北部湾中国鲎不同群体及雌雄个体形态差异分析

严雪瑜，蒙扬辉，卢玉典，莫飞龙，杨宾兰，肖珊*

（1.广西北部湾海洋生物多样性养护重点实验室，北部湾大学海洋学院，广西 钦州 535011；2.广西壮族自治区水产引育种中心，广西 南宁 530031）

东方鲎（Tachypleus tridentatus），亦称中国鲎、三刺鲎或日本鲎，属节肢动物门（Arthropoda），肢口纲（Merostomata），剑尾目（Xiphosurida），鲎科（Limuroidea），东方鲎属（Tachypleus），是世界现存二亚科三属四种鲎之中的一种，个体较大，分布于亚洲东南岸及东岸沿海水域[1]。鲎是古老的海洋底栖动物，其最早的化石记录可追溯至4 亿多年前的奥陶纪，在地球的出现早于恐龙[2-3]。中国鲎的自然地理分布范围相当狭窄，仅局限于太平洋西岸，而中国南海北部即北部湾这一狭窄海域，是中国鲎在地球上唯一的聚集地[4]。

表型形态性状作为生物分类依据，即是生物种群长期进化形成的固有属性，也是种群内个体间表露显性差异的重要载体[5-6]。对中国鲎的形态差异分析，不仅可以对增殖放流群体进行种质筛选，还可为探究鲎的生长与形状、结构与生理之间的关系奠定基础。鲍虞园等[7]对中华鲎1 龄幼鲎形态性状和体质量之间进行了通径分析；李银康等[5]对2～4 龄中国鲎幼鲎形态性状和体质量之间的多元分析。目前，对中国鲎形态差异主成分分析、性别判别分析等多元分析方法，还未见相关研究报道。现通过t 检验、主成分分析、逐步判别分析等多元分析方法，对广西钦州市以及北海市2 个种群的中国鲎进行形态差异分析，以期为中国鲎不同群体的形态差异研究、种质资源的挖掘和保护提供参考。

1 材料与方法

1.1 时间与地点

2022年3—9月。试验地位于北海广西海洋研究所有限责任公司竹林海水增养殖试验基地。

1.2 材料

2 个中国鲎野生种群活体，分别采集于广西钦州市和北海市所辖海域[中华人民共和国水生野生动物特许猎捕证（桂）水野捕字〔2022〕04 号]，其中钦州种群样本数量为30 个，北海种群样本数量为60 个，见表1。

表1 样本信息

1.3 分析方法

1.3.1 形态参数测量

根据文献[8-12]，对品系以及性别进行鉴定；根据文献[7]对形态进行测量。测量前用滤纸吸干壳表面水分，用电子天平（精度为0.001 g）称量中国鲎体质量（Y），用电子游标卡尺（精度为0.01 mm）测量中国鲎全长（X1）、头胸部长（X2）、头胸部宽（X3）、腹部长（X4）、腹部宽（X5）、剑尾长（X6），具体测量位点见图1。

图1 中国鲎形态性状测量位点

1.3.2 数据统计

由于有一部分样本个体的规格存在较大差异，为了消除个体差异对数据处理结果产生的影响，将测量指标转化为X2/X1、X3/X1、X4/X1、X5/X1、X6/X1[13]，采用Excel 对数据进行统计及整理，用SPSS 进行t检验、主成分分析及判别分析[14]。

2 结果与分析

2.1 形态特征比较和t 检验

转化后的钦州市与北海市中国鲎群体各形态性状比例参数见表2。由表2 可见，钦州海域的中国鲎的X6/X1数值，明显大于北海海域中国鲎群体，其余性状相差较小。t 检验结果表明，2 个群体仅X6/X1差异极显著（P＜0.01），其他指标差异不显著（P＞0.05）。

表2 2 组群体各形态性状比例参数cm

2.2 主成分分析

将所有特征值＞1 的成分作为主成分（图2），对钦州市中国鲎种群和北海市中国鲎2 个种群的X2/X1、X3/X1等5 个比例性状进行主成分分析。结果表明，共提取1 个主成分，累计贡献率达50.16%。由主成分特征向量可知对主成分起主要作用的是X4/X1、X3/X1、X2/X1，其中X4/X1的影响最大。

图2 2 组群体主成分分析特征值碎石图

主成分分析结果表明，钦州市与北海市中国鲎群体两者的体型差异主要表现在X4这一个指标上，主成分的累积贡献率为50.16%，没有达到累积贡献率85%的要求，说明2 个群体尽管在形态特征上存在差异，但依然很难用相互独立的因子来概括群体的形态差异，见表3。

表3 2 组群体主成分分析基本信息

2.3 判别分析

北海市中国鲎群体的各项比例性状数据都被用于逐步判别分析。F 检验结果显示，群体个体的形态性状差异极显著（P＜0.01），判别效果较好。为提高判别公式的实用性，从5 个比例性状中选出对判别贡献较大的X2/X1（A1）、X4/X1（A2）、X6/X1（A3）共3 个比例性状并进行判别。所得公式如下:

将北海市中国鲎群体的3 个比例性状代入方程，分别计算Y1和Y2，若Y1值大，则为雌性，反之为雄性。雌雄性别的初始判别准确率为78.3%，在交叉验证的情况下其判别准确率为73.3%，两者基本相当，见表4。

表4 判别函数对观测样本的预测分类及准确率

3 讨论

3.1 形态特征和t 检验的比较

形态学的各项指标，均可以通过直接测量获得数据，这是物种遗传特性的外在表现，也是遗传多样性最直接、最直观的一种表现形式。通过对钦州市和北海市2 个中国鲎群体5 个形态指标的测量及独立样本t 检验发现，2 个群体在剑尾长指标上相差较大，存在着极显著差异（P＜0.01），其余4 个形态指标的平均值和标准差没有显著差异，可能是与样本都属于同一品种且生境相近有很大关系。

3.2 主成分分析

主成分分析是一种减少数据集的维数，将多个彼此相关的指标转换为一种全新的、个数相对较少的，并且是相互独立或者是不相关的综合指标分析方法，主要用于对复杂数据简化，并且不损失或者很少损失原有信息，在形态学分析中被广泛应用[14-15]。本研究主成分分析结果显示，5 个形态指标可以划分为1 个主成分，主成分的累积贡献率只达到了50.16%，并没有达到累计贡献率85%的标准要求，说明对2 组群体进行完整而科学的形态学分析，仅依靠相互独立的因子很难完成。这种结果可能与两者均属于中国鲎有关，因为亲缘关系比较相近，两者之间的相似性也很多，存在的差异相对较小，若要进行差异区分，只有采用更多的参考因子才能够进行。

3.3 判别分析

判别分析是通过分析观察或测量得到的多个变量，从而对所研究的对象进行分类，是判别样本所属类别的一种多元统计方法。本研究对2 个群体的5 个形态特征进行分类，初始准确率为78.3%，交叉验证的准确率为73.3%，两者相当，可用于判别函数。

目前，通过形态学各项指标测量对物种进行系统发育关系的分析，已有较多报道[14，16-19]，但对于类群形态特征的选取、测量数据标准化转换的方法、框架结构的设置、采用的统计分析方法及统计分析中所用的具体指标等，还没有标准化的要求，在一定程度上影响了结果分析的全面性和准确性。对研究群体的系统发育关系进行科学分析，不仅需要正确的形态学分析，还需要将遗传学、细胞学和分子生物学等多种研究方法相互结合，使研究结果更加准确和科学。

4 结论

采用t 检验、主成分分析和判别分析等多元统计方法，分析和比较北海市和钦州市中国鲎群体的Y 和X1、X2、X3、X4、X5、X6等7 个可量性状，研究2 个群体形态差异，对北海市群体进行雌雄个体的形态差异分析。t 检验结果表明，2 个群体仅X6/X1差异极显著（P＜0.01），其他指标差异不显著（P＞0.05）。主成分分析构建了1 个主成分，其贡献率为50.16%。对北海市群体的5 个比例性状进行逐步判别分析，筛选出3 个比例性状构建的判别方程，对该群体的两性群体识别的正确率达73.3%。北海市群体雌性个体体型大，头胸部长和剑尾长均大于雄性，但腹部长小于雄性。