海洋与湖沼  2018, Vol. 49 Issue (1): 142-150   PDF    
http://dx.doi.org/10.11693/hyhz20170600161
中国海洋湖沼学会主办。
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王志铮, 张晓霞, 任夙艺, 蒋宏雷, 刘伟健, Donatha Kajuna, Msumenji Phiri. 2018.
WANG Zhi-Zheng, ZHANG Xiao-Xia, REN Su-Yi, JIANG Hong-Lei, LIU Wei-Jian, Donatha Kajuna, Msumenji Phiri. 2018.
日本囊对虾(Marsupenaeus japonicus)秋繁同生群仔虾不同耐寒性能群体间的形态表型差异
DIFFERENCES OF MORPHOLOGICAL CHARACTERISTICS AMOMG DIFFERENT COLD-TOLERANCE GROUPS OF AUTUMN PROPAGATION POST LARVA COHORT OF MARSUPENAEUS JAPONICUS
海洋与湖沼, 49(1): 142-150
Oceanologia et Limnologia Sinica, 49(1): 142-150.
http://dx.doi.org/10.11693/hyhz20170600161

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收稿日期：2017-06-20
收修改稿日期：2017-07-19
引用本文
王志铮, 张晓霞, 任夙艺, 蒋宏雷, 刘伟健, Donatha Kajuna, Msumenji Phiri. 2018. 日本囊对虾(Marsupenaeus japonicus)秋繁同生群仔虾不同耐寒性能群体间的形态表型差异[J]. 海洋与湖沼, 49(1): 142-150
WANG Zhi-Zheng, ZHANG Xiao-Xia, REN Su-Yi, JIANG Hong-Lei, LIU Wei-Jian, Donatha Kajuna, Msumenji Phiri. 2018. DIFFERENCES OF MORPHOLOGICAL CHARACTERISTICS AMOMG DIFFERENT COLD-TOLERANCE GROUPS OF AUTUMN PROPAGATION POST LARVA COHORT OF MARSUPENAEUS JAPONICUS[J]. Oceanologia et Limnologia Sinica, 49(1): 142-150.
日本囊对虾(Marsupenaeus japonicus)秋繁同生群仔虾不同耐寒性能群体间的形态表型差异
王志铮1 , 张晓霞1 , 任夙艺1 , 蒋宏雷2 , 刘伟健2 , Donatha Kajuna1 , Msumenji Phiri1     
1. 浙江海洋大学水产学院 舟山 316022;
2. 宁波市海洋与渔业研究院 宁波 315103
收稿日期：2017-06-20; 收修改稿日期：2017-07-19
资助课题：宁波市科技计划项目，2016C10007号；舟山市科技计划项目，2013C41013号；宁波市海洋与渔业局科技项目“2015年宁波市本级增殖放流技术指导和效果评价”
作者简介：王志铮, 教授/研究员, E-mail:wzz_1225@163.com
摘要：以水温16℃、pH 8.1±0.2、盐度20的砂滤海水为实验用水，以体长（7.643±0.639）mm的日本囊对虾（Marsupenaeus japonicus）秋繁同生群仔虾为实验对象，经确认其在水温由16℃瞬降至14℃后并保持96h恒温的最终成活率略低于5%后，以此为水温骤降胁迫处理方式，采取显微扫描像素测量技术和多元分析方法定量研究了A、B、C、D、E实验群体，依次为温降胁迫处理后（0—24）h、（24—48）h、（48—72）h、（72—96）h时段内的死亡群体和温降胁迫处理后96h时的存活群体间形态特征的差异。结果表明：（1）各实验群体在本研究所涉15项形态性状中均无显著差异（P>0.05）仅为第一触角柄长、额剑长和眼径，在所涉17项形态比例指标均无显著差异（P>0.05）仅为尾节高/尾节长；（2）随耐寒性能差异的增大，各实验群体间的欧氏距离也随之增大，且均达到极显著水平（P < 0.01）；（3）经主成分分析，提取到的4个特征值均大于1的主成分，累计贡献率达87.590%，其中载荷绝对值大于0.80的主要影响变量均仅存在于第1主成分中；（4）将E实验群体定义为耐寒处理选留群，其余实验群体统归为耐寒处理淘汰群，采用逐步导入判别法建立的Fisher分类函数方程组可较清晰地区分淘汰群和选留群个体，其中选留群和淘汰群个体的判别准确率P1分别为99%和88.75%，P2分别为89.80%和98.88%，两者综合判别准确率为93.88%。
关键词：日本囊对虾    秋繁仔虾同生群    形态表型    耐寒性能    多元分析    
DIFFERENCES OF MORPHOLOGICAL CHARACTERISTICS AMOMG DIFFERENT COLD-TOLERANCE GROUPS OF AUTUMN PROPAGATION POST LARVA COHORT OF MARSUPENAEUS JAPONICUS
WANG Zhi-Zheng1, ZHANG Xiao-Xia1, REN Su-Yi1, JIANG Hong-Lei2, LIU Wei-Jian2, Donatha Kajuna1, Msumenji Phiri1     
1. Zhejiang Ocean University, Zhoushan 316022, China;
2. Marine and Fishery Research Institute of Ningbo, Ningbo 315103, China
Abstract: We selected the autumn propagation post larva of Marsupenaeus japonicus as experimental subjects with an average initial length of 7.643±0.639mm. After confirming that the final survival rate was slightly lower than 5% when the water temperature was suddenly changed from 16℃ to 14℃ and maintained constant temperature of 96h, which took this as the processing method of suddenly lowering water temperature stress. In this study, the A, B, C, D and E experimental groups were studied quantitatively by microscopic scanning pixel measurement technique and multivariate analysis method, and these groups respectively represent different deaths groups at the time intervals of (0-24)h, (24-48)h, (48-72)h, (72-96)h, and the differences in morphological characteristics of surviving individuals between groups after 96h. The results showed that:(1) There was no significant difference in the 15 morphological characteristics (P>0.05) in the experimental groups, except the first antenna length, rostrum length and eye diameter; There was no significant difference in the 17 morphology ratio indexes (P>0.05), except telson height/telson length. (2) The Euclidean distance between the experimental groups increased significantly with the increase of cold-tolerance, and reached the extremely significant level (P < 0.01). (3) Principal component analysis showed four main components whose eigenvalue was greater than 1, and the cumulative contribution rate of 89.590%. The main influencing variables whose absolute value was more than 0.80 were only in the first principal component. (4) The experiment groups of A, B, C and D were classified as cold-tolerance elimination group. The E group was defined as the cold-tolerance retention group. The progressive discrimination method was used to establish the fisher classification function equation groups, which could distinguish clearly from elimination group and retention group. The discrimination accuracy of retention group P1 and P2 were 99% and 89.80% respectively. The discrimination accuracy of elimination group P1 and P2 were 88.75% and 98.88% respectively, the integrative discrimination accuracy being 93.88%.
Key words: Marsupenaeus japonicus     autumn propagation post larva cohort     morphological characteristics     cold-tolerance     multivariate analysis    

水温既是决定水生生物地理分布的重要生态因子, 也是影响水生生物生长、发育和繁衍的重要环境变量。开展耐温品系选育, 助力水产养殖动物拓展养殖地理区域, 一直是水产养殖动物选择育种的常规命题。日本囊对虾(Marsupenaeus japonicus)系我国东海沿海重要的海水虾类养殖对象, 在浙江沿海地区可实施“春苗夏收”、“夏苗秋收”和“秋苗春收”三茬养殖, 但养殖成活率一直以“秋苗春收”为最低, 致使该茬商品虾长期以来供不应求, 目前市场平均售价高达360元/kg。已有研究表明, 日本囊对虾仔虾不仅耐升温能力强于耐降温能力, 而且耐高温能力也强于耐低温能力(江敏等, 2002), 即耐寒能力在表征日本囊对虾抗逆性能和评价其苗种质量上较耐高温能力更具生态重要性。开展日本囊对虾耐寒品系的筛选研究, 以切实提升“秋苗春收”养殖成活率, 无疑对于提振浙江沿海日本囊对虾养殖产业具重要的现实意义。

形态表型系表征生物在自然进化过程中适应外界环境以增强生存潜能的宏观生物学信息。表型特征的变化可以提高生物的生存潜力(刘莉等, 2006), 因自然选择, 长期生活于低温环境中的生物往往会在形态、生理和行为上表现出较为明显的适应性改变(李博, 2000)。据报道, 分布于西太平洋海域的日本囊对虾具很高的遗传多样性, 可根据其头胸甲侧面斜纹的延伸特征将其分型为形态变异Ⅰ型和Ⅱ型(Tsoi et al, 2005, 2007); 主布于我国广东惠来以北海域的形态变异Ⅰ型, 其稚虾的耐高温性能明显弱于主布于广东惠来以南海域的形态变异Ⅱ型(宋晓红等, 2014); 对取自福建厦门的野生群体和养成于海南而种苗源自福建厦门的人工养成群体间形态差异进行比较研究, 发现两者在形态比例特征上已出现了较大程度的偏离(李义军等, 2010)。上述有关日本囊对虾因所处生存水温差异而导致其群体形态表型表露偏移的现象, 无疑为开展仔虾同生群不同耐寒性能群体间的表型分型研究提供了重要启示。与此同时, 日本囊对虾秋繁同生群仔虾在不同抗流性能群体间、不同耐干露性能群体间均表露出较为显著的表型差异特征(王志铮等, 2016a, b)的结果, 也进一步映射了可对日本囊对虾秋繁同生群不同耐寒性能仔虾群体进行表型分型的可能性。鉴于此, 本文作者于2014年10月开展了日本囊对虾秋繁同生群仔虾耐寒性能与形态比例性状间的相关性研究, 旨为不同耐寒性能等级仔虾的形态筛分提供基础资料。

1 材料与方法 1.1 仔虾和实验水源

仔虾来源、总长规格及实验前暂养处理方法, 实验水源及其理化条件均完全同王志铮等(2016a, b)。

1.2 实验方法

将仔虾培养水温由水源温度18℃缓慢过渡至16℃。以96h为实验周期, 以上海博迅实业有限公司医疗设备厂生产的SPX-250B-Z型恒温生化培养箱为恒温控制仪, 采取静水停饲法, 将经预实验确认的实验仔虾由培养水温16℃骤降至14℃并保持96h恒温的最终成活率略低于5%的实验结果为依据, 采取上述温降处理方式, 于暂养水槽中随机选取3000尾实验用仔虾, 以150ind/L为实验密度, 以白色圆底塑料盆(实验实际容积1L)为实验容器单元, 开展日本囊对虾秋繁仔虾同生群中不同耐寒性能群体间的表型差异研究, 实验期间及时取出死亡个体, 并将(0-24)h、(24-48)h、(48-72)h、(72-96)h等4个实验时段内的死亡个体和实验结束时刻尚存活的个体依次定义为A、B、C、D、E等5个实验类群。于各实验类群中分别随机选取100尾作为其测定样本, 并完全按王志铮等(2016a, b)的方法逐尾进行形态学指标测定。

1.3 数据处理

采用SPSS 17.0软件, 按王志铮等(2016a, b)的方法, 对所得形态学测量结果依次进行组间表型差异显著性检验(P < 0.05视为显著水平)、基于标准化处理的欧氏距离(全距为1.00)的相似性程度(P < 0.05视为显著水平)、基于所有实验样本形态比例指标值的主成分分析, 以及针对耐寒淘汰群(A、B、C、D实验群体)和选留群(E实验群体)的体型判别分析。

2 结果 2.1 形态表型差异

由表 1可见, 不同耐寒性能实验仔虾群体间在所测15项形态性状中, 除X2、X3、X4均无显著差异(P > 0.05), X5呈A > E > D≈C > B, X6呈A > E > D > C≈B外, 其余均呈A > E > D > C > B (P < 0.05);由表 2可见, 在所涉17项形态比例指标中, 除C14呈B > C≈D > E > A, C15呈A≈D > B≈C≈E, C16呈A≈D > C > B > E, C17无显著差异(P > 0.05)外, 其余均呈B > C > D > E > A (P < 0.05)。综上可知, 不同耐寒性能实验群体间在本研究所涉形态性状和形态比例特征上均存在较为明显的差异, 且形态比例特征在表征不同耐寒性能实验群体间的差异上较形态性状更具有序性。

表 1 不同耐寒类群形态测量指标的均值和标准差(n=100)(单位: mm) Tab. 1 The parameter statistics of morphological measurement indexes for all tested groups
代码/测量指标 A实验群体 B实验群体 C实验群体 D实验群体 E实验群体
均值 标准差 均值 标准差 均值 标准差 均值 标准差 均值 标准差
X1/总长 8.026a 0.232 6.823b 0.230 7.167c 0.240 7.396d 0.248 7.762e 0.228
X2/第一触角柄长 1.029a 0.028 1.020a 0.028 1.025a 0.031 1.019a 0.030 1.026a 0.027
X3/额剑长 1.391a 0.039 1.381a 0.039 1.391a 0.041 1.377a 0.040 1.386a 0.039
X4/眼径 0.308a 0.009 0.307a 0.009 0.308a 0.009 0.306a 0.009 0.308a 0.010
X5/头胸甲长 2.823a 0.160 2.601b 0.141 2.674c 0.150 2.673c 0.158 2.774d 0.153
X6/头胸甲高 0.998a 0.061 0.910b 0.051 0.932b 0.051 0.946c 0.055 0.970d 0.055
X7/第一腹节长 0.453a 0.013 0.417b 0.011 0.427c 0.012 0.433d 0.012 0.446e 0.013
X8/第二腹节长 0.405a 0.011 0.371b 0.011 0.380c 0.011 0.387d 0.012 0.397e 0.011
X9/第三腹节长 0.461a 0.013 0.425b 0.012 0.436c 0.013 0.442d 0.011 0.452e 0.014
X10/第四腹节长 0.383a 0.011 0.352b 0.010 0.361c 0.010 0.367d 0.010 0.376e 0.011
X11/第五腹节长 1.723a 0.049 1.581b 0.045 1.622c 0.050 1.643d 0.048 1.689e 0.046
X12/尾节长 0.881a 0.024 0.808b 0.024 0.830c 0.024 0.843d 0.025 0.864e 0.024
X13/尾扇长 1.241a 0.034 1.136b 0.032 1.165c 0.034 1.185d 0.034 1.213e 0.033
X14/腹节高 0.774a 0.024 0.711b 0.019 0.729c 0.020 0.739d 0.021 0.757e 0.023
X15/尾节高 0.226a 0.007 0.207b 0.006 0.213c 0.006 0.216d 0.006 0.221e 0.006
注: ①A实验群体:实验(0-24)h时段内的死亡群体; B实验群体:实验(24-48)h时段内的死亡群体; C实验群体:实验(48-72)h时段内的死亡群体; D实验群体:实验(72-96)h时段内的死亡群体; E实验群体:实验结束时的残存群体; ②同一行均值上标不同字母示组间显著差异(P < 0.05)。下同
表选项

表 2 不同耐寒类群形态比例指标的均值和标准差(n=100) Tab. 2 The differences of morphological proportion traits for all tested groups
代码/形态比例指标 A实验群体 B实验群体 C实验群体 D实验群体 E实验群体
均值 标准差 均值 标准差 均值 标准差 均值 标准差 均值 标准差
C1/(第一触角柄长/总长) 0.128a 0.003 0.150b 0.003 0.143c 0.003 0.138d 0.003 0.132e 0.003
C2/(额剑长/总长) 0.173a 0.004 0.203b 0.005 0.194c 0.004 0.186d 0.004 0.179e 0.003
C3/(眼径/总长) 0.038a 0.001 0.045b 0.001 0.043c 0.001 0.041d 0.001 0.040e 0.001
C4/(头胸甲长/总长) 0.352a 0.013 0.381b 0.013 0.373c 0.014 0.361d 0.015 0.357e 0.013
C5/(第一腹节长/总长) 0.056a 0.001 0.061b 0.001 0.060c 0.001 0.059d 0.001 0.057e 0.001
C6/(第二腹节长/总长) 0.050a 0.001 0.054b 0.001 0.053c 0.001 0.052d 0.001 0.051e 0.001
C7/(第三腹节长/总长) 0.057a 0.001 0.062b 0.001 0.061c 0.001 0.060d 0.001 0.058e 0.001
C8/(第四腹节长/总长) 0.048a 0.001 0.052b 0.001 0.050c 0.001 0.050d 0.001 0.048e 0.001
C9/(第五腹节长/总长) 0.215a 0.005 0.232b 0.005 0.226c 0.005 0.222d 0.005 0.218e 0.005
C10/(尾节长/总长) 0.110a 0.002 0.118b 0.003 0.116c 0.002 0.114d 0.003 0.111e 0.002
C11/(尾扇长/总长) 0.155a 0.003 0.167b 0.004 0.163c 0.003 0.160d 0.003 0.156e 0.003
C12/(第一触角柄长/头胸甲长) 0.365a 0.014 0.393b 0.015 0.384c 0.015 0.382d 0.017 0.371e 0.014
C13/(额剑长/头胸甲长) 0.494a 0.020 0.532b 0.021 0.521c 0.020 0.516d 0.021 0.501e 0.019
C14/(眼径/头胸甲长) 0.109a 0.004 0.118b 0.004 0.115c 0.005 0.115c 0.005 0.111e 0.004
C15/(头胸甲高/头胸甲长) 0.354a 0.013 0.350b 0.016 0.349b 0.014 0.354a 0.015 0.350b 0.014
C16/(腹节高/第一腹节长) 1.708a 0.037 1.703b 0.031 1.705c 0.032 1.707a 0.033 1.697d 0.033
C17/(尾节高/尾节长) 0.256a 0.005 0.256a 0.005 0.256a 0.005 0.257a 0.005 0.256a 0.005
表选项
2.2 表型相似性程度分析

据表 2所列各项形态比例指标的均值, 分别计算上述各耐寒性能实验群体间的欧氏距离(表 3)。由表 3可见, 各实验群体间的欧氏距离均有随耐寒性能差异的增大而呈显著增大的趋势, 且均达到极显著水平(P < 0.01), 进一步表明可借助形态比例性状来甄别各实验群体间的耐寒性能差异。

表 3 实验群体形态比例特征间的欧氏距离(n=100) Tab. 3 The Euclidean distance of morphological proportion traits for all tested groups
类群 A B C D
B 1.188 0 - -
C 2.322 1.660 0 -
D 3.133 2.102 2.020 0
E 3.853 2.827 2.155 1.466
表选项
2.3 主成分分析

经Bartlett球形检验(P < 0.05)和KMO适合度检验(KMO=0.881 > 0.700, 尚可), 对表 2所列形态比例指标进行主成分分析, 得表 4。由表 4可见, 表中所列4个主成分的方差累计贡献率为87.590%, 表明这些主成分可概括不同耐寒性能群体间的表型差异。其中, PC1的方差贡献率远大于其他各主成分之和, 且载荷绝对值大于0.80的影响变量也仅存在于PC1中。无疑, PC1在甄别不同耐寒性能群体间的表型差异上具关键性作用。但由PC1与其他3个主成分间的得分散布图(图 1)可见, 沿FAC1轴自左向右, 相邻耐寒性能仍均存在一定程度的重叠, 表明PC1在归纳本研究实测样本的类群归属上受到了某些关键影响变量的干扰。

表 4 实验群体形态比例特征指标的主成分分析 Tab. 4 The principal component analysis of morphological proportion traits for all tested groups
代码/形态比例指标 载荷
PC1 PC2 PC3 PC4 PC5
C1/(第一触角柄长/总长) 0.961* –0.07 0 0.045 0.961*
C2/(额剑长/总长) 0.954* –0.078 0.007 0.043 0.954*
C3/(眼径/总长) 0.953* –0.075 0.04 0.044 0.953*
C4/(头胸甲长/总长) 0.552* –0.796* –0.034 0.071 0.552*
C5/(第一腹节长/总长) 0.907* –0.143 0.149 –0.217 0.907*
C6/(第二腹节长/总长) 0.891* –0.103 –0.029 0.009 0.891*
C7/(第三腹节长/总长) 0.908* –0.098 –0.013 0.066 0.908*
C8/(第四腹节长/总长) 0.899* –0.118 0.022 0.048 0.899*
C9/(第五腹节长/总长) 0.900* –0.13 –0.02 0.064 0.900*
C10/(尾节长/总长) 0.912* –0.091 –0.26 –0.142 0.912*
C11/(尾扇长/总长) 0.904* –0.104 0.013 0.064 0.904*
C12/(第一触角柄长/头胸甲长) 0.634* 0.714* 0.033 –0.019 0.634*
C13/(额剑长/头胸甲长) 0.64* 0.701* 0.042 –0.015 0.64*
C14/(眼径/头胸甲长) 0.646* 0.699* 0.074 –0.009 0.646*
C15/(头胸甲高/头胸甲长) 0.018 0.697* –0.153 0.063 0.018
C16/(腹节高/第一腹节长) –0.038 0.046 –0.534* 0.83* –0.038
C17/(尾节高/尾节长) –0.016 –0.003 0.83* 0.544* –0.016
特征值 9.988 2.719 1.100 1.083 9.988
贡献率(%) 58.756 15.996 6.470 6.368 58.756
累计贡献率(%) 58.756 74.751 81.222 87.590 58.756
表选项

图 1 主成分散布图 Fig. 1 The scatter diagram of principal component of morphological proportion traits for all tested groups 注: +、◇、Δ、○、*依次示A、B、C、D、E实验群体个体
图选项
2.4 判别分析

基于主成分分析, 采用逐步导入剔除法, 对C1、C2、C3、C4等4个对淘汰群和选留群判别贡献率较大的表型变量进行判别分析。经检验, 上述变量的F值均达到极显著水平(P < 0.01)。据此, 建立基于实测样本的Fisher分类函数方程组(表 5), 并绘制“选留群典型函数判别方程得分/淘汰群典型函数判别方程得分”散布图(图 2)。由图 2和表 6可见, 淘汰群和选留群实测样本的判别准确率P1分别为88.75%和99%, P2分别为98.88%和89.80%, 两者综合判别准确率为93.88%, 具较强的判别可靠性。

表 5 淘汰群与选留群形态比例特征Fisher分类函数方程组 Tab. 5 The independent variable coefficient and constant terms of the Fisher classification functions
类群 自变量系数 常数项
C1 C2 C3 C4
淘汰群 –1166.66 –372.448 –3762.72 10166.78 -624.356
选留群 –1283.57 –474.437 –4225.92 10300.36 -592.515
表选项

图 2 典型判别函数判别得分散布图 Fig. 2 The scatter diagram of the typical discriminant function for all the tested groups 注: ①+:耐寒淘汰群个体; ②△:耐寒选留群个体
图选项

表 6 淘汰群与选留群实验样本的判别结果 Tab. 6 The discrimination classification for all the tested groups
类群 样本数(ind) 预测分类(ind) 判别准确率(%) 综合判别率(%)
淘汰群 选留群 P1 P2
淘汰群 400 355 45 88.75 98.88 93.88
选留群 100 1 99 99.00 89.80
表选项
3 讨论 3.1 关于实验参数的设置原则

实验初始水温、水温骤降幅度以及实验时长既是检验仔虾耐寒能力的重要参数, 也是区分不同耐寒性能仔虾群体的重要变量。基于仔虾降温胁迫与水生生物急性毒性实验类似, 均分别以胁迫因子和实验动物存活率为自变量和应变量之考量, 为确保实验设计的合理性, 本研究将降温胁迫实验时长设为96h。统计值P等于0.05常被作为农业试验研究中的小概率标准(盖均镒, 2000)。为此, 本研究在大样本条件下参照王志铮等(2016a, b)研究方法将经耐寒处理后总体死亡率达95%以上的死亡个体(A、B、C、D实验群体)统归为耐寒处理淘汰群, 而将实验终了时刻依然存活的E实验群体定义为耐寒处理选留群, 以确保所得实验测定样本的可靠性。研究发现, 温变是引起虾类大量死亡的重要诱因, 虾类成活率随水温变幅的增大而呈显著下降趋势(江敏等, 2002; 贾旭颖等, 2013; 杨世平等, 2015), 且虾类在低温条件下往往较高温条件下具更强的抗应激能力(王天神等, 2012)。因此, 尽可能地降低耐寒胁迫前的实验初始水温, 以切实降低水温骤降幅度和由此引发的应激反应, 无疑对提高实验结果的稳定性具重要作用。故, 鉴于日本囊对虾仔虾耐低温能力显著弱于耐高温能力(江敏等, 2002), 以及日本囊对虾仔虾放流的底限水温为16℃ (李润寅等, 2001)之考量, 本研究将降温处理前实验初始水温设为16℃。

3.2 形态比例特征与耐寒性能间的相关性分析

经主成分分析和判别分析, 尽管PC1的方差贡献率达58.756%, 其主要影响变量个数占比高达63.64%, 均远大于其他主成分之和(表 4), 且判别变量C1、C2、C3、C4测定值均呈B > C > D > E > A (P < 0.05) (表 2), 但在FAC1得分轴上两相邻耐寒性能测定群体间却仍存在较大程度的重叠(图 2), 且耐寒选留群和淘汰群尚分别存在1%和11.25%的个体被误判(表 2、表 6、图 2), 上述结果既反映了本研究所涉不同耐寒性能仔虾群体间在形态表型适应上所具的梯级连续变化特征, 也揭示了日本囊对虾仔虾在耐寒性能上的间断性与相邻实验群体间在形态表型变化上的连续性的辩证统一。上述情形, 与不同耐干露性能和不同抗流性能日本囊对虾秋繁同生群仔虾群体间的表型分型情形均极为类似(王志铮等, 2016a, b), 从而进一步验证了日本囊对虾形态比例特征与其抗逆性能间存在的强相关性, 以及日本囊对虾仔虾在抗逆性能上的强区分度与其形态比例特征梯度变化间的对立与统一。

3.3 基于耐寒、耐干露及抗流性能间判别变量组合差异的探讨

干露、水流以及降温均属物理胁迫因子。类比日本囊对虾耐干露性能和抗流性能表型的判别变量组合(表 7)可知, 尽管三者的判别变量均仅为4个, 综合判别准确率也均较接近, 但从判别变量的组成来看, 耐寒性能与抗流性能间的共有判别变量为C1和C3, 耐寒性能与耐干露性能间的共有判别变量仅为C4, 而抗流性能与耐干露性能间则无共有判别变量; 从构成判别变量的形态性状组成来看, 抗流性能判别变量所涉及的6个形态性状包含了耐寒性能判别变量所涉及的全部形态性状, 而耐干露性能判别变量所涉及的6个形态性状中, 与抗流性能和耐寒性能重合的则均仅为总长和头胸甲长, 表明日本囊对虾仔虾在耐寒性能和抗流性能的表型分型上较耐干露性能更具生理生态相似性。据报道, 日本囊对虾仔虾在抗流性能上存在“高能耗速生型”和“低能耗慢长型”两种不同的运动能量代谢机制及相应的形态分型特征(王志铮等, 2016a), 故由本研究中仔虾X1(总长)呈A > E > D > C > B (表 1), 而判别变量C1、C2、C3、C4测定值则均呈B > C > D > E > A (P < 0.05) (表 2)的结果可知, 生长速度过快的高能耗仔虾群体和生长速度过慢的低能耗仔虾群体对水温骤降均具较弱的耐受性, 而生长速度相对较快的高能耗仔虾群体则具较强的耐受性。另有研究发现, 日本囊对虾仔虾对水温骤降需经历一定时长的适应过程(江敏等, 2002)。由此, 本文作者认为造成水温骤降下生长速度过快的高能耗仔虾群体和生长速度过慢的低能耗仔虾群体更易于出现夭折的原因, 在于两者均因不堪承受短期体能大量损耗引起机体代谢机制严重受阻所致。

表 7 日本囊对虾不同抗逆性能群体关键表型判别变量组合的异同 Tab. 7 The differences of discrimination variable combinations of key morphological traits on different stress-resistance groups
胁迫类型 判别变量组合 综合判别率(%) 文献
变量个数(ind) 变量名称 变量代码
耐寒 4 第一触角柄长/总长 C1 93.88 本案
额剑长/总长 C2
眼径/总长 C3
头胸甲长/总长 C4
抗流 4 第一触角柄长/总长 C1 90.12 王志铮等, 2016a
眼径/总长 C3
第三腹节长/总长 C7
额剑长/头胸甲长 C13
耐干露 4 头胸甲长/总长 C4 91.00 王志铮等, 2016b
尾扇长/总长 C11
头胸甲高/头胸甲长 C15
腹节高/第一腹节长 C16
表选项

据报道, 甲壳动物其代谢速率仅在适温范围内与所处环境水温呈正相关(林小涛等, 1999; González et al, 2010; Smith et al, 2013), 参与机体代谢的主要能源物质间的配比水平会随环境水温的变化而发生相应的改变(Sánchez et al, 2001; García-Guerrero et al, 2003; Wang et al, 2007); 甲壳动物的耐干露能力主要取决于其机体的保水能力和抗低氧胁迫能力, 处于干露状态的甲壳动物需经受体内渗透压受扰、呼吸机制受阻和免疫功能受损等一系列削弱其代谢能力的生理反应(Madenjian et al, 1987; Omori et al, 1998; Haupt et al, 2006; Carlson et al, 2009; Allen et al, 2012); 水生动物处于顶流状态时会显著提高耗氧率并增加机体能耗(Steven et al, 1982; Wardle et al, 1996; Herskin et al, 1998; Lee et al, 2003)。由此, 可进一步说明引起日本囊对虾仔虾在耐寒性能和抗流性能辨别变量组成和构成判别变量的形态性状组成上较耐干露性能更具相似性的原因, 是缘于日本囊对虾仔虾在耐受降温和水流胁迫上较耐干露胁迫具更为接近的生理调节机制所致。至于, 造成不同抗寒性能仔虾群体间在表型分型上较抗流性能仔虾群体更为清晰的原因(表 2), 则应与构成抗流性能判别变量的形态性状中较抗寒性能增加了第三腹节长的结果(表 7)有关, 即仔虾群体抗流性能与其腹部运动能力的相关性较耐寒性能更显密切。

4 结论

日本囊对虾仔虾的形态比例特征与其耐寒性能间存在的强相关性, 基于形态比例特征均值的欧氏距离均有随耐寒性能差异的增大而呈显著增大的趋势(P < 0.01), 且可采用形态比例判别变量C1(第一触角柄长/总长)、C2(额剑长/总长)、C3(眼径/总长)、C4(头胸甲长/总长)来区分同生群内的不同耐寒性能群体。日本囊对虾仔虾同生群内不同耐寒性能群体间在形态比例特征差异上具较明显的梯级连续变化特征, 即存在着耐寒性能间断性与形态比例特征连续性间的辩证统一。

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