王從剛，譚虹雨，張 曼，2*，高 峰，武 琳，汪開(kāi)成，陳秀荔

(1.廣西大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530004；2.廣西大學(xué)海洋學(xué)院，廣西 南寧 530004；3.廣西水產(chǎn)科學(xué)研究院，廣西 南寧 530021)

卷口魚(yú)(Ptychidiojordani)俗稱(chēng)嘉魚(yú)、老鼠魚(yú)，隸屬于鯉形目(Cypriniformes)、鯉科(Cyprinidae)、卷口魚(yú)屬(Ptychidio)，因肉質(zhì)嫩滑鮮美，被譽(yù)為西江四大名魚(yú)之一[1]。廣西境內(nèi)西江干流是卷口魚(yú)的主要分布區(qū)域，其流域面積廣，水文環(huán)境復(fù)雜多變，梯級(jí)水利水電工程建設(shè)眾多，包括紅水河(上游)、黔江和潯江(中游)、梧州及以下的西江(下游)等江段[2-3]。受過(guò)度捕撈、棲息地退縮和水環(huán)境惡化等因素影響，卷口魚(yú)野生資源量銳減，已于2016年被《中國(guó)脊椎動(dòng)物紅色名錄》列為極危物種[4-6]，因此亟待開(kāi)展卷口魚(yú)資源養(yǎng)護(hù)和管理工作。形態(tài)特征是魚(yú)類(lèi)鑒別和分類(lèi)的基礎(chǔ)依據(jù)，也是魚(yú)類(lèi)種質(zhì)資源科學(xué)評(píng)估和有效管理的重要工具。受地理分布和棲息環(huán)境等因素的影響，魚(yú)類(lèi)不同群體往往在形態(tài)上產(chǎn)生穩(wěn)定變異，這是對(duì)長(zhǎng)期隔離和局域生境條件選擇性適應(yīng)的結(jié)果[7-8]。卷口魚(yú)為營(yíng)底棲生活的定居性魚(yú)類(lèi)，張化浩等[9]指出此類(lèi)魚(yú)棲息地相對(duì)固定，擴(kuò)散能力差，群體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且群體間基因交流較少，不同地理群體間容易產(chǎn)生形態(tài)差異。因此，系統(tǒng)開(kāi)展廣西西江干流不同生境條件下卷口魚(yú)的形態(tài)分化研究對(duì)其種質(zhì)資源評(píng)價(jià)、保護(hù)管理及可持續(xù)利用具有重要意義。

近年來(lái)，針對(duì)定居性魚(yú)類(lèi)不同地理群體的形態(tài)差異已有不少研究成果。張化浩等[9]運(yùn)用判別分析、聚類(lèi)分析和幾何形態(tài)分析研究了鄱陽(yáng)湖流域蒙古鲌(Cultermongolicus)5個(gè)野生群體的形態(tài)差異，結(jié)果表明各地理群體的形態(tài)差異主要體現(xiàn)在頭部、軀干部、背部和腹部區(qū)域，可能與其生活的水體環(huán)境差異有關(guān)；肖慧[10]探討了江西境內(nèi)9個(gè)野生黃顙魚(yú)(Pelteobagrusfulvidraco)群體間的形態(tài)分化，認(rèn)為其獨(dú)特的生活習(xí)性以及所處的水域環(huán)境是造成不同群體間頭部與尾部縱向形態(tài)差異的原因；向文殿等[11]對(duì)太湖、洪澤湖和南四湖3個(gè)湖鱭(Coiliaectenes)群體進(jìn)行了多變量形態(tài)度量學(xué)分析，通過(guò)主成分分析和聚類(lèi)分析發(fā)現(xiàn)太湖群體的趨異程度最大，在形態(tài)上已有一定程度的分化，推測(cè)與其棲息地自然環(huán)境、生態(tài)習(xí)性和地理隔離有關(guān)。

目前對(duì)于卷口魚(yú)的研究主要集中于人工繁殖[1]、基礎(chǔ)生物學(xué)[12]和遺傳學(xué)[13]等方面，但有關(guān)卷口魚(yú)不同地理群體的形態(tài)分化，僅有趙建等[14]對(duì)柳州(柳江)、桂平(潯江)和郁南(西江)三地卷口魚(yú)的比較分析，研究發(fā)現(xiàn)各江段卷口魚(yú)形態(tài)差異明顯，其中潯江與西江段至少存在兩個(gè)群體，與杜合軍等[15]的研究結(jié)果基本一致。本研究以廣西西江干流天峨、東蘭、大化、都安、合山、武宣、桂平、平南和梧州共9個(gè)地理群體的卷口魚(yú)為研究對(duì)象，采樣分布范圍廣且各河段局域生境差異較大，基于此推測(cè)廣西西江干流沿線各群體的卷口魚(yú)可能也具有較高的形態(tài)多樣性。為進(jìn)一步了解卷口魚(yú)的形態(tài)差異，并對(duì)不同江段的卷口魚(yú)進(jìn)行種群鑒定，本研究通過(guò)傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)和框架分析法，系統(tǒng)探究了不同地理區(qū)域卷口魚(yú)的形態(tài)分化，以期為廣西西江干流卷口魚(yú)種群鑒別、種質(zhì)資源保護(hù)與合理利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用卷口魚(yú)樣本分別于2018年8月至12月間，采自廣西西江干流的紅水河(天峨、東蘭、大化、都安和合山)、黔江(武宣)、潯江(桂平和平南)和西江(梧州)。各采樣點(diǎn)坐標(biāo)及采集樣本信息如圖1和表1所示，以拼音首字母表示各采樣點(diǎn)名稱(chēng)(例如：天峨以TE表示)。

1.2 形態(tài)測(cè)量

形態(tài)數(shù)據(jù)包括可量性狀和框架性狀，用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)量(上海賽一量具有限公司，精確到0.01 mm)。其中，可量性狀包括全長(zhǎng)、體長(zhǎng)、叉長(zhǎng)、體高、體寬、頭長(zhǎng)、吻長(zhǎng)、眼徑、眼間距、眼后頭長(zhǎng)、軀干長(zhǎng)、尾長(zhǎng)、尾柄長(zhǎng)、尾柄高、上頜須長(zhǎng)、口角須長(zhǎng)和胸鰭基長(zhǎng)共17項(xiàng)指標(biāo)?？蚣軠y(cè)量位點(diǎn)參照趙建等[14]的設(shè)定，共測(cè)量21項(xiàng)框架參數(shù)(圖2)。魚(yú)體重量采用電子天平稱(chēng)量(上海英展機(jī)電企業(yè)有限公司，精確到0.01 g)。

注：1.胸鰭起點(diǎn)；2.吻前端；3.腹鰭起點(diǎn)；4.頭背部末端；5.臀鰭起點(diǎn)；6.背鰭起點(diǎn)；7.臀鰭末端；8.背鰭末端；9.尾鰭腹部起點(diǎn)；10.尾鰭背部起點(diǎn)。

Notes：1.Origin of pectoral fin；2.Tip of snout；3.Origin of pelvic fin；4.Terminus of head back；5.Origin of anal fin；6.Origin of dorsal fin；7.Terminus of anal fin；8.Terminus of dorsal fin；9.Ventral origin of caudal fin；10.Dorsal origin of caudal fin.

表1 卷口魚(yú)樣本信息

1.3 數(shù)據(jù)處理

為去除魚(yú)體規(guī)格差異對(duì)分析結(jié)果的影響，除體長(zhǎng)外，16項(xiàng)可量性狀和21項(xiàng)框架性狀均除以體長(zhǎng)并取對(duì)數(shù)，轉(zhuǎn)化為37項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)化性狀[7]。校正后的性狀命名保持不變，并運(yùn)用SPSS 22.0軟件進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)分析。

1.3.1 主成分分析

首先剔除信息提取率小于60%的性狀，然后篩選KMO>0.600且巴特勒球度檢驗(yàn)P<0.010的形態(tài)數(shù)據(jù)。建立得分系數(shù)矩陣，選取特征值大于1.000的因子作為主成分，采用方差最大正交旋轉(zhuǎn)法對(duì)因子負(fù)荷矩陣進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，計(jì)算各主成分的貢獻(xiàn)率和累積貢獻(xiàn)率[8]。具體分析貢獻(xiàn)率較高的前兩個(gè)主成分(PC1和PC2)的得分系數(shù)并繪制散點(diǎn)圖。

1.3.2 單因子方差分析

采用單因子方差分析和Duncan多重比較對(duì)9個(gè)地理群體的卷口魚(yú)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)[16]。

1.3.3 判別分析

采用逐步判別分析篩選出對(duì)區(qū)分9個(gè)地理群體卷口魚(yú)有顯著貢獻(xiàn)的性狀，根據(jù)性狀相關(guān)系數(shù)構(gòu)建判別函數(shù)并對(duì)所有樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行交互驗(yàn)證，參照馮藝等[17]的方法計(jì)算得到各群體判別準(zhǔn)確率和綜合判別率。

判別準(zhǔn)確率(%)=(某群體判別正確尾數(shù)/該群體實(shí)際尾數(shù))×100%

其中：Ai為第i個(gè)群體中判別正確的尾數(shù)，Bi為第i個(gè)群體的實(shí)際尾數(shù)，k為群體數(shù)。

1.3.4 聚類(lèi)分析

分別求出各群體標(biāo)準(zhǔn)化性狀的平均值，采用歐氏距離法[18]進(jìn)行聚類(lèi)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 主成分分析

剔除信息提取率小于60%的性狀后，確認(rèn)28項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)化性狀，經(jīng)主成分分析得到的KMO和巴特勒球度檢驗(yàn)P值分別為0.964和0.000，表明所選擇的數(shù)據(jù)適用于主成分分析。主成分分析共獲取4個(gè)主成分(PC1～PC4)，貢獻(xiàn)率分別為61.830%、7.863%、5.981%和5.755%，累積貢獻(xiàn)率達(dá)81.429%，包含了魚(yú)體形態(tài)變異的大部分特征，說(shuō)明卷口魚(yú)9個(gè)群體間的形態(tài)差異可以用這幾個(gè)主成分進(jìn)行概括。貢獻(xiàn)率較高的PC1和PC2標(biāo)準(zhǔn)化性狀的得分系數(shù)如圖3所示，PC1得分系數(shù)較高的是體高(X3)、D7-9(X26)、尾柄高(X12)、D2-3(X14)、D8-9(X27)、尾長(zhǎng)(X11)和D3-5(X17)，主要反映魚(yú)體體高和尾部特征；PC2中體高(X3)、尾柄高(X12)、D3-6(X18)和D5-8(X22)起到關(guān)鍵作用，主要反映魚(yú)體背腹軸的特征。

基于PC1和PC2構(gòu)建的散點(diǎn)圖顯示(圖4)，卷口魚(yú)9個(gè)群體間的形態(tài)差異在PC1坐標(biāo)軸上較在PC2坐標(biāo)軸上更易區(qū)分開(kāi)來(lái)，平南群體主要分布在PC1軸的左側(cè)，而其他群體則主要分布在PC1軸的右側(cè)。其中，桂平群體和梧州群體存在部分重疊，但明顯偏離于重合度較高的5個(gè)上游群體(天峨、東蘭、大化、都安、合山)和武宣群體。

2.2 單因子方差分析

采用Duncan多重比較對(duì)PC1和PC2中得分系數(shù)較高的體高(X3)、尾柄高(X12)、尾長(zhǎng)(X11)、D7-9(X26)、D2-3(X14)、D8-9(X27)、D3-5(X17)、D3-6(X18)和D5-8(X22)共計(jì)9個(gè)性狀進(jìn)行單因子方差分析，以便明確各群體間的形態(tài)差異性(表2)。單因子方差分析結(jié)果顯示桂平、平南和梧州3個(gè)群體的背腹軸性狀(D3-6和 D5-8)與多數(shù)群體存在顯著性差異(P<0.05)，其中平南群體的吻前端至腹鰭起點(diǎn)(D2-3)、背腹軸(D3-5、D3-6和D5-8)和尾部性狀(D7-9和D8-9)與其他群體存在顯著性差異(P<0.05)。

表2 9個(gè)卷口魚(yú)群體單因子方差分析結(jié)果

注：最后一列數(shù)據(jù)后的小寫(xiě)字母表示群體間的差異程度，字母不同表示差異顯著(P<0.05)，字母相同表示差異不顯著(P>0.05)。

Notes：The lowercase letter after the last column of data indicated difference among populations，different letters indicated significant difference(P<0.05)，and same letter indicated non-significant difference(P>0.05).

2.3 判別分析

采用逐步判別分析法篩選出對(duì)判別分析貢獻(xiàn)顯著的19項(xiàng)性狀，根據(jù)各群體的性狀參數(shù)建立判別函數(shù)(表3)，例如：Z天峨=-842.639-610.564Y1-1 263.907Y2+……+13.293Y18-372.580Y19。對(duì)卷口魚(yú)全部樣本按照上述函數(shù)進(jìn)行逐個(gè)判別分類(lèi)，各群體的判別準(zhǔn)確率為90.00%～100.00%，綜合判別率為96.36%。交互驗(yàn)證各群體的判別準(zhǔn)確率為80.00%～100.00%，綜合判別率為91.30%。交互驗(yàn)證結(jié)果與判別函數(shù)所得結(jié)果的準(zhǔn)確率均較高(表4)，表明9個(gè)群體的卷口魚(yú)均已產(chǎn)生明顯的形態(tài)分化，判別函數(shù)能對(duì)其較好地區(qū)分。

表3 9個(gè)卷口魚(yú)群體的判別函數(shù)系數(shù)

續(xù)表3

表4 9個(gè)卷口魚(yú)群體判別結(jié)果

續(xù)表4

2.4 聚類(lèi)分析

聚類(lèi)分析結(jié)果顯示上游的東蘭、合山、大化、天峨和都安等5個(gè)群體與武宣群體的形態(tài)距離較近，最先聚合為一支，而后依次與形態(tài)差異漸大的梧州群體、桂平群體和平南群體聚合(圖5)。

3 討論

本研究基于多種統(tǒng)計(jì)方法系統(tǒng)分析了廣西西江干流9個(gè)卷口魚(yú)地理群體的形態(tài)差異情況。其中，主成分分析將多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化性狀轉(zhuǎn)化成為4個(gè)主成分，前兩個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率達(dá)69.693%。相應(yīng)的主成分散點(diǎn)圖顯示，平南群體連同中下游的桂平和梧州群體明顯偏離于其他群體，而武宣群體和上游(東蘭、合山、大化、天峨和都安)5個(gè)群體的重疊度較高，這表明PC1和PC2對(duì)卷口魚(yú)總體形態(tài)變異的貢獻(xiàn)率較高，能夠概括卷口魚(yú)群體間大部分的形態(tài)學(xué)差異。進(jìn)一步對(duì)PC1和PC2分析發(fā)現(xiàn)背腹軸和尾部性狀起到關(guān)鍵作用。卷口魚(yú)主要棲息于石底深河段，屬定居性魚(yú)類(lèi)[13]。劉毅輝等[19]研究指出卷口魚(yú)有高背和平背兩種類(lèi)型，其中前者在桂平及其下游較為常見(jiàn)。本研究單因子方差分析也發(fā)現(xiàn)中下游桂平、平南和梧州群體的背腹軸性狀(D3-6和 D5-8)與多數(shù)群體存在顯著性差異(P<0.05)，其中平南群體在吻前端至腹鰭起點(diǎn)(D2-3)、背腹軸(D3-5、D3-6和D5-8)和尾部性狀(D7-9和D8-9)上與其他群體差異顯著(P<0.05)。除此之外，直接影響魚(yú)類(lèi)游弋和覓食活動(dòng)的尾部性狀也是卷口魚(yú)群體間形態(tài)變異的主要來(lái)源，與黃顙魚(yú)[10]和少鱗魚(yú)喜(Sillagojaponica)[20]等的研究結(jié)果一致。由此，背腹軸和尾部形態(tài)參數(shù)是區(qū)分廣西西江干流卷口魚(yú)不同群體形態(tài)分化的重要依據(jù)，推測(cè)可能與其棲息環(huán)境和生活習(xí)性密切相關(guān)。

為實(shí)現(xiàn)對(duì)卷口魚(yú)形態(tài)差異程度的具體量化，本研究隨后采用逐步判別分析法，分別建立了廣西西江干流9個(gè)卷口魚(yú)群體的判別函數(shù)，綜合判別率達(dá)96.36%。經(jīng)交互驗(yàn)證后的綜合判別率也達(dá)91.30%，除武宣和大化群體的部分個(gè)體存在誤判，判別準(zhǔn)確率低于85.00%外，其他各群體判別準(zhǔn)確率均較高(90.30%～100.00%)，表明卷口魚(yú)各群體已產(chǎn)生明顯的形態(tài)分化，通過(guò)判別函數(shù)能有效地劃分卷口魚(yú)的群體歸屬。進(jìn)一步的聚類(lèi)分析也發(fā)現(xiàn)中下游的梧州、桂平和平南群體依次與武宣和5個(gè)上游群體聚類(lèi)，形態(tài)距離較遠(yuǎn)，親緣關(guān)系與地理分布具有一定的一致性，類(lèi)似于向文殿等[11]對(duì)湖鱭群體的研究結(jié)果。

總體而言，上述統(tǒng)計(jì)分析方法相互印證，也不可替代，所得結(jié)果基本一致，即廣西西江干流卷口魚(yú)9個(gè)地理群體存在明顯的形態(tài)差異。其中，中下游的桂平、平南和梧州群體與其他群體形態(tài)差異明顯，且尤以平南群體的差異性最大，而上游的東蘭、合山、大化、天峨和都安等5個(gè)群體與武宣群體的形態(tài)相似性較高。魚(yú)類(lèi)的形態(tài)不僅受遺傳調(diào)控，也易受外界環(huán)境的影響[7]。本研究中卷口魚(yú)各群體雖同處西江巖溶區(qū)，但中下游的黔江、潯江和西江與上游的紅水河巖溶區(qū)彼此分離[21]。加之卷口魚(yú)的定居習(xí)性，相對(duì)孤立的地理環(huán)境和群體間較少的基因交流，使得卷口魚(yú)為適應(yīng)環(huán)境產(chǎn)生形態(tài)差異[19]，這可能是導(dǎo)致中下游桂平、平南和梧州群體與其他群體形態(tài)差異較大的原因。此外，桂平和梧州群體均位于三江交匯處，餌料豐富，生存環(huán)境類(lèi)似，而平南群體只位于潯江段，與上述兩個(gè)中下游群體的環(huán)境差異較大，從而與其他群體的形態(tài)差異較為顯著。近年來(lái)，廣西西江干流沿線建有諸多水利水電工程，例如上游紅水河段建有龍灘、巖灘、大化、百龍灘、樂(lè)灘、橋鞏等水電站[3]，中游黔江段建有大藤峽水利樞紐，下游梧州市以上約12 km處建有長(zhǎng)洲水利樞紐[22-23]。2019年，Perazzo等[24]對(duì)伊氏嚙脂鯉(Bryconamericusiheringii)的研究指出水利設(shè)施的建設(shè)會(huì)造成水域的中斷，影響不同水域魚(yú)類(lèi)的基因交流，因此廣西西江干流梯級(jí)水利水電設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)行可能加劇了卷口魚(yú)各群體間的隔離，使得群體間的基因交流更加匱乏。綜上可知，廣西西江干流卷口魚(yú)各地理群體間的形態(tài)差異可能與水利水電設(shè)施建設(shè)以及對(duì)局域環(huán)境的適應(yīng)性分化有關(guān)，本研究將為進(jìn)一步開(kāi)展卷口魚(yú)種質(zhì)資源的保護(hù)與管理提供基礎(chǔ)資料。