子夜红三七神仙形态性状分析及种群识别

子夜红三七神仙形态性状分析及种群识别

五颜六色的上帝属于圆木科、慈姑和慈姑，主要产于亚洲水域。其野生种分类争议较大,现普遍公认的分类方法为2种4亚种,即黑格尔七彩(Symphysodondiscusheckle),野生绿七彩(Symphysodonaequifasciatusaequifascia-tus),野生棕七彩(Symphysodonaequifasciatusaxelrodi)和野生蓝七彩(Symphysodonaequifasciatusharaldi)。经过数代的人工改良,演化出许多新的品种,受到广大爱好者的追捧,被誉为热带观赏鱼之王。目前,七彩神仙贸易遍布全球,特别是在东南亚,是观赏鱼贸易重要的组成部分。近年来国内外均展开对七彩神仙的研究,但在实际养殖过程中,其雌雄鉴别却一直未得到解决。只能通过观察亲鱼产卵过程外露生殖器来进行雌雄鉴别,对非产卵过程中的亲鱼及幼鱼均无法有效鉴别。鱼类的雌雄鉴别不仅是鱼类生物学研究的重要组成部分,更是鱼类人工繁殖和增养殖中不可缺少的关键技术。本试验对七彩神仙最常见的人工改良品种盖子红七彩神仙的做了形态学分析,旨在从外形特征上为雌雄性别的鉴定提供一套简易便捷的判别方法。1材料和方法1.1采样用鱼的养殖管理试验用鱼采样分为2次,共138尾。第1次为2011年8月,共32尾,其中雌鱼14尾,雄鱼18尾。第2次采样为2012年7月,共106尾,其中雄鱼49尾,雌鱼57尾。第2次采样样本用于体型分析和模型建立,第1次采样样本用于检验所建模型雌雄判别的正确率。第1次采样试验用鱼在其2月龄购于上海七彩神仙养殖场,养成于上海海洋大学观赏水族养殖实验室;第2次采样试验用鱼为繁殖养成,样本具体信息见表1。每日投喂自制牛心汉堡4次,并于第2天换水1/4,补入充分曝气后的自来水,养殖水温28~29℃。采样均为未繁殖12月龄试验用鱼,解剖并根据性腺形态特征判断其雌雄。1.2大长丝见表1用数显游标卡尺(BOSITOOLS公司)进行体型数据测量,共选取22个直观测量数据,直观测量数据为全长:(1)吻端至尾鳍末端的长度)、体长;(2)吻端至尾鳍基部的长度)、体宽;(3)鱼体左右体侧间最大宽度)、体高;(4)鱼体背腹面之间最大的高度)、头高;(5)头部背面至腹面的最大高度)、头宽;(6)头部左右侧面之间最大的宽度)、头长;(7)从吻端至鳃盖后缘的长度)、吻长;(8)眼眶前缘至吻端的距离)、眼径;(9)眼眶前缘至后缘的水平宽度)、眼缘前高度;(10)过眼眶前缘背腹面垂直高度)、眼缘后高度;(11)过眼眶后缘背腹面垂直高度)、腹鳍长;(12)腹鳍基部至末端的长度)、尾柄长;(13)臀鳍基部后端至尾鳍基部的水平距离)、尾柄高;(14)尾柄垂直最大的高度)、胸鳍长;(15)胸鳍几步至末端的长度)、胸鳍高;(16)胸鳍最大高度)、尾鳍长;(17)尾鳍基部至末端的长度)、尾鳍高;(18)尾鳍最大高度)、背鳍长;(19)第一鳍条至最后鳍条的水平距离)、背鳍高;(20)背鳍最大高度)、臀鳍长;(21)臀鳍基部至末端的长度)、臀鳍高;(22)臀鳍最大高度。1.3r聚类分析对138尾样本的22个体型数据进行主成分分析,通过降维思想,分析盖子红七彩神仙体型主要特征。为消除个体大小对参数值的影响,将躯干部量度除以体长、头部量度除以头长,转化为标准化性状,标准化性状共计21个(表2),进行R聚类分析。应用SPSS16.0进行独立样本T检验,检验雌雄群体间性状是否具有显著差异,并用逐步判别建立雌雄鉴别模型。2结果与分析2.1主成分的特征指标通过主成分分析后,得到表3。表3为各指标的负荷量和前5个主成分的贡献率,标注各主成分特征根、每个特征根对应的方差贡献率及累计方差贡献率。可以看出,前5个主成分累计贡献已达到84.266%,可舍去其余主成分。分析这5个主成分可见:主成分I贡献率为49.550%,全长、体长、体高、眼缘前高度、眼缘后高度、背鳍长6个指标负荷量均大于0.8,因此主要反映是体型大小和背鳍长度的特征。主成分II贡献率为11.538%,只有头宽的负荷量较大,因此主要反映的是头部宽度特征。主成分III的贡献率为9.648%,只有胸鳍长的负荷量较大,因此主要反映的是胸鳍长度的特征。主成分IV的贡献率为8.049%,只有背鳍高的负荷量较大,因此主要反映的是背鳍高度的特征。主成分V的贡献率为5.480%,只有腹鳍长的负荷量较大,因此主要反映的是腹鳍长度的特征。可见,红盖子七彩神仙的直接测量形态指标大致可归纳为体型大小和背鳍大小、头部宽度、胸鳍长度、背鳍高度和腹鳍长度5个方面。2.2仙人掌鱼鳞的标准化性状对139尾盖子红七彩神仙的21个标准性状所作的R聚类分析结果见图2。由图2可见,这些标准化后的相对形状可分为4大类。第I类主要为盖子红七彩神仙鱼鳍的标准化性状和头部大小,主要与主成分分析中第III、IV、V主成分相对应,反映了鱼鳍长度和宽度特征参数。第II类为尾柄长和吻长的标准化性状,与主成分分析中各主成分无对应。第III类为头宽、体宽、臀鳍长和眼径的标准化性状,与主成分分析中第II主成分相对应,反映了头部宽度的特征。第IV类主要为体高、头高、眼缘后高度和眼缘前高度的标准化性状,与主成分分析中第I主成分相对应,主要反映的是体型大小特征。2.3异质性检验结果两独立样本T-检验的基本思想,是两个独立样本各自接受相同的测量,检验某一测量在两样本之间是否有显著差异的存在。对21个标准化性状进行分别进行T-检验,已期在盖子红七彩神仙雌雄间找到存在显著差异的性状,为后边的逐步判别进行指标预选。T-检验结果见表4。以全长/体长为例分析T-检验结果。从表4可以看出,其F的相伴概率为0.614,大于显著性水平0.05,能拒绝方差相等的假设,可以认为在盖子红七彩神仙(SolidRed)雌雄之间,全长/体长这一参数方差无显著性差异;其T统计量的相伴概率为0.260,大于显著性水平0.05,不能拒绝T检验的零假设,也就是说在盖子红七彩神仙(SolidRed)雌雄之间,全长/体长这一参数平均值不存在显著差异。其余数值分析同理,在盖子红七彩神仙(SolidRed)雌雄之间,21个标准化性状平均值均无显著性差异。2.4不同性别模型的判别结果21个标准化性状的T检验结果,在盖子红七彩神仙(SolidRed)雌雄之间无显著性差异的参数,无需对参数进行重新组合,可直接以盖子红七彩神仙(SolidRed)的标准化性状作为候选参数进行逐步判别分析。根据各变量对模型的贡献大小,逐步剔除不相关变量,最终筛选出2个变量,即吻长/头长(X5)、背鳍高/体长(X19)。所建的判别模型方程为:利用所建立的判别函数,可对盖子红七彩神仙(SolidRed)的雌雄进行判别。对任何一个体,测得吻长/头长、背鳍高/体长带入以上两式,可算得F1和F2。若F1>F2,则该个体为雄性,否则为雌性。对107尾个体进行了回判,判别结果如表5。雄鱼中有14尾被错判,判别准确率为71.4%;雌鱼中有7尾被错判,判别准确率为87.7%,雌雄鱼综合判别准确率为80.2%,详见表5。用上述方法对第一次为2011年8月采样的32尾盖子红七彩神仙(SolidRed)个体进行雌雄鉴别,对比解剖性别,雄鱼中有4尾被错判,判别准确率为77.8%,而14尾雌鱼有1尾判别错误,判别准确率92.9%,雌雄鱼综合判别准确率为84.4%,详见表6。3对克氏原螯虾性别特征的观察研究七彩神仙是原产亚马逊流域的观赏鱼类。因此绚丽的颜色,奇特的体型,独特的繁殖特性,在全球范围内广为养殖。近年,国内外学者对七彩神仙进行了不同方面的研究,国外多集中在野生七彩神仙的遗传关系及遗传多样性、仔稚鱼消化道发育组织形态学研究、蛋白质营养需求、蛋白酶活性及亲鱼在哺育后代时体表粘液成分,而国内研究着手于七彩神仙繁殖技术探究、不同脂肪源和脂肪含量对七彩幼鱼的成活和生长的影响及七彩神仙同工酶和皮肤色素细胞观察及类胡萝卜素组分分析。对于七彩神仙养殖技术探究中,涉及了最适温度、pH、硬度等水化因子的研究。雌雄鉴别是鱼类生物学研究的重要内容,也是鱼类人工繁殖和增殖的关键技术之一。而七彩神仙的雌雄鉴别却一直是困扰生产和科研的一大问题,至今未得到有效的解决。鱼类性别鉴定的传统方法是通过对鱼的外形观察直接判别雌雄但许多鱼从外形上很难直接区别雌雄,这给科研和生产带来了困难。辛文婷等通过SRAP分析标记方法进行黄颡鱼雌雄鉴别。有报道称,挪威科学家通过向青鱼照射不同光谱的X光,通过其投射读差值来分辨雌雄。王斌于等通过超声波鉴定技术鉴定西伯利亚鲟的雌雄,2龄或龄检测准确率为92.0%~100%。日本科学家发明了一种鲇鱼雌雄分类设备,该投备每分钟能分拣选鱼80条以上,其速度是人工分拣的好几倍。对于一些鱼,如斑鳢,在非繁殖季节即可通过观察其腹面颜色、胸部有无黑斑及尾鳍黑斑数,即可进行雌雄辨别。大鲵可通过观察生殖孔来进行雌雄辨别。另外,淡水白鲳、黄鳝、甲鱼、罗氏沼虾、翘嘴鳜鱼均有通过外部形态观察来分别雌雄的报道。近年,很多研究者通过统计方法对水产经济动物进行雌雄鉴别。倪海儿通过测量鳓鱼14个体型指标,通过主成分分析和R聚类分析,找出与性别相关的体型参数,并建立性别判断模型。王元军等对大鳞副泥鳅体型特征进行了分析,经过多变量方差分析,表明雌雄个体形态整体差异不显著,即尽管雌雄个体形态具有差异,但其差异不具有统计学意义。倪海儿等对短吻舌鳎雌雄个体形状差异进行了研究,经Hotelling-T检验表明相对雌性短吻舌蝎,雄性短吻舌蹋是显著小型的。郭弘艺等首先对捕获于长江口的银色鳗的16个直接测量性状进行了分析,进一步分析筛选出雌雄群体间具有显著差异的性状,建立鳗雌雄判别方程,其方法与倪海儿等方法基本一致。王武等通过聚类分析和逐步判别,分别对4个地方种群绒螯蟹形态差异和绒螯蟹3个种群形态进行了比较。李晨虹等也通过聚类分析和进一步判别分析,建立了3个判别公式,以区分南方蟹和北方蟹和进一步区分长江蟹、黄河蟹、辽河蟹和瓯江蟹及珠江蟹、南流江蟹。虽然并没有涉及到雌雄蟹的性别判定,但其数据统计方法,是值得参考的。七彩神仙在生殖期,可根据其外露的生殖器来准确的判断其雌雄。但在非生殖期,其生殖器收缩,很难判断其雌雄,在实际生产中,常常根据其外形体征来判断非生殖期的七彩神仙的雌雄。但不同品系的人工改良品种,其判断依据并不完全相同,所以判断准确率并不是很高。本文的目的就是通过生物统计方法,对盖子红七彩神仙形态指标进行分析,并建立雌雄鉴别模型。通主成分分析是通过降维的思想,筛选尽量少的变量来尽量详细的描述主体信息。主成分结果表明,前5个主成分累积贡献率达到84.266%,可以较完整的描述盖子红七彩神仙的形体特征。通过对每一个主成分上参数的负载量分析,得到盖子红七彩神仙体型可归纳为体型大小和背鳍大小、头部宽度、胸鳍长度、背鳍高度和腹鳍长度5个方面,其中主要为鳍类特征,这与其他研究文献中主成分特征主要集中在形体参数有所不同。而R聚类分析,是根据变量之间相似性程度进行划分聚类,借以了解变量之间关系的亲属程度。在聚合的4类中,第一类与主成分分析中第III、IV、V主成分相对应,反映了鱼鳍长度和宽度特征参数;第II类为尾柄长和吻长的标准化性状,与主成分分析中各主成分无对应;第III类与主成分分析中第II主成分相对应,反映了头部宽度的特征;第IV类主要与主成分分析中第I主成分相对应,主要反映的是体型大小特征。R聚类分析结果与主成分分析各主成分互有穿插,通过2种统计方法,对盖子红七彩神仙形态指标进行了详尽的分析。通过T检验证明21个标准性状在雌雄间均差异不显著,否定了网络水族论坛上通过背鳍、头部、腹鳍长度等直观性状判断盖子红七彩神仙雌雄方法的可行性,表明通过单一性状对盖子红七彩神仙进行性别鉴别是不可取的。通过多种多元统计方法建立的雌雄判别模