长江中游湖泊翘嘴鳜、大眼鳜与其“中间类型”的形态学差异

朱书琴，赵金良，周云红，吴红岩

( 1.上海海洋大学，农业农村部淡水水产种质资源重点实验室，上海 201306； 2.上海海洋大学，水产动物遗传育种中心上海市协同创新中心，上海 201306； 3.上海海洋大学，水产科学国家级实验教学示范中心，上海 201306 )

翘嘴鳜(Sinipercachuatsi)和大眼鳜(S.kneri)属鲈形目、鳜科，是东亚地区特有的淡水经济鱼类，具有重要的经济价值和生态价值。翘嘴鳜是Basilewsky于1855年在天津鉴定的物种，主要分布在闽江以北的地区；大眼鳜是Garman于1912年在湖北宜昌描述的物种，分布于淮河以南水系[1]。翘嘴鳜与大眼鳜外形特征相似，体侧扁，背部隆起；口大，下颌长于上颌，颌上生有绒毛状细齿，并有发达的犬齿，背鳍由多根利刺组成。它们的形态分类鉴定特征为：翘嘴鳜体高而侧扁，眼睛小，背部隆起明显，上颌骨伸达至眼后缘及更后；大眼鳜体较矮，眼睛较大，背部略呈弧形，不甚隆起，上颌骨不伸达至眼后缘[2-3]。鳜亚科鱼类骨骼形态特征的比较研究显示，翘嘴鳜和大眼鳜间无明显差异[4]。细胞遗传学研究表明，翘嘴鳜和大眼鳜均为二倍体，且核型和臂数基本一样[5]。分子遗传学研究表明，翘嘴鳜和大眼鳜线粒体Cytb、线粒体DNA控制区等基因序列高度相似[6-7]，亲缘关系较近[8-10]；利用核基因序列构建的鳜类系统发育关系中，翘嘴鳜和大眼鳜是姐妹种[11-12]。

随着鳜鱼野外采样工作的扩大和深入，在长江中游发现有些样本兼具翘嘴鳜和大眼鳜的部分形态特征(口裂后缘伸达眼后缘之下，而眼睛大小、头后及背前部隆起介于翘嘴鳜与大眼鳜之间)，暂将其称为“中间类型”。余帆洋[13]在长江水系采样中将这种类型的鳜鱼称为“过渡类型”(又称翘嘴鳜与大眼鳜复合种)，但未观察到“过渡类型”与翘嘴鳜、大眼鳜间存在明显遗传分化。杨敏[14]在长江中游陆水水库、沅江、湘江、赣江、鄱阳湖等采集的大眼鳜样本中，发现有4尾为杂交F1个体。Song等[12]利用靶基因富集与多基因测序技术，发现部分长江鳜鱼样品中存在基因交流。以上研究表明，长江水系内鳜鱼可能存在种间杂交现象。

由于翘嘴鳜与大眼鳜为近缘物种，且形态相似，导致对“中间类型”鳜鱼样品的物种鉴定与分类工作十分困难。笔者以传统分类鉴定无异议的翘嘴鳜和大眼鳜群体为参照，利用统计学方法对“中间类型”与翘嘴鳜、大眼鳜的可数性状与可量性状特征进行差异性比较，探讨“中间类型”与翘嘴鳜、大眼鳜间差异性，为鳜鱼分类鉴定、种内变异或种间杂交提供基础资料。

1 材料与方法

1.1 样本采集

2018年3—9月，从长江中游湖泊采集鳜鱼样品，共132尾。鄱阳湖余干县康山乡(N 28°52′56.87″，E 116°25′53.54″)采集样品99尾，体质量15.5～477.5 g；洞庭湖岳阳市(N 29°23′49.69″，E 113°05′46.07″)采集样品33尾，体质量38.4～135.4 g(表1)。根据传统形态分类鉴别特征对每尾鱼进行物种鉴定。翘嘴鳜：头后及背前部隆起较高，眼较小(头长为眼径的5.3～8.1倍)，上颌骨后端伸达眼后缘之下或更后；大眼鳜：头后及背前部隆起较低，眼较大(头长为眼径的4.7～5.1倍)，上颌骨后端不伸达眼后缘之下[2]。其中，翘嘴鳜40尾，大眼鳜44尾，无法确定的个体48尾归入“中间类型”。

1.2 形态数据测量

可数性状(背鳍、胸鳍、腹鳍、臀鳍鳍条数目，第一鳃弓鳃耙数)采用直观计数。可量性状包括11项常规可量性状(上颌长、吻长、眼径、眼间距、吻长+眼径、头长、头高、体长、体高、体宽、全长)和22个框架参数(图1)，使用数显游标卡尺，测量数据精确到0.01 mm[15-16]。

表1 翘嘴鳜、大眼鳜及“中间类型”样本采集信息

1.3 数据处理与分析

为消除个体大小对数据分析的影响，将头部性状除以头长，其他形态数据分别除以体长。然后对校正后的数据分别进行单因素方差分析、主成分分析、判别分析与STRUCTURE聚类分析。前3项分析运用SPSS 20.0软件进行，STRUCTURE聚类分析将形态学数据转化为分子数据进行分析[17]。应用STRUCTURE 2.3.4(2000)软件进行群体间的聚类关系分析，设置聚类数值(K)从1到3，分析参数为：burn-in=10 000，MCMC interation=50 000，根据文献[18]确定最佳K值(ΔK)。

2 结果与分析

2.1 中间个体的外形特征

外形上，“中间类型”个体有些表现为眼睛大，头背部隆起高，上颌骨后端位于眼睛后缘之下；有些表现为眼睛的大小和头背部隆起程度处于翘嘴鳜、大眼鳜之间，上颌骨后端伸达眼后缘(表2)。由于“中间类型”兼有翘嘴鳜和大眼鳜的部分形态分类特征，因此，根据传统分类鉴定特征无法判定其物种归属。

2.2 可数性状

“中间类型”与翘嘴鳜、大眼鳜的5个可数性状比较见表3。在可数性状中，“中间类型”与翘嘴鳜、大眼鳜的鳍条数无明显差异(P<0.05)，鳃耙数均为7。

表2 “中间类型”与翘嘴鳜、大眼鳜形态特征比较

表3 “中间类型”与翘嘴鳜、大眼鳜的5个可数性状比较

2.3 可量性状和框架参数

2.3.1 方差分析

将各形态性状矫正为比例性状后，进行群体间的单因素方差分析。由33项比例指标筛选出18项具有显著差异的指标(表4)。结果显示，“中间类型”在(吻长+眼径)/上颌长、(吻长+眼径)/头长、眼径/头长、H(3—10)/体长、N(5—6)/体长与翘嘴鳜、大眼鳜间存在显著差异(P<0.05)，而(吻长+眼径)/上颌长比值反映的是上颌骨与眼睛的相对位置，眼径/头长比值反映的是眼睛的大小，H(3—10)/体长反映了头背部隆起程度的变化，N(5—6)/体长反映的是尾柄长的变异。另外，“中间类型”在吻长/头长、眼间距/头长、头长/体长、E(2—10)/体长、R(6—7)/体长与翘嘴鳜间有显著差异(P<0.05)；在体高/体长、体宽/体长、I(3—9)/体长与大眼鳜间差异显著(P<0.05)。

表4 “中间类型”与翘嘴鳜和大眼鳜群体可量形态性状比例比较

2.3.2 主成分分析

在主成分分析中，共提取了20个主成分，贡献率较大的前6个主成分为：主成分1(32.08%)、主成分2(13.57%)、主成分3(13.02%)、主成分4(7.58%)、主成分5(6.37%)、主成分6(5.85%)，解释了总变量的78.47%。主成分1包括A(1—2)/体长、D(2—11)/体长、E(2—10)/体长、G(3—11)/体长、H(3—10)/体长、I(3—9)/体长6个框架参数和体高/体长，它们反映了鱼体背前部隆起和体高方面的特征。主成分2包括头长/体长、上颌长/头长、吻长/头长、(吻长+眼径)/头长、眼间距/头长，反映的是鱼体头部特征。主成分3包括(吻长+眼径)/头长、眼径/头长、(吻长+眼径)/上颌长，反映了鱼体眼睛大小、眼睛与上颌相对位置的特征。以主成分1为横坐标，主成分2为纵坐标作图，翘嘴鳜与大眼鳜能明显区分，“中间类型”位于翘嘴鳜和大眼鳜之间，且与大眼鳜重叠较多(图2)。

2.3.3 判别分析

从方差分析有差异性的20个比例性状特征值中，选取判别贡献较大的4个形态变量，建立3个群体的判别公式，式中的x1，x2，x3以及x4分别代表体宽/体长、眼径/头长、(吻长+眼径)/上颌长和A(1—2)/体长。其判别公式如下：

图2 “中间类型”与翘嘴鳜和大眼鳜的主成分散布示意Fig.2 Principle component analysis of the intermediate form, mandarinfish S. chuatsi and bigeye mandarinfish S. kneri

翘嘴鳜:y=624.299x1+356.017x2+262.899x3-198.591x4-217.385

大眼鳜：y=673.464x1+480.517x2+316.773x3-152.594x4-289.428

中间类型：y=687.020x1+461.651x2+283.749x3-167.237x4-257.248

判别分析的判别准确率达81.8%～90.0%，综合判别准确率为85.6%，能较好地区别“中间类型”与翘嘴鳜、大眼鳜(表5)。翘嘴鳜的判别准确率最高，为90.0%，群体内仅有2尾被判别为“中间类型”，大眼鳜的判别准确率最低，为81.8%，有8尾个体被判别到“中间类型”中。而“中间类型”有5尾判为翘嘴鳜，2尾判为大眼鳜。

2.3.4 STRUCTURE聚类分析

对样本进行STRUCTURE聚类结果显示，K=2时出现最高峰值(ΔK=634.27)，为最佳聚类，即翘嘴鳜为一类，大眼鳜为一类，“中间类型”未单独聚类，而是分别聚入翘嘴鳜和大眼鳜。按后验概率大于80%计，“中间类型”中有58%的个体偏向大眼鳜，21%的个体偏向翘嘴鳜，而其余21%个体处于翘嘴鳜和大眼鳜之间(图3)。

表5 “中间类型”与翘嘴鳜和大眼鳜的判别分析结果

图3 “中间类型”与翘嘴鳜和大眼鳜的STRUCTURE聚类分析Fig.3 STRUCTURE cluster analysis of intermediate form, mandarinfish S. chuatsi and bigeye mandarinfish S. kneri红色代表翘嘴鳜；绿色代表大眼鳜.S. chuatsi is shown in red; S. kneri is shown in green.

3 讨 论

3.1 “中间类型”与翘嘴鳜和大眼鳜形态数量差异的多元分析

表型特征是生物遗传学特性中比较直观的外在表现形式，也是生物分类学上重要的理论依据[19]。“中间类型”与翘嘴鳜、大眼鳜在可数性状(鳍条数和鳃耙数)上，均无显著差异。在可量性状中，单因素比较分析表明，“中间类型”的(吻长+眼径)/上颌长、(吻长+眼径)/头长、眼径/头长、H(3—10)/体长、N(5—6)/体长与翘嘴鳜、大眼鳜间存在显著差异，说明在可量性状上，“中间类型”与翘嘴鳜和大眼鳜之间存在的差异基本与传统形态分类鉴定指标一致(包括眼睛大小、上颌与眼睛的相对位置、头背部隆起)。曹晓颖[20]研究发现，翘嘴鳜尾柄长大于大眼鳜，即尾柄长也可作为翘嘴鳜与大眼鳜种间鉴定参考指标，本研究中，翘嘴鳜的N(5—6)/体长为0.156±0.016，大眼鳜的为0.132±0.019，“中间类型”的处于两者之间(0.142±0.020)。在主成分分析中，“中间类型”与翘嘴鳜和大眼鳜的形态数量差异主要体现在框架结构性状A(1—2)、D(2—11)、E(2—10)、G(3—11)、H(3—10)、I(3—9)和体高上，即头后及背前部的框架性状及体高可以作为解释其差异的主要成分，“中间类型”与翘嘴鳜和大眼鳜形态差异仍集中在传统形态分类特征的区域。从可量和框架数据中挑选出4个对判别贡献较大的参数分别构建判别方程，对翘嘴鳜的判别率达到90%，对“中间类型”的判别率达到85.4%，大眼鳜的判别率为81.8%，总体上判别准确率较高。判别分析中贡献较大的参数是体宽/体长、眼径/头长、(吻长+眼径)/上颌长和A(1—2)/体长，这些判别参数与翘嘴鳜和大眼鳜传统形态分类鉴定指标基本一致。STRUCTURE聚类分析表明，“中间类型”有58%的个体偏向大眼鳜，有21%的个体偏向翘嘴鳜，而其余21%个体处于翘嘴鳜和大眼鳜之间，说明“中间类型”形态学特征介于翘嘴鳜和大眼鳜之间，偏向大眼鳜。

由于翘嘴鳜与大眼鳜形态分类鉴别特征少(眼睛大小、上颌与眼睛的相对位置、头背部隆起)，且主要表现在渐变性，没有绝对的界限。尽管“中间类型”与翘嘴鳜、大眼鳜在形态数量特征上存在一定的差异，但仍难以对“中间类型”个体进行准确鉴定与分类，这一工作有待于后续分子证据加以鉴定。

3.2 引起近缘物种在同域分布区内形态交叉的原因

鄱阳湖、洞庭湖同为翘嘴鳜与大眼鳜的自然分布水域。鳜鱼是凶猛性鱼类，摄食强度的差异会导致鳜鱼个体间生长的显著差异[21]，且种内个体形态特征也具有一定的变异性，如鄱阳湖翘嘴鳜的肥满度、体长/眼间距、尾柄长/尾柄高等变异系数在5%～21.5%[22]。由于种间差异小，而种内变异大，这可能是在相同水域中出现翘嘴鳜和大眼鳜形态交叉个体(“中间类型”)的主要原因。由于地处中华绒螯蟹(Eriocheirsinensis)与日本绒螯蟹(E.japonicus)分布重叠区，图们江水系绒螯蟹形态特征介于中华绒螯蟹与日本绒螯蟹之间，难以鉴别[23]。

近年来，由于过度捕捞、湖泊围垦、水利工程、江湖阻隔等人类活动影响，鄱阳湖与洞庭湖湖面大量缩减，湖区提前干涸，湖内鱼类资源均在不同程度上显著下降[24-25]。资源衰竭、生存空间的急剧缩小和繁殖场所的锐减，可能引发翘嘴鳜和大眼鳜原有生活习性发生改变，导致原先的生殖隔离机制被打破，发生种间杂交。原产于我国的鲢鱼(Hypophthalmichthysmolitrix)和鳙鱼(Aristichthysnobilis)在本土范围分布重叠区内不会发生种间杂交，20世纪70年代初引种到美国后，因为生存环境发生巨大改变，在密西西比河和伊利诺伊河发现了大量的鲢鱼、鳙鱼自然杂交后代[26-27]。因此，今后需进一步监测和评估长江鳜鱼种质资源变动趋势以及鳜鱼人工繁殖生产活动对自然种的潜在影响。