川陕哲罗鲑幼鱼形态性状对体质量影响效果分析

马凯，佟广香，赵成，张庆渔，尹家胜，张永泉

（中国水产科学研究院黑龙江水产研究所，黑龙江省冷水性鱼类种质资源及增养殖重点开放实验室，黑龙江 哈尔滨 150076）

川陕哲罗鲑Hucho bleekeri 隶属于鲑形目Salmoniformes、鲑科Salmonidae、哲罗鲑属Hucho（又称为虎嘉鱼、猫鱼、贝氏哲罗鲑、布氏哲罗鲑）为我国特有的冷水性鱼类，也是5 种哲罗鲑属鱼类中分布纬度最低的种类[1]。川陕哲罗鲑生性凶猛，处于食物链顶层，对维持水域生态平衡具有极其重要的作用，曾在岷江和青衣江上游、大渡河中上游、汉江支流湑水河和太白河以及秦岭南部山溪中分布广泛[2,3]，但过度捕捞、环境污染以及密集的水利设施不仅破坏了川陕哲罗鲑的自然种群结构和生存环境，还阻断了其在越冬场、索饵场和产卵场间的洄游路线，严重制约了其种群数量的恢复，自然资源量直线下降，1988 年被列为国家Ⅱ级保护动物，1998 年被列入中国濒危动物红皮书，2012 年以极度濒危级别被列入世界自然保护联盟（IUCN）濒危物种红色名录[4]，2021 年升级为国家Ⅰ级保护动物，亟待人工救护。

目前，国内多家科研单位开展了川陕哲罗鲑保护生物学研究，主要集中于胚胎发育[4]、分布及栖息地变更[5]、精子形态学[6]、孵化率影响因素[7]、遗传多样性[8]、分类地位及系统发育[9,10]、开口饵料的选择[11]、分子标记筛选[12,13]、功能基因鉴定[14]和近交系数分析[15]等。中国水产科学研究院黑龙江水产研究所也对川陕哲罗鲑苗种培育技术进行了研究，但养殖过程中发现，同批次苗种个体间体型差异较大，小个体抢食能力弱，需要定期进行分池处理，但随着鱼体的生长，挣扎能力增强，捕捞分池耗时增加，不仅加大鱼体损伤的概率，而且还加剧了川陕哲罗鲑应激反应，甚至导致死亡。因此，幼鱼期即区分出具备不同生长潜力的个体显得十分重要。体质量是衡量鱼体生长性能的重要指标，但其实际测量值易受食物摄入量、胃肠排空度等其他因素的干扰，而形态性状则比较稳定。通过统计学方法获得与体质量关联性较强的形态性状，即可以相应形态性状为指标，预测其体质量增长潜力，在幼鱼期提前完成对川陕哲罗鲑苗种的分池处理，降低日后分池次数，避免人为损伤，从而提高苗种成活率。

相关分析、通径分析和多元回归分析是研究变量间关系的常用方法，已广泛应用在鱼类[16-18]、虾蟹[19,20]和贝类[21]等性状关联研究中。本研究综合运用相关分析、通径分析和多元回归分析，探究了形态性状与3 月龄川陕哲罗鲑体质量的关系，筛选影响体质量的主要形态性状，为川陕哲罗鲑养殖过程中分池技术的优化提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验用3 月龄川陕哲罗鲑样本共50 尾，取自中国水产科学研究院黑龙江水产研究所渤海冷水性鱼试验站，为人工驯养苗种，体质量（12.82±2.28）g、体长（10.22±0.73）cm，所有样本测量前停食24 h 以排空胃肠，降低其对体质量的影响。

1.2 方法

川陕哲罗鲑经40 mg·L-1MS-222 麻醉后，擦干体表水分，电子天平测量体质量（Y），精确度为0.01 g；使用游标卡尺测量体宽（X1）、眼间距（X2）和口裂宽（X3），然后对鱼体进行拍照，利用Motic Image Plus 2.0 软件对照片进行处理，测量出试验鱼的全长（X4）、体长（X5）、体高（X6）、吻长（X7）、头长（X8）、眼径（X9）、眼后头长（X10）、口裂长（X11）、尾柄长（X12）和尾柄高（X13）等形态性状，精确度为0.01 mm。

使用SPSS 20.0 软件，依据杜家菊等[22]的分析方法对3 月龄川陕哲罗鲑的体质量进行正态分布检验，并利用其绘图功能构建川陕哲罗鲑体质量与形态性状重叠散点图，以验证本研究符合线性回归分析条件。然后以体质量为因变量，形态性状为自变量进行相关分析、通径分析和逐步多元回归分析，其中决定系数的计算参考陈红林等[23]的方法。最后，使用复相关分析和方差分析检验回归模型的统计学意义及其拟合效果，构建最佳回归方程。

2 结果与分析

2.1 川陕哲罗鲑体质量正态分布检验及生长性状参数统计

使用Kolmogorov-Smirnov 和Shapiro-Wilk 等2种方法对3 月龄川陕哲罗鲑体质量进行正态分布检验，获得的误差概率P 分别为0.062 和0.171，均大于0.05，表明3 月龄川陕哲罗鲑的体质量服从正态分布，满足回归分析条件。构建3 月龄川陕哲罗鲑体质量与形态性状重叠散点图发现，体质量与13个形态性状均呈线性相关，符合线性回归分析条件。3 月龄川陕哲罗鲑表型性状参数统计结果发现，14 个表型性状的变异范围为4.76%～17.78%，其中体质量的变异系数最大，为17.78%，眼间距的变异系数最小，为4.76%（表1）。

表1 川陕哲罗鲑表型性状参数统计Tab.1 Parameter statistics of phenotypic traits in Sichuan taimen Hucho bleekeri

2.2 川陕哲罗鲑形态性状与体质量相关性分析

3 月龄川陕哲罗鲑的91 对表型性状间相关系数见表2。22 对表型性状间无显著相关性（P>0.05），其余69 对表型性状间相关性达到显著性水平（P<0.05），其中62 对表型性状间相关性达到了极显著水平（P<0.01）。形态性状与体质量的相关分析结果显示，口裂宽与体质量的相关性最高，相关系数为0.957；口裂长与体质量的相关性最小，相关系数为0.015。13 个形态性状中仅口裂长与体质量无显著相关性（P>0.05），吻长与体质量具有显著相关性（P<0.05），其余11 个形态性状与体质量的相关性均达到极显著水平（P<0.01）。

表2 川陕哲罗鲑形态性状与体质量相关性分析Tab.2 Correlation analysis of phenotypic traits and body weight in Sichuan taimen Hucho bleekeri

2.3 川陕哲罗鲑形态性状与体质量的通径分析

根据相关性分析结果，剔除与3 月龄川陕哲罗鲑体质量无显著相关性（P>0.05）的口裂长，保留与3 月龄川陕哲罗鲑体质量显著相关（P<0.05）的12种形态性状继续进行通径分析。结果显示，对3 月龄川陕哲罗鲑体质量影响较大的形态性状分别为口裂宽、体宽、体高和尾柄长（表3），4 个形态性状与体质量均具有极显著相关性（P<0.01），且与体质量相关性大小依次为:口裂宽>体宽>体高>尾柄长。将4 个形态性状与体质量的相关性区分为直接作用和间接作用发现，口裂宽的直接作用最大，为0.569，但通过其他形态性状对体质量的间接作用最小，为0.390，说明口裂宽主要通过直接作用影响川陕哲罗鲑体质量的增长；虽然体宽、体高和尾柄长对体质量的直接作用较小，分别为0.319、0.109 和0.089，但它们却通过其他形态性状对体质量产生重要影响，使其对体质量的间接作用远大于直接作用，分别达到了0.630、0.569 和0.429，表明体宽、体高和尾柄长主要通过影响其他形态性状，间接影响体质量。

表3 川陕哲罗鲑形态性状与体质量的通径分析Tab.3 Path analysis of morphological traits on body weight in Sichuan taimen Hucho bleekeri

2.4 川陕哲罗鲑形态性状对体质量的决定系数

3 月龄川陕哲罗鲑单个形态性状对体质量的独立决定系数和两种形态性状协同对体质量的联合决定系数见表4。口裂宽对体质量的独立决定系数最大，为0.324，远远高于体宽、体高和尾柄长对体质量的独立决定系数，表明体宽是决定川陕哲罗鲑体质量的最主要形态性状。两种形态性状协同对体质量的联合决定系数中，体宽和口裂宽的联合决定系数最大，为0.331，体高和尾柄长的联合决定系数最小，为0.009。将4 种形态性状对体质量的独立决定系数和联合决定系数相加，得到其对体质量的总决定系数为0.969，接近于1，充分说明通径分析所筛选出的口裂宽、体宽、体高和尾柄长是影响川陕哲罗鲑体质量的主要形态性状。

表4 川陕哲罗鲑形态性状对体质量的决定系数Tab.4 Determination coefficients of morphological traits on body weight in Sichuan taimen Hucho bleekeri

2.5 川陕哲罗鲑形态性状对体质量的回归分析

将通径分析时筛选出的口裂宽、体宽、体高和尾柄长作为自变量，采用逐步引入新变量的方法，不断构建线性回归模型。对回归分析模型的方差分析结果显示，引入的自变量个数分别为1、2、3 和4时，回归模型的F 检验值分别为528.941、443.369、370.755 和320.154，误差概率P 都为0.000，小于0.05，表明所有4 个回归模型都具备统计学意义。然后利用复相关分析筛选出拟合程度最准确的回归模型，随着口裂宽、体宽、体高和尾柄长被依次引入，回归模型的校正相关系数R2adj 逐渐增大，当4种形态性状被全部引入回归模型时，R2adj 达到最大值，为0.963，此时回归模型的误差概率P 为0.008，小于0.05，具有统计学意义，说明将4 种形态性状全部引入回归模型才能达到最佳拟合效果，充分表明口裂宽、体宽、体高和尾柄长是影响3 月龄川陕哲罗鲑体质量的主要形态性状（表5）。

表5 不同回归分析模型的复相关分析Tab.5 Multiple correlation analysis of different regression models

最佳回归模型的偏回归系数及其t 检验结果发现，引入全部4 种形态性状后，回归模型中口裂宽、体宽、体高和尾柄长偏回归系数分别为18.345、8.190、1.630 和2.290，t 统计量分别为8.450、4.411、2.978 和2.765，误差概率P 分别为0.000、0.000、0.005 和0.008，均小于0.05，表明自变量口裂宽、体宽、体高和尾柄长与因变量体质量之间都存有线性关系，线性回归方程为Y=-14.110+8.190X1+18.345 X3+1.630X6+2.290X12，式中，Y、X1、X3、X6和X12分别代表体质量、体宽、口裂宽、体高和尾柄长。比较4种形态性状的回归系数发现，回归系数由大至小依次为：口裂宽>体宽>体高>尾柄长，说明在4 中形态性状中，3 月龄川陕哲罗鲑体质量受口裂宽的影响最大，体宽对体质量的影响次之，尾柄长对体质量的影响最低（表6）。

表6 偏回归系数和回归常数的显著性检验Tab.6 Significance test of partial regression coefficient and regression constants

3 讨论

3.1 川陕哲罗鲑表型性状特征及形态性状与体质量的相关性

对3 月龄川陕哲罗鲑表型生长特征的统计结果表明，13 个形态性状变异范围较小，低于体质量的变异系数（20.00%），说明3 月龄川陕哲罗鲑个体间形态性状较为稳定，可以将形态性状作为预测体质量的量化指标。相关性分析可快速排除干扰变量，帮助简化数据分析难度，是理清多变量间相互作用关系的重要方法[24]。分析3 月龄川陕哲罗鲑形态性状与体质量的相关性发现，口裂长与体质量无显著相关性（P>0.05），因此在后续分析中予以排除。研究显示，多数鱼类的体质量与体轴长度的相关性最高。如黄建盛等[17]对4 月龄军曹鱼Rachycentron canadum 形态性状与体质量的相关性分析显示，体质量与体长相关性最高。张新明和程顺峰[18]发现，星康吉鳗Conger myriaster 体质量与肛长相关性最高。5 月龄黄鳍金枪鱼Thunnus albacores 体质量与体长相关性最高[25]。相似的研究结果还见于斜带石斑鱼Epinephelus coioides[26]、花鲈Lateolabrax maculatus[27]和小黄鱼Larimichthys polyactis[28]等。而3 月龄川陕哲罗鲑体质量的增长则表现出不同的策略：口裂宽和体宽与其体质量相关性最高，且相关系数明显高于其他形态性状，表明其体质量主要与体轴宽度相关。

3.2 影响川陕哲罗鲑体质量的主要形态性状

通径分析广泛应用在剖析自变量对因变量的直接作用和间接作用等统计学研究中[22]。相关分析只能剔除无关变量，获得变量间简单的相关性，在其基础上进行通径分析，既可有效克服相关分析的局限性，又能在通径分析的基础上进行多元回归分析，使建立的回归方程更加可靠[29]。对3 月龄川陕哲罗鲑形态性状与体质量的通径分析，排除了与体质量显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）相关但实际作用却很小的眼间距、全长、体长、吻长、头长、眼径、眼后头长和尾柄高等形态性状，保留了对体质量具有实际影响的口裂宽、体宽、体高和尾柄长等形态性状，其中口裂宽对体质量的直接作用最大，高于其他形态性状对体质量直接作用之和，说明3 月龄川陕哲罗鲑口裂宽对体质量的增长具有重要作用。齐明等[30]认为，总决定系数大于0.85 才能证明筛选出的自变量是影响因变量的主要因子。因此，可利用决定系数判定通径分析中保留的形态性状是否为影响3 月龄川陕哲罗鲑体质量的主要影响因素。分析显示，保留的4 种形态性状对体质量的总决定系数达到了0.969，大于0.85，表明经通径分析保留下的口裂宽、体宽、体高和尾柄长等形态性状是影响体质量的主要形态性状。

复相关系数R 可以反应回归模型中自变量与因变量线性回归关系的密切程度，决定系数R2表示因变量的总变异中可由回归模型中自变量解释的部分所占的比例，因此R 和R2越大越好，但当模型中增加的无统计学意义的变量时，二者数值仍会增大，其应用具有局限性。校正相关系数R2adj可完美解决上述问题，因而是衡量回归模型拟合效果的重要指标[31]。通过多元线性回归分析构建逐步引入新变量的回归分析模型。复相关分析结果表明：将口裂宽、体宽、体高和尾柄长全部引入分析模型时，校正相关系数R2adj达到最大且误差概率P 仅为0.008，具有统计学意义。对多元回归方程进行ANOVA 分析显示，引入全部4 种形态性状的回归关系依旧处于极显著水平（P<0.01）。t 检验显示偏回归系数和回归常数也处于显著性水平（P<0.05），充分说明口裂宽、体宽、体高和尾柄长是影响3 月龄川陕哲罗鲑体质量的主要形态性状，将4 种形态性状全部引入回归模型才能得到最准确拟合效果。

哲罗鲑Hucho taimen 与川陕哲罗鲑同为哲罗鲑属鱼类，但决定二者体质量的形态性状却存在较大差异。研究显示：决定3 月龄哲罗鲑体质量的主要形态性状为体长、体高和体宽[32]。同属于鲑形目的白斑红点鲑Salvelinus leucomaenis[33]、硬头鳟Oncorhynchus mykiss[34]和虹鳟Oncorhynchus mykiss[35]的体质量决定形态性状与川陕哲罗鲑也各不相同，表明川陕哲罗鲑与其他鱼类在影响体质量的主要形态性状存在着种属间差异。