冯 艺，陈文强，杨 虹，巫辅达，陈文坚，陈建酬

(佛山科学技术学院 生命科学与工程学院，广东 佛山 528000)

罗氏沼虾(Macrobrachiumrosenbergii)又称马来西亚大虾、淡水大虾、大长臂大虾，隶属于节肢动物门(Arthropoda)、软甲纲(Malacostraca)、十足目(Decapoda)、长臂虾科(Palaemonidae)、沼虾属(Macrobrachium)，是世界上大型的热带淡水虾之一，具有生长快、食性广、耐高温、抗病力强、养殖周期短、口感鲜嫩以及营养成分丰富等特点，广受消费者青睐[1]。罗氏沼虾原产于印度太平洋地区，生活在各种类型的淡水或咸淡水水域，后来被不少国家和地区移养繁殖，成为当地主要淡水养殖虾类。目前，罗氏沼虾在中国的养殖面积较大，占有重要的经济养殖地位。

迄今为止，罗氏沼虾的研究主要集中在育种与抗病，对于其生长特征、繁殖育种、遗传结构和种质资源等方面都有深入的研究。而关于罗氏沼虾引入中国并在不同省份进行定向选育后，养殖群体形态学的差异方面的研究尚未见报道。为此，本研究采用描述统计、单因素方差分析、聚类分析、判别分析和主成分分析，对广东、广西、海南的3个罗氏沼虾养殖群体进行形态的比较分析，探讨3个养殖群体的形态特征与变异，旨在为提高罗氏沼虾目标性状的选择与实现不同性状的优势互补、培育出兼具多优良性状的新品种提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料

2017年8月，供试罗氏沼虾由三水白金育种公司的种苗基地提供，其中广东(GD)157尾，广西(GX)76尾，海南(HN)61尾。

1.2 样品的采集与处理

将样品水分吸干称质量后，把养殖群体编号放在样本旁边，同时再放1 把精确到0.1 mm的标准对照尺，然后用尼康相机COOLPIX B700拍照。把照片储存入电脑，用生理外部形态测量Image J软件对样品进行测量，得到15个性状参数，即全长(OL)、体长(BL)、剑额长(RL)、头胸甲长(CL)、尾扇长(TL)、眼窝距(ED)、头胸甲宽(CW)、腹节宽(AW)、尾节宽(TW)、第二步足长(P2L)、第二步足指节长(P2FL)、第二步足掌节长(P2PL)、头胸甲高(CH)、腹节高(AH)、尾节高(TH)[2-3]。

1.3 数据统计分析

使用Excel初步对罗氏沼虾不同养殖群体的形态性状进行描述统计，进一步转换成性状比例参数，应用单因素方差分析、主成分分析、聚类分析、判别分析比较罗氏沼虾的形态差异，均使用 SPSS 22.0 软件对所有性状参数进行统计分析，结果以平均值±标准差表示。

1.3.1 单因素方差分析 采用单因素方差分析和LSD比较的方法初步分析罗氏沼虾不同养殖群体的外部形态差异[4]。

1.3.2 聚类分析 采用SPSS 22.0分别求出各养殖群体各项性状比例参数的平均值，然后用系统聚类中欧氏距离的最短系统聚类法进行聚类分析[5]。

1.3.3 主成分分析 通过SPSS 22.0降维中的因子分析程序，经KMO及Bartlett检验，筛选形态差异较大的主成分，并计算各主成分的贡献率和累计贡献率以及各变量的因子荷载[6]，再利用以上数据构建主成分散点图。

1.3.4 判别分析 采用SPSS 22.0的逐步判别法构建判别函数，根据费舍尔线性判别函数系数表，分别建立3个养殖群体的判别函数[7]。

P1=某群体判别正确的尾数/该群体实际尾数×100%

(1)

P2=某群体判别正确的尾数/判入该群体的尾数×100%

(2)

(3)

式中，Ai为第i个群体判别正确的尾数，Bi为第i个群体的实际尾数，k为群体数。

2 结果与分析

2.1 罗氏沼虾性状的描述统计结果

对所测得的性状数据进行表型统计分析。由表1可见，各性状的变异系数较大，均在15.000%以上，其中，第二步足长极大值与极小值差值最大，眼窝距差值最小；第二步足指节长的变异系数最高，为43.513%，体长最低，为16.687%。取样个体生长时间有所差异与养殖群体间的形态差异较大，皆导致变异系数结果较高。为了在后续分析中得到更准确可行的分析结果，本研究对所有数据进行校正，将所有形态性状转化为形态性状比例参数，用于后续分析。

表1 罗氏沼虾性状的描述性统计

2.2 罗氏沼虾性状比例参数的单因素方差分析结果

对3个罗氏沼虾养殖群体的15个性状比例进行单因素方差分析及多重比较(表2)。结果显示，仅第二步足指节长/第二步足长在3个养殖群体中均无显著差异(P>0.05)；广东和广西养殖群体中，剑额长/体长、头胸甲长/体长、头胸甲宽/体长、腹节宽/体长、第二步足长/体长、第二步足掌节长/第二步足指节长、第二步足掌节长/第二步足长、头胸甲高/体长、腹节高/体长、尾节高/体长差异极显著(P<0.01)。广东与海南养殖群体中，头胸甲长/体长、第二步足长/体长、尾节宽/体长、第二步足掌节长/第二步足指节长、第二步足指节长/第二步足长无显著差异(P>0.05)。广西与海南养殖群体中，全长/体长、头胸甲长/体长、尾扇长/体长、眼窝距/体长、头胸甲宽/体长、腹节宽/体长、第二步足长/体长、第二步足掌节长/第二步足长、头胸甲高/体长、腹节高/体长、尾节高/体长差异极显著(P<0.01)。

表2 罗氏沼虾3个养殖群体性状比例参数的单因素方差分析

注：同行数据上标不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)，上标不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

2.3 罗氏沼虾性状比例参数的聚类分析结果

从表3中可以看出，罗氏沼虾广东与海南养殖群体的欧氏距离最小，为5.082；广西与海南养殖群体欧氏距离最大，为6.613；广西与广东养殖群体次之，为5.142。可见，广东与海南养殖群体形态差异最小，广西与海南养殖群体形态差异最大，其次是广东与广西养殖群体。

表3 罗氏沼虾3个养殖群体形态差异的欧氏距离

2.4 罗氏沼虾性状比例参数的主成分分析结果

15个性状比例参数经KMO及Bartlett检验，KOM值为0.613，可进行下一步分析，提取贡献率最大的5个主成分。从表4中可知，各性状比例在第一主成分上的负荷数多数为正值，其中头胸甲宽/体长、第二步足长/体长、头胸甲高/体长、腹节高/体长的负荷值较大，均在0.700以上，主要反映的是罗氏沼虾头胸腹部及第二步足特征；第二主成分中全长/体长、剑额长/体长与第三主成分中眼窝距/体长的负荷值较大，主要反映的是体长与头部特征。因此，经过主成分分析对数据降维处理后，获得分别代表罗氏沼虾头部特征，身体、尾部长短的主成分。5个主成分的贡献率分别为30.701%、14.740%、13.861%、9.572%和6.689%，累计贡献率为75.563%，可以用这些相互独立的因子来概括不同养殖群体间的形态差异。

用筛选获得的主成分作为横坐标和纵坐标绘制罗氏沼虾3个养殖群体的分散图(图1)。图1可直观地显示不同养殖群体的差异情况，3个养殖群体的大部分面积几乎完全相互重叠，只有小面积不重叠。

2.5 罗氏沼虾性状比例参数判别分析结果

对所有样本的15个性状比例参数进行逐步判别分析，筛选出对判别贡献较大的9个性状比例，即剑额长/体长、尾扇长/体长、眼窝距/体长、头胸甲宽/体长、腹节宽/体长、尾节宽/体长、第二步足掌节长/第二步足长、第二步足指节长/第二步足长、腹节高/体长。判别函数的系数见表5，据此可建立各个养殖群体的判别函数。

表4 罗氏沼虾15个性状主成分分析的因子负荷矩阵及主成分贡献率

图1 罗氏沼虾3个养殖群体的第一、二主成分散点图

表5 罗氏沼虾3个养殖群体的判别函数系数

对各个地区采集的样本按判别函数进行预测分类，判别结果见表6。由表6可知，罗氏沼虾各养殖群体的判别准确率由小到大依次为广东、广西、海南，综合判别率为75.900%。

表6 罗氏沼虾3个养殖群体间判别分析

3 结论与讨论

形态差异分析用于探讨物种种内形态特点，是遗传育种工作中需要考量的重要基础指标。本研究通过描述统计、单因素方差分析、聚类分析、判别分析和主成分分析比较罗氏沼虾不同养殖群体的形态特征。在描述统计中比较性状的变异系数；单因素方差分析比较不同性状比例参数的差异；聚类分析对不同养殖群体进行初步归类，直观地显示分类对象的差异和联系；主成分分析将多个形态比例性状综合成几个主要因子，找出在形态上差异较大的参数，揭示群体间的差异；判别分析通过建立简单的公式鉴别群体[8-9]。目前，多元分析法被广泛用于育种方面的研究，并在各生物类群的形态特征研究中获得较好的效果，如红树蚬(Polymesodaerosa)、歪红树蚬(Polymesodaexpansa)[10]、河川沙塘鳢(Odontobutispotamophila)[11]、紫海胆(Anthocidariscrassispina)[12]和红鳍东方鲀(Takifugurubripes)[13]等。

本研究首次通过描述统计、单因素方差分析与3种多元分析方法分析罗氏沼虾广东、广西、海南的3个养殖群体中15个性状比例参数。描述统计中性状的变异系数较高，均在15.000%以上；单因素方差分析将15个性状比例参数进行多重比较，除了第二步足指节长/第二步足长在3个养殖群体之间差异不显著，其余参数均有不同程度的差异，表明对这3个养殖群体间的形态差异研究具有较大意义。聚类分析表明广东和海南这2个养殖群体首先聚到一起，形态差异最小，而广东和广西这2个养殖群体之间存在一定差异，不排除两者之间存在亲虾或种苗互相供给的可能，海南和广西的形态差异最大。由于形态差异是遗传因子和环境因子共同作用的结果，若要更进一步确认各养殖群体的亲缘关系，还需要进行分子水平的验证。后续将逐步展开对罗氏沼虾不同养殖群体分子水平的遗传差异研究。

主成分分析中筛选出5个主成分，其累计贡献率为75.563%，获得概括罗氏沼虾不同养殖群体形态差异的独立因子，即头胸腹部、体长。这与郭慧等[14]、张萌等[15]、蔡云川等[16]分别在不同罗氏沼虾、克氏原螯虾(Procambarusclarkii)、斑节对虾(Penaeusmondon)种群形态差异研究中获得的成分因子基本一致，累计贡献率也较为接近。但从主成分分析的散点图可看出，广东与海南养殖群体重叠区和广东与广西养殖群体重叠区较大，海南与广西重叠区较小，说明广东与海南养殖群体、广东与广西养殖群体差异较小，海南与广西养殖群体差异较大，与聚类分析结果相似。此外，3个养殖群体均出现小部分非重叠区，说明这3个养殖群体自身具有较大的内部差异。总体上，这3个养殖群体差异较大，虽然罗氏沼虾引入中国后经过选育和一定时间的定向培育，但在培育过程中难免受到地理环境、饵料、天气等因素影响，使各养殖群体后代个体性状表达不稳定，从而在养殖群体间出现一定的差异性。此外，本研究所得累计贡献率小于85.00%，有可能是部分虾的第二步足在生长过程中脱落，再生的步足小于脱落步足所造成[17]。与此同时，说明由这几个独立的因子来判断不同养殖群体间差异的准确率并不高。在后续的研究中将计划增加更多的性状，从而提高主成分分析的累计贡献率。

判别分析结果表明，罗氏沼虾3个养殖群体存在一定差异，从15个性状比例参数中得到9个贡献较大的性状比例参数，综合判别率为75.900%。广东和广西的准确率较低，说明这2个养殖群体间相互误判的个体较多。

本研究结合了传统的形态特征与多元统计的分析方法，对不同养殖群体的罗氏沼虾进行形态学研究，阐明了罗氏沼虾养殖群体间的形态学差异，以提高罗氏沼虾目标性状的选择与利用品系的配套组合，共同实现不同性状的优势互补，为培育出兼具多优良性状的新品种奠定了基础。