嫰江雷氏七鳃鳗的形态性状对体质量的相关性及雌雄形态性状差异分析

马庆华 ，李军 ,3，徐磊 ，刘怀秀 ，刘欣 ，逄越 ，韩英伦 ，李庆伟

（1.辽宁师范大学生命科学学院，辽宁 大连 116081；2.辽宁师范大学七鳃鳗研究中心，辽宁 大连 116081；3.辽宁省淡水水产科学研究院，辽宁省水生动物病害防治重点实验室，辽宁 辽阳 111000）

七鳃鳗是现存最古老的无颌类脊椎动物之一，具有活化石之称[1]，在脊椎动物演化史上具有重要的地位[2]，是研究脊椎动物起源和发育的模式生物[3,4,5]。我国有七鳃鳗1属3种，其中雷氏七鳃鳗（Lampetra reissneri Dybowski，1869）隶属于圆口纲 Cyclostomata七鳃鳗目Petromyzoniformes七鳃鳗科Petromyzonidae，七鳃鳗属（Lampetra Gray，1851）。实现人工增养殖是模式动物所必备的条件之一，七鳃鳗亲鱼的选育是人工增养殖的重要内容和基础。

体质量是水产动物定向选育的重要指标之一，而体质量与形态性状存在直接或间接的关系。利用体质量和形态性状的相关性进行间接选育，分析形态性状对体质量的关系，量化相关性，能有效地提高育种效果[6]。在鱼类中，如小黄鱼Pseudosciaena polyactis[7]、花鲈 Lateolabrax maculatus[8]、半滑舌鳎Cynoglossus semilaevis[9]、银鲑 Oncorhynchus kisutch[10]；在节肢动物中，如日本沼虾Macrobrachium nipponense[11]、日本囊对虾 Marsupenaeus japnicus[12]、中国明对虾Fenneropenaeus chinensis[13]、凡纳对虾penaeus vannamei[14]，以及在软体动物中的毛蚶Scapharca subcrenata Lischke[15]、中国蛤蜊 Mactra chinensis Philipi[16]、合浦珠母贝 Pinctada fucata[17]、栉孔扇贝Chlamys farreri[18]等都存在形态性状与体质量性状间的相关关系。形态性状研究不仅为品种的选育提供评价指标，还为分类和品种的纯度[19]提供参考依据。许多水生动物雌雄个体形态性状存在明显的形态差异，如沙塘鳢Odontobutis potamophila[20]、大黄鱼Larimichthys crocea[21]、翘嘴鳜Siniperca chuatsi[22]等。分析雌雄群体形态性状对体质量的影响，即对选育中雌雄鉴别具有应用价值，也对动物形态性状研究提供参考。

本研究应用相关分析、通径分析和回归分析方法研究雷氏七鳃鳗的形态性状对体质量的相关性，确定影响七鳃鳗体质量的主要形态性状及雌雄个体间形态性状差异，建立体质量和主要形态性状的多元回归方程，以期为雷氏七鳃鳗的选育和形态学研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

2017年4月在嫩江采捕雷氏七鳃鳗成体313尾，用于群体形态性状与体质量的分析；根据第二性征辨别雄性和雌性，选取182尾雄鱼、131尾雌鱼，用于雌雄群体形态性状与体质量的分析。

1.2 方法

参照解玉浩等[23]和Renaud[24]方法，测量雷氏七鳃鳗各形态性状：全长（X1）、尾长（X2）、头长（X3）、吻长（X4）、口长（X5）、眼径（X6）、眼后头长（X7）、背鳍前长（X8）、鳃长（X9）、眼鳃间距（X10）和泄殖孔长（X11）11项形态性状指标，精确到0.1cm（图1）；将表面水分擦干后，用电子天平称量体质量（精确到0.01g）。测量前使用1mg/L MS-222麻醉七鳃鳗，测量后将七鳃鳗放回养殖箱中。

1.3 数据分析

运用Excel 2007对雷氏七鳃鳗的形态性状进行描述统计分析，计算表型参数和偏度值；运用Kolmogorov-Smirnov方法检验雷氏七鳃鳗体质量的正态分布，选择服从正态分布的形态性状进行表型相关分析，在表型相关分析基础上，剖析各性状分别对体质量的直接和间接影响，求得决定系数；运用SPSS 19.0软件进行逐步多元线性分析，使用偏回归系数检验剔除不显著的性状，建立主要形态性状对体质量的多元回归方程。

图1 雷氏七鳃鳗雄性（A）和雌性（B）形态性状指标Fig.1 Morphological character indices of adult Asiatic brook lamprey Lampetra reissneri（A,male and B,female）,showing various body measurements

用通径系数（Py,x）表示相关变量因果关系的统计量，是标准化的回归数，也称作通径权重。

相关系数（R2）是反映两个变量之间相关程度的统计指标，相关系数采用积差方法计算，以两个变量与各自平均值的离差为基础，用两个离差相乘来反映两个变量之间的相关程度。

文中所用的计算公式如下：

Person相关系数

通径系数和决定系数

2 结果与分析

2.1 数量性状的表型参数

测量雷氏七鳃鳗整个群体及雄、雌性群体的体质量和形态性状，计算表型参数。由表1可知，全部群体、雄性和雌性群体的偏度均接近0。在体质量和形态性状的变异系数中，体质量的变异系数最大，其中全部群体体质量的变异系数为17.19%，雄性的变异系数为15.12%，雌性的变异系数为18.67%。

2.2 体质量的正态性检验

Kolmogorov-Smirnov卡方检验表明，雷氏七鳃鳗整个群体及雄、雌性群体体质量显著水平分别为0.121＞0.05（图 2-A）、0.261＞0.05（图 2-B）和0.316＞0.05（图2-C），表明雷氏七鳃鳗整个群体及雄、雌性群体的体质量总体分布无显著差异，服从正态分布，可以进行回归分析。

图2 雷氏七鳃鳗体质量正态分布Fig.2 Normal distribution of body weight in Asiatic brook lamprey Lampetra reissneri

表1 雷氏七鳃鳗形态性状表型参数Tab.1 Phenotypic parameters of various traits for Asiatic brook lamprey Lampetra reissneri

2.3 数量性状间的相关系数

雷氏七鳃鳗整个群体及雄性群体和雌性群体各性状间的表型相关系数见表2。全部群体中体质量与其各形态性状呈正相关，且均达到极显著水平（P＜0.01），说明全部群体的体质量与其各个形态性状间呈强相关，各个形态性状与体质量的相关系数从小到大依次为:眼径、泄殖孔长、口长、吻长、眼鳃间距、头长、鳃长、尾长、眼后头长、背鳍前长和全长。其余各形态性状间呈正相关（P＜0.05），吻长和口长的相关系数最大，为 0.997（P＜0.01）；眼径和眼鳃间距的相关系数最小，为 0.083（P＜0.05）。

雷氏七鳃鳗雄性群体的体质量与全长、尾长、头长、吻长、口长、眼后头长、背鳍前长、鳃长、眼鳃间距和泄殖孔长呈正相关（P＜0.01），说明呈强相关，各形态性状与体质量的相关系数从小到大依次为：眼径、泄殖孔长、口长、吻长、眼鳃间距、鳃长、尾长、眼后头长、头长、背鳍前长和全长。其余各形态性状间，全长、尾长、背鳍前长和泄殖孔长与眼径无相关性（P＞0.05），其他各形态性状呈正相关（P＜0.05）：吻长和口长的相关系数最大，为 0.999（P＜0.01）；眼径和尾长的相关系数最小，为0.060（P＞0.05）。

雷氏七鳃鳗雌性群体的体质量与其各形态性状呈正相关，且均已达到极显著水平（P＜0.01），说明呈现强相关，各形态性状与体质量的相关系数从小到大依次为：眼径、泄殖孔长、口长、吻长、眼鳃间距、头长、鳃长、眼后头长、尾长、背鳍前长和全长。其余各形态性状间，吻长和泄殖孔长、眼径和眼鳃间距以及眼鳃间距和泄殖孔长无相关性（P＞0.05），其他各形态性状呈正相关（P＜0.05），其中吻长和口长的相关系数最大，为 0.995（P＜0.01）；眼径和眼鳃间距的相关系数最小，为 0.019（P＞0.05）。

表2 雷氏七鳃鳗体质量和各形态性状间的相关系数Tab.2 The correlation coefficients between body weight and morphometric traits in Asiatic brook lamprey Lampetra reissneri

2.4 全长、头长和泄殖孔长对体质量的通径系数

雷氏七鳃鳗整个群体及雄、雌群体的形态性状与体质量的通径分析结果见表3。经偏回归系数检验，整个群体的全长、头长和泄殖孔长与体质量呈极显著水平，均与体质量呈正相关，保留全长、头长和泄殖孔长这3个变量；雄性群体的全长和泄殖孔长与体质量的关系呈极显著水平，均与体质量呈正相关，保留全长和泄殖孔长这2个变量；雌性群体的全长和头长与体质量的关系呈极显著水平，均与体质量呈正相关，保留全长和头长这2个变量。

通径分析表明，在各个形态性状和体质量的直接作用中，雷氏七鳃鳗整个群体的全长对体质量的直接影响最大，其次为头长，泄殖孔长对体质量的直接作用最小；雄性群体的全长对体质量的影响最大，其次为泄殖孔长；雌性群体的全长对体质量的影响最大，其次为头长。在各个形态性状与体质量的间接作用中，整个群体的头长对体质量的变化影响最大，其次为泄殖孔长，全长对体质量的间接作用最小；雄性群体的泄殖孔长对体质量的间接影响大于全长；雌性群体的头长对体质量的间接影响大于全长。整个群体的全长对体质量的直接作用大于间接作用，而头长和泄殖孔长对体质量的间接作用大于直接作用；雄性群体的全长对体质量的直接作用大于间接作用，而泄殖孔长对体质量的间接作用大于直接作用；雌性群体的全长对体质量的直接作用大于间接作用，而头长对体质量的间接作用大于直接作用。

2.5 全长、头长和泄殖孔长对体质量的决定程度分析

雷氏七鳃鳗整个群体及雄、雌性群体的全长、头长和泄殖孔长对体质量的决定程度分析结果见表4。由表4可知，整个群体以及雄、雌性群体的形态性状单独决定系数和两两共同决定系数的总和分别为0.8662、0.8544和0.8788。整个群体各形态性状对体质量的决定系数由大到小为：全长＞头长＞泄殖孔长；雄性群体各形态性状对体质量的决定系数为：全长＞泄殖孔长；雌性群体各形态性状对体质量的决定系数为：全长＞头长。分析整个群体及雄、雌性群体各个形态性状对体质量的决定系数发现，整个群体的全长对体质量的决定系数最大，为0.6512；与雷氏七鳃鳗整个群体相同，雄、雌性群体的全长对体质量的决定系数最大，分别为0.8154、0.6288。在两个形态性状对体质量的决定作用中，整个群体的全长和头长对体质量的决定系数最大，为0.1609；雄性群体的全长和泄殖孔长对体质量的决定系数为0.0344；雌性群体的全长和头长对体质量的决定系数为0.2069。

表3 雷氏七鳃鳗性状对体质量的作用Tab.3 The effects of morphometric traits on body weight of Asiatic brook lamprey Lampetra reissneri

表4 雷氏七鳃鳗形态性状对体质量的决定系数Tab.4 The determinant coefficients of morphometric traits on body weight in Asiatic brook lamprey Lampetra reissneri

2.6 复相关分析和回归分析

雷氏七鳃鳗复相关分析和回归分析结果见表5和表6。结果表明，整个群体的全长、头长、泄殖孔长对体质量的复相关系数为0.930，相关指数为0.865，校正相关系数为0.864，误差概率为0.010，达到显著水平（P＜0.05），说明全长、头长、泄殖孔长是影响整个群体体质量的主要形态性状；雄性群体的全长和泄殖孔长对体质量的复相关系数为0.924，相关指数为0.854，校正相关系数为0.853，误差概率为 0.023，达到显著水平（P＜0.05），说明全长和泄殖孔长是影响雄性群体体质量的主要形态性状；雌性群体的全长和头长对体质量的复相关系数为0.937，相关指数为0.878，校正相关系数为0.876，误差概率为 0.000，达到极显著水平（P＜0.01），说明全长和泄殖孔长是影响雌性群体体质量的主要形态性状。

依据自变量对体质量的贡献率以及标准偏回归系数的显著性分析，通过逐步多元回归分析，整个群体的尾长、吻长、口长、眼径、背鳍前长、眼后头长、鳃长和眼鳃间距等8个性状对体质量的偏回归系数不显著，逐步剔除上述8个相关系数较小的性状；雄性群体的尾长、吻长、口长、眼径、背鳍前长、眼后头长、鳃长、眼鳃间距和头长等9个性状对体质量的偏回归系数不显著，逐步剔除上述9个相关系数较小的性状；雌性群体的尾长、吻长、口长、眼径、背鳍前长、眼后头长、鳃长、眼鳃间距和泄殖孔长等9个性状对体质量的偏回归系数不显著，逐步剔除上述9个相关系数较小的性状，结果见表5和表6。

表5 雷氏七鳃鳗主要形态性状与体质量的复相关分析Tab.5 The multiple-correlation coefficients of morphometric traits on body weight in Asiatic brook lamprey Lampetra reissneri

表6 多元回归方程的方差分析表Tab.6 Variance analysis of multiple regression equations

2.7 建立形态性状对体质量的多元回归方程

雷氏七鳃鳗整个群体的各个形态性状与体质量的相关系数差异均已达到极显著水平，应用通径分析和逐步分析，剔除性状中与体质量相关性不显著的形态性状（包括尾长、吻长、口长、眼径、背鳍前长、眼后头长、鳃长和眼鳃间距），保留呈显著水平的性状（全长、头长和泄殖孔长），确定以全长、头长和泄殖孔长为自变量，体质量为因变量，建立多元回归方程：Y=0.804X1+0.808X3+1.905X11-9.176。

应用通径分析和逐步分析，剔除雷氏七鳃鳗雄性群体各个性状中与体质量相关性不显著的形态性状（包括尾长、吻长、口长、眼径、背鳍前长、眼后头长、鳃长、眼鳃间距和头长），保留呈显著水平的性状（全长和泄殖孔长），确定以全长和泄殖孔长为自变量，体质量为因变量，建立多元回归方程：Y=0.837X1+2.13X11-7.308。

应用通径分析和逐步分析，剔除雷氏七鳃鳗雌性群体各个性状中与体质量相关性不显著的形态性状（包括尾长、吻长、口长、眼径、背鳍前长、眼后头长、鳃长、眼鳃间距和泄殖孔长），保留呈显著水平的性状（全长和头长），确定以全长和头长为自变量，体质量为因变量，建立多元回归方程：Y=0.838X1+1.21X3-10.298。

经多元回归关系和偏回归系数的显著性检验（表7），3个雷氏七鳃鳗群体的回归常数和标准偏回归系数均已达到极显著水平（P＜0.01）。经共线性诊断分析，当变量的方差膨胀因子小于10时，则说明各变量之间存在共线性的可能性很小，雷氏七鳃鳗整个群体的回归方程的全长、头长和泄殖孔长的方差膨胀因子分别为1.994、1.999和1.088；雄性群体的回归方程的全长和泄殖孔长的方差膨胀因子分别为1.085和1.085；雌性群体的回归方程的全长和泄殖孔长的方差膨胀因子分别为1.745和1.745。经回归预测，估计值与实际值差异不显著。

表7 偏回归系数和回归常数的显著检验表Tab.7 The significant Test of partial regressions and constants

3 讨论

3.1 雷氏七鳃鳗的整个群体形态性状对体质量的变异系数、相关分析和通径分析

变异系数受平均值和标准差的影响，能反映数据的离散程度。对雷氏七鳃鳗整个群体的形态性状的描述统计分析得出，雷氏七鳃鳗整个群体的体质量变异系数小于日本七鳃鳗Lampetra japonica和东北七鳃鳗Lampetra morii[25]，这说明雷氏七鳃鳗的体质量变化范围小于后二者，选择潜力也较小。相关分析能揭示各个形态性状之间关系强弱的程度。通过各形态性状对体质量的相关性分析可知，全长是影响雷氏七鳃鳗体质量最主要的形态性状，而眼径的影响最小，这与东北七鳃鳗和日本七鳃鳗相同。通径系数反映该形态性状对体质量直接影响的程度。通径分析结果表明，雷氏七鳃鳗整个群体的全长、头长和泄殖孔长对其体质量均有直接影响。与雷氏七鳃鳗相同[25]，全长和头长对东北七鳃鳗体质量也有直接影响；而日本七鳃鳗全长对体质量有直接影响[25]。进一步分析表明，全长对雷氏七鳃鳗整个群体的决定系数和体质量的影响大于东北七鳃鳗和日本七鳃鳗。

3.2 影响雷氏七鳃鳗整个群体体质量的主要形态性状的确定

当各自变量对因变量的多元回归方程中的决定系数R2≥0.85时，表明找到了影响因变量的自变量。本研究结果表明，雷氏七鳃鳗整个群体的决定系数为0.865，表明全长、头长和泄殖孔长是影响雷氏七鳃鳗整个群体体质量的重要性状。李军等[25]用相关分析、通径分析和回归分析方法，研究东北七鳃鳗和日本七鳃鳗各形态性状与体质量的关系，发现全长、头长、眼径和眼后头长是影响东北七鳃鳗的体质量的主要形态形状，全长、吻长和眼后头长是影响日本七鳃鳗体质量的主要形态性状。本研究中，全长是影响3种七鳃鳗体质量的重要形态性状。泥鳅Misgurnus anguillicaudatus与七鳃鳗的体型相似，呈长筒圆形，尾部侧扁[26]。张樊苗等[27]研究了一龄大鳞副泥鳅Paramisgurnus dabryanus形态性状对体质量的影响，结果表明，体长和体厚是影响大鳞副泥鳅体质量的两个指标。王磊等[28]研究了四月龄的泥鳅形态性状对体质量的影响，结果表明，全长和头长是影响其体质量最重要的两个指标。形态性状对体质量的影响可能与动物的体型有关，体型呈长圆筒状，体长越长，几何空间越大，则越有利于储存脂肪等营养物质的累积[29]，提高生存率。

3.3 雷氏七鳃鳗雌雄个体的形态比较

许多种鱼类的雌雄性个体间的体质量和形态特征存在着一定的差异。根据雌雄生长速度可大致分为3类：第一类雄性生长快于雌性[30]；第二类雌性生长快于雄性[21]；第三类雌雄间不存在明显的快慢差异。通过对比雷氏七鳃鳗雌、雄个体的表型参数，发现雌、雄个体的体质量和全长的均值差异分别为0.35g和2.6mm，差异不显著，说明雌雄个体间生长速度不存在显著差异。这一结果与大鳞副泥鳅雌雄间生长关系相似[31]。对雌雄群体变异系数的分析发现，雌鱼的变异系数大于雄鱼，差值为3.15%，说明雷氏七鳃鳗雄性个体的体型比雌性个体更加整齐，变异范围更小。

雷氏七鳃鳗雌雄群体各形态性状对体质量的影响中，全长和泄殖孔长是影响雄性群体体质量的主要形态性状，而全长和头长是影响雌性群体体质量的主要形态性状，其可能原因是在生殖期，雷氏七鳃鳗雌雄个体第二性征上有一定的差异[32]。