军曹鱼(Rachycentron canadum)为军曹鱼科、军曹鱼属的鱼类, 分布于印度洋北部沿岸、大西洋热带海区及中国沿海等。为外海暖水、肉食性鱼类。近年来, 随着军曹鱼全人工繁殖及规模化育苗关键技术已获得突破, 成功解决了种苗来源问题, 因其肉质细嫩鲜美、生长速度快、经济价值高等优势被认为具有巨大潜力的海水鱼类养殖品种之一。近几年, 国内外科研工作者集中在军曹鱼鱼肉品质影响因素^{[1, 2]}、免疫反应的转录组分析^[3]、饲料氨基酸水平^{[4, 5]}、初孵仔鱼卵黄囊利用^[6]、繁殖力^[7]等方面, 而在军曹鱼遗传育种方面则尚未见有报道。为更好推动军曹鱼养殖业健康发展, 进行军曹鱼人工选育刻不容缓。因此, 在现代农业产业技术体系专项支持下, 本课题组开展以快速生长为目标的军曹鱼选育研究。

鱼类选择育种研究中, 形态性状和体质量为主要参考指标^[8]。而实际操作过程中, 一方面由于鱼体带水称重的数据与实际值之间存在较大差异, 不如形态性状的测量准确方便; 另一方面为了选留出具有潜质的个体, 需要体质量的直接选择及形态性状的间接选择相结合。目前, 根据形态性状测量的数据, 采用通径分析的方法进一步剖析形态性状对体质量的影响, 达到辅助选育的目的, 这种方法在大菱鲆(Scophthalmus maximus)^[9]、牙鲆(Paralichthys oliva ceus)^[10-12]、大黄鱼(Pseudosciaena crocea)^{[13, 14]}、半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)^{[8, 15]}、石斑鱼^[16-18]、卵形鲳鲹(Trachinotus ovatus)^{[19, 20]}、红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)^[21]等海水鱼主养品种的选育目标性状确定上得到广泛应用, 为其他海水鱼的选育起到重要的借鉴作用。军曹鱼由受精卵孵化至大规格鱼种需要4个月培育时间, 此阶段是陆基池塘养殖转向深水网箱养殖的关键时期, 选育出的大规格鱼种将在深水网箱中进行养殖成商品鱼或亲鱼。由于当前对于军曹鱼形态性状与体质量之间关系的研究未见报道, 因此, 对4月龄大规格鱼种形态性状与体质量之间的关系进行研究具有重要意义。本研究先进行各个形态性状与体质量的相关分析, 再筛选出影响体质量的主要形态性状及其作用大小的通径分析, 并进一步建立多元回归方程, 为军曹鱼人工选择育种提供理想的测度指标。

1 材料与方法 1.1 实验材料

实验用人工养殖军曹鱼亲鱼为广东海洋大学水产学院鱼类种子工程与养殖团队繁育群体。亲鱼于2017年11月从湛江徐闻军曹鱼深水网箱养殖基地收购3龄、9 kg以上, 鱼体无病无伤、健壮个体作为繁育群体。将亲鱼移入广东海洋大学东海岛海洋生物研究基地室内水泥池进行培育。长方形去内角亲鱼池, 面积12 m², 水深1.7 m, 培育密度1.5条/m², 采取每天微流水和换水200%措施保持水质清新, 换水时刷洗池底和池壁。温度控制在26~30℃, 盐度28~31, 光照强度1 500~2 000lx, pH7.8~8.1, 溶解氧5.2~6.1 mg/L。每天上、下午各投喂冰鲜小杂鱼1次, 依据亲鱼体质量的5%~8%进行投喂, 并于投喂后0.5 h将沉于池底的残饵捞出。每隔3 d, 在饵料中加入营养强化剂(维生素E及卵磷脂)进行亲鱼强化培育。

2018年3月, 通过注射激素诱导亲鱼成熟(1尾雄鱼和3尾雌鱼), 采用干法授精技术获得军曹鱼受精卵。将受精卵移入自制的孵化袋(约容积12 m³)进行孵化, 经过约24 h孵化出膜。再经过约70 h培育, 仔鱼开口摄食。接着在室外圆形水泥池(约容积1 000 m³)进行人工育苗。种苗培育过程以轮虫(Rotifera)、桡足类(Copepod)、卤虫(Artemia)及配合饲料为饵料系列, 各种饵料及其投喂量根据天气情况、摄食情况、池内饵料的多寡及生长发育情况等因素交叉投喂、酌情调整投喂量。育苗期间水质调控主要采用光合细菌、芽孢杆菌(Bacillus)等生物制剂和定期补充新鲜海水等措施进行。

1.2 数据测量

待鱼苗生长至4月龄时, 随机取样115尾, 用丁香酚(100 mg/L)深度麻醉, 先用干纱布擦干鱼体表水分, 再用滤纸充分吸干水分, 然后根据GB18654.3- 2008养殖鱼类种质检验第3部分^[22]说明, 用数显游标卡尺(宝工实业股份有限公司, 宝工PD-151)逐尾测量鱼体9个形态性状[全长(X₁)、体长(X₂)、头长(X₃)、吻长(X₄)、体宽(X₅)、眼间距(X₆)、体高(X₇)、尾柄长(X₈)及眼后头长(X₉), 精确至0.01 cm], 用电子天平(英衡实验室电子天平秤生产, YH-A 6002)测定体质量(Y)(精确至0.01 g)。测量前停饲1 d。

1.3 数据分析

参考杜家菊等^[23]的方法, 对体质量进行正态性检验, 运行SPSS19.0软件“Analyze-Descriptive Statitics-Explore”命令, 可获得正态性检验结果。若体质量服从正态分布的话, 再运行SPSS19.0软件中“Analyze-Regression-Linear”这个程序, 其结果可获得用于相关性、通径分析及显著性检验等信息。

2 结果与分析 2.1 体质量数据的正态分布检验

对体质量进行Shapiro-Wilk Test和Kolmogorov- Smirnov Test正态分布检验, 结果见表 1。检验结果显著水平均大于0.05, 服从正态分布, 可进行回归分析。

2.2 各形态性状参数统计与相关性分析

表 2列出军曹鱼所测各形态性状及体质量的描述性统计结果。表 2结果显示, 体质量、吻长和全长为变异系数最大的指标, 头长、体宽和体长为变异系数最小的指标。对军曹鱼所测的各形态性状与体质量进行相关分析, 获得了所测形态性状与体质量间的相关性及形态性状相互之间的相关性, 结果见表 3。由表 3可以看出, 实验所测的9个形态指标, 与体质量间的相关性均达到了极显著水平(P < 0.01)。其中, 体长与体质量的相关系数最大(0.919), 其次为头长与体质量的相关系数(0.910)。所测的9个形态性状互相之间的相关性也达到极显著水平(P < 0.01), 相关系数在0.284~0.855范围内, 头长与眼间距的相关性最大, 其相关系数为0.855;而全长与吻长的相关性最小, 其相关系数仅为0.284。

2.3 形态性状与体质量的多元回归分析

形态性状与体质量的回归分析过程中, 相关系数、决定系数、矫正决定系数及估计的标准误的变化情况见表 4。由表 4可知, 自变量从1个增加到3个, 回归模型的相关系数从0.919逐渐增加至0.958, 同时估计的标准误也从13.889逐渐降低为10.173, 表明回归模型的准确性不断增加。

回归方程中的自变量的非标准化回归系数及其显著性检验结果见表 5。表 5数据显示, 对截距–483.321的检验结果为极显著(P < 0.01), 对体长(X₂)、头长(X₃)及眼后头长(X₉)非标准化回归系数的显著性检验均到极显著水平(P < 0.01), 表明所建立的回归方程可靠。进一步采用F检验方法对回归方程进行显著性检验, 其结果见表 6。F=417.293, P=0.000 < 0.01, 说明回归方程达到极显著水平, 认为回归方程有统计意义。被引入回归方程中的体长、头长和眼后头长对体质量的总决定系数为0.919(表 4), 说明方程中的3个形态性状对体质量有较大的决定作用。由此建立以体长、头长和眼后头长估计军曹鱼体质量(Y)的多元回归方程可表述为: Y=–483.321+12.899 X₂+ 36.818 X₃+32.666 X₉。

2.4 形态性状对体质量的通径分析

对建立的回归方程中3个形态性状(体长、头长、眼后头长)对体质量的通径系数和间接通径系数结果见表 7。由表 7可知, 体长、头长、眼后头长对体质量的直接作用存在差异, 依次为:体长 > 头长 > 眼后头长。体长、头长、眼后头长直接作用均小于其通过其他形态性状的间接作用, 说明多个形态性状共同影响军曹鱼体质量。通过分析各个间接作用发现, 头长通过体长对体质量的间接作用较大, 其间接通径系数为0.381;眼后头长通过体长对体质量的间接作用较大, 其间接通径系数为0.360。方程中所保留的体长、头长和眼后头长对体质量的方差膨胀因子介于3.4~4.5之间, 低于经验值(VIF=10), 表明回归模型的建立不存在共线性的影响, 分析结果是可靠的。

2.5 形态性状对体质量的决定程度

回归方程中所保留的体长、头长和眼后头长对体质量的决定系数结果见表 8。表中结果显示, 体长对体质量的决定作用最大, 其单独决定系数为0.202;头长对体质量的作用次之, 其单独决定系数为0.129; 眼后头长对体质量的作用最小, 其单独决定系数为0.043。头长和体长对体质量的共同决定作用最大, 其系数为0.274。体长、头长和眼后头长对体质量总决定系数为0.919, 并计算出剩余因子e=0.285。剩余因子值较大, 这反映了还有一些影响军曹鱼体质量较大的因子尚未考虑到。

3 讨论 3.1 军曹鱼形态性状与体质量相关性

在鱼类的选择育种中, 常以体质量为主要指标, 以全长、体长等可量的形态性状为辅助指标^[24]。刘峰等^[24]研究发现, 4.5月龄小黄鱼(Pseudosciaena polyactis)与体质量相关性最高的前4个形态性状依次为全长、体长、尾柄高和体高; 王新安等^[21]研究表明红鳍东方鲀形态性状中的体周长1、体高和尾柄高与体质量相关性较高; 王凯等^[11]指出8月龄牙鲆形态性状中全长、体长及体高与体质量的相关性较高。本研究中, 通过分析4月龄军曹鱼幼鱼形态性状和体质量的相关性, 结果显示, 所测9个形态性状与体质量的相关系数均达到极显著水平(P < 0.01), 与体质量相关系数最大的3个形态性状依次为体长、头长、眼后头长。研究结果与小黄鱼^[24]、红鳍东方鲀^[21]、牙鲆^[11]的研究结果存在差异, 这可能与不同鱼类对环境适应对策有关。有研究表明, 大黄鱼^[14]、白斑红点鲑(Salvelinus leucomaenis)^[25]及梭鱼(Liza haematocheila)^[26]在不同生长阶段, 其形态性状与体质量的相关性也有差异, 说明生长阶段对形态性状有影响。本研究仅考虑4月龄生长阶段各形态性状对体质量的影响, 而不同生长阶段, 各形态性状基因效应会随之改变, 军曹鱼不同生长时期形态性状与体质量的相关性有待进一步探讨。

3.2 影响军曹鱼体质量的形态性状的确定

相关性分析仅仅反映自变量和因变量之间的相互关系, 而不能反映自变量之间的相互关系, 导致分析结果出现片面性。因此, 进一步采用通径分析和回归分析, 其结果表明, 回归方程中仅纳入对体质量直接作用到显著水平(P < 0.05)的体长、头长及眼后头长, 而其他的形态性状被剔除。而且体长、头长及眼后头长的直接通径系数均小于间接通径系数, 表明这3个形态性状对体质量直接作用小于通过其他形态性状对体质量的间接作用。可确定体长、头长及眼后头长为影响4月龄军曹鱼幼鱼体质量的主要形态性状。为了准确描述体长、头长及眼后头长与体质量之间的真实关系, 以体质量为因变量, 3个形态性状为自变量, 建立多元回归方程。该回归方程中总决定系数为0.919, 大于0.85^[27], 说明体长、头长及眼后头长确定为体质量的主要影响因素。这与体长、头长及眼后头长数值较大的个体具有较大的几何空间, 有利于脂肪、蛋白质等营养物质的积累存储, 故相应体质量较重的生产经验相符合。王新安等^[21]研究指出“影响体质量的主要因素是使个体具有较大的几何空间的性状”, 这一结论在大菱鲆^[9]、卵形鲳鯵^[20]、红鳍东方鲀^[21]、中华绒鳌蟹^[28](Eriocheir sinensis)等水生动物的研究被报道, 本研究与这结论相一致。本研究中, 从剩余因子值来看, 除了本次测定的形态性状外, 还存在着其他影响因素未找到。因此, 建立一个更完善的回归模型, 需要考虑性状间的比例关系, 如头长/全长, 吻长/头长, 体高/体长等, 这些有待进一步深入研究。

3.3 对军曹鱼选择育种的意义

体质量作为鱼类选育主要的指标之一, 如何选择具有潜在优势体质量的个体成为选育的重要环节^[29]。综合根据文献报道^{[9, 16, 21]}及本研究结果发现, 体质量的变异系数最大, 其他可量形态性状的变异系数相对较小。为获得较好的选育效果, 还应考虑可量形态性状对体质量的影响。本研究中, 采用通径分析方法, 以体质量为因变量, 以与体质量达到显著水平的形态性状为自变量, 构建经检验达到极显著水平(P < 0.01)的多元回归方程。可见对4月龄军曹鱼幼鱼而言, 形态性状作为自变量对体质量的估计和预测是恰当的。这一方法在大黄鱼^[14]、小黄鱼^[24]、褐点石斑鱼^[16]、卵形鲳鲹^[19]等鲈形目鱼类中均得到证实。在以后军曹鱼的选择育种中, 以体质量为主要选育性状, 以体长、头长及眼后头长为辅助选择性状, 可有效提高选育效果。