陳鴻祿，易少奎，李軍濤，王衛(wèi)民

1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院/農(nóng)業(yè)動(dòng)物遺傳育種與繁育教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部淡水生物繁育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢430070；2.湖州師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，湖州 313000； 3.中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶生物技術(shù)研究所，?？?571101

形態(tài)學(xué)研究是分類(lèi)學(xué)的最原始和最基礎(chǔ)的方法，從形態(tài)學(xué)的水平對(duì)遺傳變異與適應(yīng)性進(jìn)化進(jìn)行檢測(cè)和研究也是最直接和最快速的[1]。水產(chǎn)動(dòng)物環(huán)境適應(yīng)性最直接的外在表現(xiàn)是形態(tài)表型差異，不同地理分布的群體，會(huì)隨著環(huán)境出現(xiàn)適應(yīng)性進(jìn)化[2]。

大鱗副泥鰍(Paramisgurnusdabryanus)，隸屬于鯉形目(Cypriniformes)、鰍科(Cobitinae)、花鰍亞科(Cobitinae)、副泥鰍屬(Paramisgurnus)，除青藏高原地區(qū)外，在我國(guó)的各大水域均有自然分布[3]，因而是研究種間遺傳變異與適應(yīng)性進(jìn)化的理想材料[4]。之前也有關(guān)于大鱗副泥鰍在各流域分布的報(bào)道[5]，但只是調(diào)查了大鱗副泥鰍在某一個(gè)或兩個(gè)流域的資源分布情況，對(duì)我國(guó)整個(gè)水域(七大流域：長(zhǎng)江流域、海河流域、淮河流域、珠江流域、海河流域、遼河流域、松花江流域)大鱗副泥鰍缺乏系統(tǒng)的分析。近年來(lái)，研究者開(kāi)始調(diào)查不同地理群體大鱗副泥鰍的種內(nèi)群體形態(tài)差異情況[6-7]。也有學(xué)者根據(jù)線粒體DNA的Cytb基因序列、D-Loop序列、線粒體全基因組以及微衛(wèi)星[8-11]對(duì)其群體進(jìn)行遺傳變異分析。盡管目前分子標(biāo)記提供了較為豐富的群體遺傳學(xué)數(shù)據(jù)，但是群體間形態(tài)學(xué)差異仍沒(méi)有得到很好的結(jié)果，同時(shí)國(guó)內(nèi)對(duì)于大鱗副泥鰍的研究只局限于流域水平，因此,對(duì)全國(guó)各流域的大鱗副泥鰍種內(nèi)形態(tài)變異特點(diǎn)及劃分規(guī)律具有重大意義。本研究比較大鱗副泥鰍不同地理群體間的形態(tài)差異，旨在為大鱗副泥鰍種群的遺傳學(xué)研究提供一些基礎(chǔ)材料，同時(shí)也為大鱗副泥鰍種質(zhì)資源的保護(hù)及開(kāi)發(fā)利用補(bǔ)充部分材料。

1 材料與方法

1.1 材 料

本研究所用樣品于2013-2016年的5月至9月份采集，為確保所采集的樣品為大鱗副泥鰍自然群體，一是采集大鱗副泥鰍樣品所選取的地點(diǎn)避開(kāi)大鱗副泥鰍的人工養(yǎng)殖區(qū)。二是大鱗副泥鰍樣本由研究人員使用地籠捕獲，或直接雇用當(dāng)?shù)剞r(nóng)民捕撈。本研究在我國(guó)七大水系的各個(gè)水體及附屬水體共選取了19個(gè)采樣點(diǎn)(表1)，采樣進(jìn)行魚(yú)類(lèi)形態(tài)學(xué)的觀察、測(cè)量并記錄。

表1 大鱗副泥鰍形態(tài)采樣信息表Table 1 Sample details for P. dabryanus in China

1.2 方 法

形態(tài)學(xué)的測(cè)量參考周小云[12]方法。選擇健康有活力的個(gè)體，觀察體型、體色，舍棄腹部膨大的個(gè)體，然后使用氨甲酸乙酯(100 mg/L)麻醉，用電子游標(biāo)卡尺(精確度為0.01 cm)測(cè)量外部可量性狀，包括吻長(zhǎng)(LS)、體長(zhǎng)(LB)、尾柄高(HCP)、頭長(zhǎng)(LH)、體高(HB)、全長(zhǎng)(LT)、前軀長(zhǎng)(DPR)、眼間距(WL)、尾柄長(zhǎng)(LCP)、體寬(WB)和腹鰭臀鰭間距(DAC)。本研究以秦嶺淮河為分界線，將我國(guó)七大流域分為南北水系，其中南方水系包括長(zhǎng)江流域、珠江流域和淮河流域，北方水系包括黃河流域、海河流域、遼河流域和松花江流域。

1.3 數(shù)據(jù)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 前驅(qū)長(zhǎng)/體長(zhǎng)、尾柄長(zhǎng)/體長(zhǎng)與緯度的線性回歸分析

大鱗副泥鰍前驅(qū)長(zhǎng)/體長(zhǎng)與緯度呈強(qiáng)負(fù)相關(guān)(r=-0.782)，尾柄長(zhǎng)/體長(zhǎng)與緯度呈極強(qiáng)正相關(guān)(r=0.834)。其結(jié)果顯示，大鱗副泥鰍前驅(qū)長(zhǎng)/體長(zhǎng)隨著緯度上升而下降，而尾柄長(zhǎng)/體長(zhǎng)則隨著緯度的上升而上升(表2)。

表2 大鱗副泥鰍群體前驅(qū)長(zhǎng)/體長(zhǎng)、尾柄長(zhǎng)/體長(zhǎng)與緯度關(guān)系表Table 2 Latitude and DAC/LB，LCP/LB of P. dabryanus in China

2.2 單因素方差分析

對(duì)我國(guó)七大流域的19個(gè)大鱗副泥鰍采集點(diǎn)樣本的10項(xiàng)形態(tài)特征進(jìn)行單因素方差分析。遼河流域和松花江流域的大鱗副泥鰍除體寬有差異之外，其他形態(tài)特征均不顯著；長(zhǎng)江流域、珠江流域、淮河流域、黃河流域和海河流域相互之間的體寬以及眼間距均存在顯著差異；若將流域以南北水系進(jìn)行劃分，南方大鱗副泥鰍和北方大鱗副泥鰍群體在尾柄長(zhǎng)、尾柄高、前驅(qū)長(zhǎng)、體高、體寬、眼間距以及腹鰭臀鰭間距均有顯著性差異。對(duì)不同流域大鱗副泥鰍群體的形態(tài)特征進(jìn)行差異分析，差異系數(shù)比較結(jié)果：不同流域大鱗副泥鰍群體的全長(zhǎng)、體高、吻長(zhǎng)、前驅(qū)長(zhǎng)、體高、體寬、腹鰭臀鰭間距的最大差異系數(shù)均小于1.28；尾柄長(zhǎng)、尾柄高和眼間距的差異系數(shù)大于1.28，主要表現(xiàn)在南方水系和北方水系之間(表3)。

表3 大鱗副泥鰍群體單因素方差分析結(jié)果及最大變異系數(shù)Table 3 One-way ANOVA results among P. dabryanus population and maximum coefficient of variance

2.3 判別分析

對(duì)10項(xiàng)比例參數(shù)進(jìn)行判別分析，得到7個(gè)流域大鱗副泥鰍的費(fèi)歇爾判別函數(shù)。

代入判別函數(shù)進(jìn)行判別，預(yù)測(cè)分析結(jié)果見(jiàn)表4，其中海河流域和遼河流域的大鱗副泥鰍判別準(zhǔn)確率低于50%；將流域以南北方水系進(jìn)行劃分，松花江流域和遼河流域與南方水系各水域大鱗副泥鰍群體的判別準(zhǔn)確率為100%，表明松花江流域和遼河流域與南方水域大鱗副泥鰍群體差異顯著；同時(shí)，南方水系和北方水系的判別率均大于90%；通過(guò)判別函數(shù)對(duì)全國(guó)七大流域大鱗副泥鰍的綜合判別率為65.9%。

表4 大鱗副泥鰍群體判別分析結(jié)果Table 4 Discriminant results of P. dabryanus populations

長(zhǎng)江流域：Y=-2015.478+2453.538LT/LB+254.227LH/LB+2488.774LCP/LB+345.699HCP/

LCP+694.901DPR/LB+261.898WL/LH+1640.100WB/LB+202.881LS/LH-1483.621HB/LB

珠江流域：Y=-2015.206+2479.015LT/LB+209.659LH/LB+2499.845LCP/LB+323.578HCP/

LCP+713.319DPR/LB+122.028WL/LH+1521.919WB/LB+200.010LS/LH-1296.674HB/LB

淮河流域：Y=-2006.154+2472.211LT/LB+182.305LH/LB+2496.173LCP/LB+333.758HCP/

LCP+714.931DPR/LB+100.048WL/LH+1505.311WB/LB+178.730LS/LH-1243.829HB/LB

黃河流域：Y=-1975.034+2446.421LT/LB+243.013LH/LB+2475.907LCP/LB+316.938HCP/

LCP+687.470DPR/LB+219.091WL/LH+ 1499.637WB/LB+210.381LS/LH-1346.577HB/LB

海河流域：Y=-1972.251+2442.333LT/LB+249.978LH/LB+249.978LCP/LB+313.963HCP/

LCP+686.139DPR/LB+202.578WL/LH+1453.029WB/LB+200.841LS/LH-1321.218HB/LB

遼河流域：Y=-1941.886+2415.293LT/LB+235.749LH/LB+2590.695LCP/LB+313.432HCP/

LCP+681.997DPR/LB+210.370WL/LH+1455.352WB/LB+202.035LS/LH-1374.705HB/LB

松花江流域：Y=-1936.624+2417.562LT/LB+228.267LH/LB+2593.277LCP/LB+313.309

HCP/LCP+678.614DPR/LB+190.050WL/LH+1390.216WB/LB+203.691LS/LH-1322.986HB/LB

2.4 主成分分析

對(duì)大鱗副泥鰍10組形態(tài)性狀比例參數(shù)進(jìn)行主成分分析，結(jié)果顯示，前3個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到62.9%，其第一主成分貢獻(xiàn)率為38.1%，其他2個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率分別為13.8%、11.0%。第一主成分主要反映在尾柄高、尾柄長(zhǎng)、體高和體寬等指標(biāo)；第二主成分主要反映在體高和吻長(zhǎng)等指標(biāo)；第三主成分主要反映在全長(zhǎng)、吻長(zhǎng)和眼間距等指標(biāo)。根據(jù)3個(gè)主成分繪制散點(diǎn)圖(圖1)，我國(guó)七大流域明顯分為兩大支，一支為南方水系，另一支為北方水系，兩大支間存在部分個(gè)體交叉現(xiàn)象，其中遼河流域和松花江流域形成一個(gè)相對(duì)集中的組，和南方水系沒(méi)有交叉現(xiàn)象；海河流域和黃河流域與南方水系存在個(gè)體交叉混合。

圖1 大鱗副泥鰍主成分散點(diǎn)圖Fig.1 Scatter plots of P. dabryanus populations

2.5 聚類(lèi)分析

對(duì)七大流域19個(gè)大鱗副泥鰍采集點(diǎn)所有樣本校正值的平均值進(jìn)行聚類(lèi)，聚類(lèi)結(jié)果和主成分分析的結(jié)果相似。其結(jié)果顯示七大流域大鱗副泥鰍大致聚為兩大類(lèi)，南方水系大鱗副泥鰍除從化群體之外聚為一類(lèi)，而北方水系聚為一類(lèi)；對(duì)于北方水系大鱗副泥鰍，大致聚為兩大類(lèi)，遼河流域、松花江流域和海河流域的大鱗副泥鰍聚為一支，黃河流域的聊城群體和開(kāi)封群體為一支；南方水系大鱗副泥鰍中，位于珠江流域的梅州群體與淮河流域大鱗副泥鰍先聚為一類(lèi)，再與長(zhǎng)江流域大鱗副泥鰍聚為一類(lèi)。

表5 大鱗副泥鰍群體主成分分析結(jié)果Table 5 Results of principal component analysis ofP. dabryanus populations

圖2 大鱗副泥鰍群體聚類(lèi)關(guān)系樹(shù)Fig.2 Dendrogram showing the relationship of P. dabryanus populations

3 討 論

形態(tài)學(xué)比較分析是研究物種遺傳結(jié)構(gòu)的有效方法之一，它能夠提供與物種的生態(tài)和功能角色有關(guān)的信息[14]。本研究利用多種統(tǒng)計(jì)方法對(duì)我國(guó)七大流域大鱗副泥鰍進(jìn)行形態(tài)學(xué)研究。單因素方差分析、判別分析、主成分分析和聚類(lèi)分析結(jié)果均表明松花江流域和遼河流域的大鱗副泥鰍形態(tài)差異較小，且松遼流域和其他流域之間的大鱗副泥鰍形態(tài)差異較大。松遼流域位于我國(guó)的東北部，由南向北跨越了暖溫帶-中溫帶-寒溫帶3個(gè)不同的自然溫度地帶，據(jù)統(tǒng)計(jì)，該流域1980-2014年的氣溫平均值為5.11 ℃[15]。溫度作為魚(yú)類(lèi)生長(zhǎng)發(fā)育的重要影響因子，會(huì)直接影響?hù)~(yú)類(lèi)整個(gè)形態(tài)特征[16]。Yi等[17]對(duì)我國(guó)泥鰍屬3種魚(yú)類(lèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組序列分析，發(fā)現(xiàn)生活在我國(guó)北方地區(qū)的北方泥鰍和黑龍江泥鰍其機(jī)體抵抗冬季極限溫度有關(guān)的許多跨膜蛋白基因呈現(xiàn)快速進(jìn)化與正向選擇。據(jù)此推測(cè)，松遼流域大鱗副泥鰍在低溫環(huán)境下，可能出現(xiàn)了環(huán)境適應(yīng)性變化。在本研究中，松遼流域與其他流域的大鱗副泥鰍在全長(zhǎng)、尾柄長(zhǎng)以及前驅(qū)長(zhǎng)表現(xiàn)出顯著性差異，相較其他流域，松遼流域大鱗副泥鰍其體型尾部較長(zhǎng)，頭部較短。李雅娟等[18]通過(guò)對(duì)泥鰍屬魚(yú)類(lèi)的形態(tài)差異比較分析，其研究結(jié)果表明泥鰍屬魚(yú)類(lèi)的形態(tài)差異表現(xiàn)最為明顯的部位是頭部和尾部。本研究發(fā)現(xiàn)，大鱗副泥鰍不同地理群體間的形態(tài)差異主要集中在頭部和尾部，和其結(jié)論是一致的，因此推測(cè)頭部和尾部是花鰍亞科物種進(jìn)化過(guò)程中變化較為迅速的表型。

魚(yú)類(lèi)在特定的棲息環(huán)境條件，最直接的適應(yīng)性進(jìn)化就是形態(tài)變異[19]。從線性回歸分析結(jié)果可以得知，大鱗副泥鰍的體型隨著緯度的上升而更細(xì)長(zhǎng)，這可能與群體對(duì)環(huán)境的長(zhǎng)期適應(yīng)性、自身有限的遷移能力和地理隔離等因素有關(guān)。從單因素方差分析結(jié)果得知，我國(guó)南北水系的大鱗副泥鰍形態(tài)上存在較大差異，從體型上看，南方水系的大鱗副泥鰍較為粗短，而北方水系的大鱗副泥鰍較為細(xì)長(zhǎng)。據(jù)此推測(cè)，大鱗副泥鰍可能由于南北地理隔離，出現(xiàn)棲息環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)化。從判別分析結(jié)果得知，海河流域和遼河流域的大鱗副泥鰍判別準(zhǔn)確率偏低。遼河流域大鱗副泥鰍個(gè)體錯(cuò)判的主要集中在松花江流域，其結(jié)果表明松花江流域和遼河流域的大鱗副泥鰍形態(tài)差異不明顯；海河流域大鱗副泥鰍的判別準(zhǔn)確率僅為24.9%，推測(cè)其可能原因有3個(gè)：一是海河流域與松遼流域及黃河流域地理位置較近，大鱗副泥鰍存在著豐富的基因交流。二是南水北調(diào)工程以及京杭大運(yùn)河，為大鱗副泥鰍從南方水系向海河流域地遷移提供了渠道[20]。三是洪水促進(jìn)了黃河流域和海河流域之間大鱗副泥鰍的基因流動(dòng)[21]。松遼流域和南方水系大鱗副泥鰍之間的判別準(zhǔn)確率為100%，其可能原因一是松遼流域位于我國(guó)東北部，和南方距離較遠(yuǎn)，流域之間存在一定程度的地理隔離；二是大鱗副泥鰍遷徙能力較弱。對(duì)七大流域大鱗副泥鰍進(jìn)行判別分析，綜合判別率為65.9%。其綜合判別準(zhǔn)確率較低，推測(cè)其有以下兩個(gè)原因：一是本研究中的形態(tài)判別為種內(nèi)判別；二是大鱗副泥鰍作為我國(guó)重要的淡水養(yǎng)殖魚(yú)類(lèi)，水產(chǎn)養(yǎng)殖運(yùn)輸頻繁，使其在不同流域擴(kuò)散。從主成分分析結(jié)果可以得知，七大流域大鱗副泥鰍的差異主要集中在尾部，體型肥瘦程度以及頭部等方面。聚類(lèi)分析結(jié)果中，七大流域的大鱗副泥鰍大致分為兩大支，南方水系除從化群體之外為一支，北方水系為一支。聚類(lèi)分析結(jié)果和主成分分析結(jié)果大體上是一致的，表明不同地理群體的大鱗副泥鰍在形態(tài)上既相似，同時(shí)又有一定程度的差異[22]。此研究結(jié)果和之前學(xué)者對(duì)我國(guó)甘肅省裂腹魚(yú)的地理種群分化研究結(jié)果類(lèi)似[23]。不同地理?xiàng)l件下的魚(yú)類(lèi)會(huì)產(chǎn)生與其棲息環(huán)境相適應(yīng)的形態(tài)變異[24]，如嘉陵江中游餌料資源豐富，中游的蛇鮈群體通過(guò)增加頭長(zhǎng)等方式來(lái)提高攝食頻率[25]。推測(cè)其造成大鱗副泥鰍南北分化的原因可能有兩個(gè)：一是南北方在氣候、氣溫、降水量等自然因素存在差異[26]；二是大鱗副泥鰍遷徙能力較弱。

綜上所述，基于外部形態(tài)性狀對(duì)我國(guó)七大流域大鱗副泥鰍進(jìn)行區(qū)分具有一定的局限性，在今后的研究中，仍需結(jié)合更敏感的基因標(biāo)記(如線粒體基因標(biāo)記、核基因標(biāo)記)對(duì)我國(guó)七大流域的大鱗副泥鰍的種群結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步研究。