程先友，李勝忠*，馬　壯，侯玉軍（.新疆賽湖漁業(yè)科技開發(fā)有限公司，新疆　博樂　833400；.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院；3.新疆水產(chǎn)科學(xué)研究所）

凹目白鮭繁殖力的主成分分析*

程先友1，3，李勝忠2*，馬壯1，侯玉軍1
（1.新疆賽湖漁業(yè)科技開發(fā)有限公司，新疆博樂833400；2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院；3.新疆水產(chǎn)科學(xué)研究所）

為了綜合評(píng)價(jià)凹目白鮭繁殖力，本研究將體長(zhǎng)、體重、卵巢重、成熟系數(shù)、絕對(duì)懷卵量和相對(duì)懷卵量6項(xiàng)與凹目白鮭繁殖力密切相關(guān)的指標(biāo)綜合成一個(gè)新指標(biāo)，應(yīng)用主成分分析法對(duì)凹目白鮭的繁殖力進(jìn)行了分析。試驗(yàn)結(jié)果表明：（1）第一主成分的貢獻(xiàn)率達(dá)到91.980％，反映出了凹目白鮭6項(xiàng)繁殖力指標(biāo)的絕大部分信息；（2）主成分的散點(diǎn)圖顯示，可以將10個(gè)凹目白鮭個(gè)體的繁殖力分為3類：第一類的繁殖力最高，第三類的的繁殖力最低；（3）第一主成分的排序圖結(jié)果顯示，凹目白鮭樣本的繁殖力分為3個(gè)群體：編號(hào)4、6、8為最強(qiáng)繁殖力組，繁殖力最高；編號(hào)3、5、9、10為中等，編號(hào)1、2、7為最弱組，繁殖力最低。本研究結(jié)果顯示，卵巢重與絕對(duì)懷卵量在綜合評(píng)定凹目白鮭繁殖力方面的作用最大，體重與相對(duì)懷卵量其次，體長(zhǎng)與成熟系數(shù)的作用最低。

凹目白鮭；繁殖力；主成分分析

凹目白鮭 （Coregonusautumnali）屬鮭形目、鮭科、白鮭屬，為冷水性魚類。原分布于俄羅斯北冰洋地帶，除鄂畢河以外，西從梅津河?xùn)|至恰翁灣流域、新地島和科爾古耶夫島有分布，為遷徙性溯河產(chǎn)卵魚類［1］。凹目白鮭體長(zhǎng)形、稍側(cè)扁；眼大，側(cè)上位；口裂狹窄，后緣達(dá)眼前緣下方；背吻距大。背鰭起點(diǎn)稍前于腹鰭起點(diǎn)；腹鰭與臀鰭后部相對(duì)；尾鰭深叉形，上下葉等長(zhǎng)。體被圓鱗，側(cè)線完全，位體側(cè)中部偏上。體背青灰色，腹部白色。腹腔膜銀白色，鰾1室［1-2］。

凹目白鮭是高山冷水性湖泊立體增養(yǎng)殖的較好品種，較高白鮭體形好，肉質(zhì)更緊密，適于餐飲業(yè)使用［3］，其肌肉含有豐富全面的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸含量高于常規(guī)養(yǎng)殖魚類，氨基酸種類齊全，其中，必需氨基酸占相當(dāng)大的比例，遠(yuǎn)高于目前所報(bào)道的常規(guī)魚類的必需氨基酸含量，因此具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值；另外，凹目白鮭肌肉中鮮味氨基酸含量也較高，肉質(zhì)鮮美，口感好。相對(duì)凹目白鮭肌肉營(yíng)養(yǎng)來說，凹目白鮭卵的蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高，其含量為24.48％。因營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高，其本身就有較大的推廣價(jià)值［4］，市場(chǎng)前景較好。

魚類的繁殖力是判斷魚類種群繁衍和生存能力的重要指標(biāo)之一，與體重、體長(zhǎng)、性成熟系數(shù)、絕對(duì)懷卵量、相對(duì)懷卵量等指標(biāo)有著密不可分的聯(lián)系。若要評(píng)估魚類的繁殖力，就應(yīng)當(dāng)對(duì)以上指標(biāo)進(jìn)行綜合考慮［5］。運(yùn)用主成分分析、判別函數(shù)分析、單變量方差分析、聚類分析等方法對(duì)魚類的可量性狀、可數(shù)性狀和框架結(jié)構(gòu)等表型數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，一直是國(guó)內(nèi)外魚類研究的主要方法之一［6-8］。

本文以凹目白鮭為材料，通過用主成分分析的方法，將這些指標(biāo)綜合成一個(gè)新的評(píng)定指標(biāo)，并用該指標(biāo)對(duì)10個(gè)樣本的繁殖力進(jìn)行排序，旨在探索用多元化統(tǒng)計(jì)法客觀的評(píng)價(jià)魚類繁殖力，為以后凹目白鮭的繁殖提供理論參考。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)所需的凹目白鮭由新疆溫泉縣冷水魚繁育中心提供，共10條。

1.2凹目白鮭繁殖力指標(biāo)的測(cè)定

對(duì)選取的凹目白鮭的體重、體長(zhǎng)、卵巢重、性成熟系數(shù)、絕對(duì)懷卵量和相對(duì)懷卵量6項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定（見表1）。用直尺測(cè)量凹目白鮭的體長(zhǎng)，用電子秤稱量凹目白鮭的體重、卵巢重。數(shù)出100粒卵，用電子天平稱重，從而得出每粒凹目白鮭卵的重量。在得到體長(zhǎng)、體重、卵巢重和每粒卵重的數(shù)據(jù)后，代入計(jì)算公式中，再用主成分分析法進(jìn)行分析。公式如下：

成熟系數(shù)（％）=性腺重/魚體重×100％（1）

絕對(duì)懷卵量（粒）=性腺重×（樣品卵重量/樣品卵數(shù)量）（2）

相對(duì)懷卵量（粒/g）=絕對(duì)懷卵量/魚體重（3）

1.3數(shù)據(jù)處理方法

采用SPSS20.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，運(yùn)用主成分分析方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2　結(jié)果與分析

2.1凹目白鮭繁殖力指標(biāo)測(cè)定結(jié)果

試驗(yàn)共解剖凹目白鮭10條，解剖結(jié)果表明，凹目白鮭的卵巢重范圍在280.91～691.09 g，平均值為（486.00±205.09）g；成熟系數(shù)的范圍為 21.58％～32.76％，平均值為（27.17±5.59）％；絕對(duì)懷卵量的范圍為43 034.19～115 491.21粒，平均值為（79 262.70 ±36 228.51）粒；相對(duì)懷卵量的范圍為33.93～54.31 粒/g，平均值為（44.12±10.19）粒/g，見表1。

表1　凹目白鮭繁殖力指標(biāo)測(cè)定結(jié)果（n=10）

2.2凹目白鮭繁殖力主成分分析結(jié)果

凹目白鮭繁殖力主成分分析結(jié)果顯示，樣本主成分1～6號(hào)的貢獻(xiàn)率依次為91.980％、3.518％、2.830％、1.635％、0.030％和0.007％。其中，主成分1 和2號(hào)的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到95.5％（見表2）。

表2　凹目白鮭繁殖力主成分分析的特征根及貢獻(xiàn)率

表3　凹目白鮭繁殖力主成分的矩陣

表4　凹目白鮭繁殖力指標(biāo)在第一主成分上的特征向量及負(fù)荷量

凹目白鮭繁殖力指標(biāo)的主成分分析結(jié)果顯示，在第一主成分上，體重、體長(zhǎng)卵巢重、性成熟系數(shù)、絕對(duì)懷卵量、相對(duì)懷卵量6項(xiàng)指標(biāo)的矩陣值和負(fù)荷量均在0.9以上，達(dá)到了較高的水平，說明這些指標(biāo)在判斷凹目白鮭繁殖力大小時(shí)都發(fā)揮了很大的作用，其中卵巢重與絕對(duì)懷卵量的作用最大，體重與相對(duì)懷卵量其次，體長(zhǎng)與成熟系數(shù)的作用最低（見表3、4）。

2.3凹目白鮭繁殖力第一主成分、第二主成分和散點(diǎn)圖的分析結(jié)果

圖1　凹目白鮭繁殖力散點(diǎn)圖

通過計(jì)算得出的第一主成分值與第二主成分值，以第一主成分值為橫坐標(biāo)，第二主成分值為縱坐標(biāo)，作出二維的散點(diǎn)圖（圖1），用各種不同的圖形表示各個(gè)樣本數(shù)據(jù)，可以直觀明確的看出10個(gè)樣本繁殖力的情況。越靠右上的繁殖力得分越高，繁殖力也越強(qiáng)，越靠左上的繁殖力得分越低，繁殖力就越弱。則可以將10個(gè)凹目白鮭個(gè)體的繁殖能力分為3類：編號(hào)4、6和8的繁殖力最強(qiáng)，編號(hào)1、2和7的繁殖力最弱。編號(hào)3、5、9和10的繁殖力介于兩者之間。

2.4凹目白鮭繁殖力第一主成分和排序圖的分析結(jié)果

樣本繁殖力的得分值越大，表明樣本的繁殖力越強(qiáng)，樣本繁殖力得分值越小，則樣本的繁殖力則越弱。凹目白鮭繁殖力的第一主成分得分值結(jié)果顯示，樣本主成分1～10號(hào)分別為-2.62、-3.09、-0.36、3.29、0.38、2.48、-2.16、2.73、0.38、-1.02，其中，4號(hào)樣本得分值最大，繁殖力也最強(qiáng)；2號(hào)樣本得分值最小，繁殖力也最弱；其他樣本介于二者之間。圖2中，4號(hào)樣本在X軸的最右邊，可知在X軸上，樣本越靠右，其繁殖力就最強(qiáng)，樣本越靠左，其繁殖力越弱。另外，從第一主成分的得分值與排序圖可以看出，10個(gè)凹目白鮭個(gè)體的繁殖力可以分成3個(gè)群體：編號(hào)4、6、8為最強(qiáng)繁殖力組，編號(hào)3、5、9、10為中等，編號(hào)1、2、7為繁殖力最弱組。

圖2　凹目白鮭繁殖力的第一主成分排序

3　討論與小結(jié)

3.1主成分分析法

使用主成分分析法是一種將原來多個(gè)彼此相關(guān)的指標(biāo)轉(zhuǎn)換為新的、個(gè)數(shù)較少且互相獨(dú)立或不相關(guān)的綜合指標(biāo)的方法，可以化繁為簡(jiǎn)，且不損失或很少損失原有信息，將多個(gè)形態(tài)比例性狀綜合成少數(shù)幾個(gè)因子，從而得出不同群體的差異大小，并可根據(jù)不同群體的主成分值找出各群體在各主成分值上差異較大的參數(shù)。本文研究采用了主成分分析法，用量化的方式評(píng)價(jià)了凹目白鮭繁殖力，結(jié)果直觀明確。

3.2關(guān)于凹目白鮭繁殖力主成分分析的結(jié)果

凹目白鮭繁殖力的主成分分析結(jié)果表明，繁殖力的大小與體型的關(guān)系并不是非常密切，但是基本上是隨著體型的增大而增大。通過主成分分析總方差的結(jié)果顯示我們的第一主成分已達(dá)到70％，能合適的運(yùn)用到下個(gè)計(jì)算及表格中，通過主成分分析得到的特征根、貢獻(xiàn)率、累積貢獻(xiàn)率可知，第一主成分的貢獻(xiàn)率已經(jīng)達(dá)到了91.980％，能夠反映出大部分信息，所以取第一主成分即可研究。

通過主成分分析得到了凹目白鮭繁殖力主成分的矩陣，可以得出第一主成分值跟第二主成分值，也得出了第一主成分上的特征向量及負(fù)荷量值。并以第一主成分跟第二主成分做出二維散點(diǎn)圖，用各種圖形表示各個(gè)樣本，旨在為了能更清楚的看出每個(gè)數(shù)據(jù)的分布位置與情況，越往右上角的樣本繁殖力越強(qiáng)，越往左上角的樣本繁殖力越弱。再用第一主成分的得分值做出一維一軸圖，通過每個(gè)數(shù)據(jù)在數(shù)軸的位置，清楚地得出各個(gè)樣本的繁殖力情況。靠近右邊的樣本繁殖力最強(qiáng)，靠近左邊的繁殖力最弱。通過二維散點(diǎn)圖可以看出4號(hào)樣本在軸最右側(cè)，說明繁殖力最強(qiáng)，2號(hào)樣本在軸的最左側(cè)說明繁殖力最弱，其他樣本介于它們之間。

3.3小結(jié)

本研究結(jié)果顯示，凹目白鮭繁殖力主成分分析的第一主成分貢獻(xiàn)率就達(dá)到91.980％，可以很好的反映出6項(xiàng)繁殖力指標(biāo)的絕大部分信息，因此，可以使用第一主成分作為一個(gè)綜合指標(biāo)來評(píng)價(jià)凹目白鮭繁殖力。在第一主成分上，體重、體長(zhǎng)、卵巢重、性成熟系數(shù)、絕對(duì)懷卵量、相對(duì)懷卵量6項(xiàng)指標(biāo)的矩陣值和負(fù)荷量均在0.9以上，達(dá)到了較高的水平，說明這些指標(biāo)在判斷凹目白鮭繁殖力大小時(shí)都發(fā)揮了很大的作用，其中卵巢重與絕對(duì)懷卵量的作用最大，體重與相對(duì)懷卵量其次，體長(zhǎng)與成熟系數(shù)的作用最低。

凹目白鮭移植到賽里木湖雖然已獲得成功，但是在人工繁殖方面還存在著受精率低、孵化率低等一系列技術(shù)難題。因此，準(zhǔn)確掌握和評(píng)價(jià)凹目白鮭繁殖力的高低，對(duì)于凹目白鮭的人工繁殖工作具有重要的指導(dǎo)意義。

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2016—08—11

新疆鮭鱒魚工程技術(shù)研究中心組建項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：201407。

李勝忠（1964-），男，副教授，碩士，從事水產(chǎn)動(dòng)物增養(yǎng)殖與繁殖生理學(xué)研究。E-mail：xndlisheng zhong@sina.cn。