院生命科学与技术学院，广东 湛江 524048；2. 广东省粤西海鲜资源可持续利用工程技术研究中心，广东 湛江 524048）

日本乌贼（Sepiella japonica），俗名墨斗鱼，属软体动物门（Mollusca），头足纲（Cephalopoda），乌贼目（Sepioidea），乌贼科（Sepiidae），无针乌贼属（Sepiella），与曼氏无针乌贼（S. maindroni）属同种异名，有浅海洄游习性，为中小型乌贼。日本乌贼是我国重要的海洋渔业经济种类之一，中国从南至北沿海均有广泛分布[1]。其肉质鲜美、可食用部分比例大、蛋白含量高，并且乌贼骨与墨汁也有一定的药用价值，因此该品种具有很高经济价值与很大市场需求空间[2-4]。近年来，随着日本乌贼资源的过度捕捞及海洋环境的污染等因素导致资源急剧下降。为了满足市场需求，迫切需要实施日本乌贼的人工培育、养殖及优良亲本选育等技术恢复种群数量。已经有国内外专家学者开展日本乌贼的资源分布、生物繁殖习性及增养殖研究[5-9]。形态性状和体质量是良种选育的直接测量指标，其中体质量是决定选育效果的根本指标。开展形态性状与体质量相关性及通径分析是增养殖的重要内容。日本乌贼的形态性状与体质量的相关性及通径分析研究较少，史会来等[10]以80 对曼氏无针乌贼养殖群体为研究对象，测定14 个形态学性状与体重数据进行主成分分析、聚类分析，建立雌雄判别方程。平洪领等[11]选取人工养殖40 日龄的曼氏无针乌贼100 只，测定6个形态性状与体质量，应用通径分析与相关性分析法得到形态性状对体质量的直接作用与间接作用。Kassahn[12]等采用形态学分析方法对澳大利亚巨型乌贼（Sepia apama）进行物种地位等相关性分析。Tehranifard[13]等通过形态学方法对虎斑乌贼（Sepia pharaonis）开展群体结构研究。以中国南方沿海的日本乌贼野生群体为研究对象开展形态性状与体质量的相关性及通径分析尚未见研究报道，因此开展形态性状与体质量的相关及通径分析对实施日本乌贼的优良亲本选育有重要参考借鉴意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用的日本乌贼资源来源于广东湛江市南三岛海域。随机选取捕捞的野生日本乌贼106尾，用精确度0.01 mm 的电子游标卡尺测量10 个形态性状，形态性状单位为cm；电子天平测量体质量，精确到0.001 g，体质量单位为g。

1.2 测定方法

测定性状包括体长、胴长、体宽、体高、眼间距、触腕长、第一对腕长、第二对腕长、第三对腕长、第四对腕长与体质量。体长为从最长腕的最前端至胴部的最末端，胴长为胴背部中线最前端至最末端，体宽为胴部最大宽度，体高为胴部的背面至腹面最大的垂直距离，眼间距为乌贼两眼中心点之间的距离，腕长为腕的最末端到前端的距离，体质量测量吸干体表水后再测量[10]。

1.3 分析方法

利用SPSS 21.0 统计软件对所有性状进行描述性统计，统计的性状包括极小值、极大值、平均值、标准差、变异系数。计算两两性状间的Pearson 相关系数，采用双侧检验系数显著性，应用逐步回归法建立形态性状对体质量的多元线性回归方程，逐一引入贡献系数高的性状，同时排除引起多重共线性、通径分析方法得到各性状对体质量的通径系数与间接通径系数，计算形态性状对体质量的单一决定系数与共同决定系数。所有参数计算公式如下[14]：

Pearson 相关系数的计算公式：rxy=；间接通径系数：Piy=Rij×Pjy，Rij为性状i 与性状j 的相关系数，Pjy为性状j 的通径系数；通过相关系数与通径系数计算性状的决定系数，决定系数分为单一决定系数与共同决定系数，单个决定系数共同决定系数dij=2rij×Pi×Pj；变异系数为标准差与平均值的比值。

2 结果与分析

2.1 性状的表型统计量

日本乌贼10 个形态性状与体质量数据如表1所示。体质量的变异系数最大，为0.307；眼间距的变异系数最小，为0.093；10 个形态性状的变异系数分布范围为0.093~0.185，形态性状的变异系数较大；从表型上分析，除了眼间距，其他性状的变异系数均在10%以上，表明所选个体的生长速率存在明显差异，具有一定的选择育种意义。

表1 日本乌贼所测性状的表型统计量（样本n=106）

2.2 表型间的相关系数

日本乌贼形态性状间的相关系数如表2 所示。从表中可以看出，所有形态性状间的相关系数均极具差异统计学意义（P＜0.01），相关系数的变化范围为0.447~0.970。眼间距与第一对腕长的相关系数最小，为0.447；胴长与体质量的相关系数最大，为0.970；形态性状与体质量的相关分析显示，相关系数变化范围为0.691~0.970，其中第一对腕长与体质量的相关系数最小，为0.691，胴长与体质量的相关系数最大。

表2 性状间的表型相关系数

2.3 日本乌贼形态性状对体质量的通径分析

日本乌贼形态性状对体质量的通径分析结果如表3 所示，通过SPSS 对所有性状的共线性容差检验，依次对每个进入的变量开展F 检验，排除不显著的7 个性状，保留达到显著的胴长（X2）、体高（X4）、第一对腕长（X7）3 个性状，3 个性状的通径系数分别为0.580、0.310、0.180，其中胴长对体质量的直接作用最大，体高对体质量的间接作用最大，间接通径系数为0.606，体高、第一对腕长对体质量的间接作用均大于直接作用，并且主要通过胴长间接影响体质量。3 个性状的总间接作用大于总直接作用，说明所有性状间的间接贡献度总和高于性状的直接贡献度，根据3 个性状的通径系数得到相关指数R2＝Σpi×rxiy=0.970。共线性分析结果得到3 个性状的方差膨胀因子，分别为 6.613、5.265、1.718，VIF值均小于10，说明3 个性状间不存在共线性问题，入选性状比较理想。

表3 形态性状对体质量的通径系数

2.4 日本乌贼形态性状对体质量的决定系数

形态性状对体质量的决定系数如表4 所示，表中主对角线上为各性状的单个决定系数，对角线上方的为两性状共同决定系数，胴长、体高、第一腕长的单一决定系数分别为0.336、0.096、0.032，胴长的单个决定系数最大，之后依次是体高、第一腕长；胴长与体高的共同决定系数为0.322，胴长与第一腕长的共同决定系数为0.130，体高与第一腕长的共同决定系数为0.054。其中胴长单个决定系数、胴长与体高共同决定系数为2 个主要决定系数，占总决定系数的67.83%，3 个性状的单一决定系数总和为0.464，3 个共同决定系数总和为0.506，共同决定系数和大于单个决定系数总和，说明两两性状的共同决定系数起主要作用，6 个决定系数总和为0.970，与通径系数所计算的相关指数R2相等，大于0.85。表明胴长、体高、第一腕长是影响体质量的主要性状，其他7 个性状对体质量的影响作用较小。

表4 形态性状对体质量的决定系数

2.5 日本乌贼形态性状对体质量的回归分析

以体质量为应变量对各个性状开展逐步引入－排除自变量分析过程，引入自变量数量的变化引起模型参数的改变，结果如表5、表6 所示。从表5 可以看到模型引入变量的顺序依次为胴长、第一对腕长、体高。从相关系数分析中可以发现胴长与体质量的相关系数最大为0.970，胴长作为最大贡献度自变量，首选被模型引入；第二个引入的变量是第一对腕长，与体质量的相关系数为0.691；第三个引入的变量为体高，与体质量的相关系数为0.916。表5 模型变化数据表明，随着自变量的选入，模型的相关指数R2越来越高，标准误差逐渐变小。表6 中显示回归模型的F 检验，多个自变量选入后回归方差与剩余方差的比值有明显变化，模型的回归平方和越来越大，剩余平方和越来越小，回归模型均极具差异统计学意义（P＜0.01），分析结果表明模型拟合越来越精准。

表5 模型汇总

表6 多元回归方差分析表

2.6 多元回归方程的建立

逐步回归分析模型非标准化系数与标准化系数显著性检验结果见表7，随着自变量的逐一引入，模型的参数均发生一定变化，估计的参数更加准确。从共线性统计量中得到所有自变量进入后与原自变量不存在共线性问题，线性模型拟合最优化。模型3 为最终建立的回归模型，模型中包括常量、胴长（X2）、体高（X4）、第一对腕长（X7）4 个参数，其系数分别为-82.025、11.232、12.628、14.582；经 T 检验均极具统计学意义差异（P＜0.01）。多元线性回归方程：Y=-82.025+11.232X2+12.628X7+14.582X4。

3 讨论

3.1 逐步回归法

该研究以日本乌贼野生群体为研究对象，通过逐步回归分析法排除对体质量贡献度偏低的体长、体宽、眼间距、触腕长、第二对腕长、第三对腕长、第四对腕长7 个性状，保留影响显著的胴长、体高、第一对腕长3 个性状，最终建立最优线性回归方程。逐步回归分析是逐一从大量可供选择的自变量中选取最重要的变量，建立回归分析的预侧模型或者解释模型，不仅要引入影响显著的变量，同时要排除不显著的变量，循环往复计算直到把该引入的变量都引入，该排除的变量都排除为止；同时对每个引入变量间进行共线性诊断，计算容差与方差膨胀因子，以确保所引入变量间不存在共线性问题[15-16]。

3.2 形态性状对体质量的影响效果分析

根据乌贼的角质颚长度和耳石的轮纹进行分析[17]，可以大体确定野生日本乌贼的年龄，并且结合性腺解剖技术，证明收集的日本乌贼群体基本处于性腺发育远未成熟的快速生长阶段。通过测定10个形态性状来对应变量开展通径分析，结果得到胴长（X2）、体高（X4）、第一对腕长（X7）为影响体质量的主要性状，3 个性状的通径系数均达到极显著水平（P＜0.01），通径系数反应该性状对应变量的直接影响效果，是研究的主要对象，考虑的性状越多，通径分析结果越可靠，通径系数会随着自变量的个数与数值的改变而改变[14]。史会来等[10]研究中得到X3（左3 腕长/胴长）、X4（左4 腕长/胴长）与X5（左触腕长/胴长）是对模型贡献最大的3 个性状，这3 个标准化性状反映雌雄乌贼在腕长和胴长比例关系方面的差异。平洪领等[11]选取人工养殖40 日龄的曼氏无针乌贼100 只，测定6 个形态性状与体质量，应用通径分析与相关性分析法发现结果得到胴长、体宽是影响体质量的主要性状；黄伟卿[18]研究全长与胴长是影响体质量的主要性状。以上研究结果与该研究结果有所差异，估计是生长环境、研究对象与群体间差异等导致一个或多个形态性状的生长上差异，直接影响形态性状与体质量的相关系数，这在对其他海洋生物的相关性及通径分析中已有报道。李鸿鹏等[19]研究表明不同的生长环境让影响体质量的性状也发生改变；安丽等[20]研究发现在不同生长时期，影响体质量的形态性状会有所不同。

表7 回归系数的显著性检验表

3.3 影响体质量的主要性状的育种意义

该研究得到3 个性状的决定系数总和为0.970。有研究表明当影响体质量的主要形态性状对体质量的决定系数总和大于或等于0.85 时，表明影响体质量的主要形态性状已经找到[14]，以影响体质量的主要性状为测定指标可以一定程度上简化育种流程，加快新品种的选育。通过回归分析建立线性回归方程：Y=-82.025+11.232X2+12.628X7+14.582X4，该方程可以直接通过测定胴长（X2）、体高（X4）、第一对腕长（X7）对体质量进行预测，以达到对体质量间接选育目的。