养殖曼氏无针乌贼(Sepiella japonica)的两性异形及判别模式的建立
史会来;平洪领;张涛;吕振明;孟浩;余方平
【摘 要】两性个体的有效鉴别是曼氏无针乌贼高效繁育及养殖模式(如单性养殖)建立的基础.为研究曼氏无针乌贼主要形态指标及雌雄形态差异,测量了160只F1代曼氏无针乌贼的19项可测量性状及13项标准化性状.采用聚类分析、主成分分析和判别分析方法研究了曼氏无针乌贼同生群两性间的形态差异.结果表明:两性间可测量性状和标准化性状各有10项有显著性差异(P＜0.05);对标准化性状经过主成分分析和R-聚类分析均显示曼氏无针乌贼的两性的差异主要集中在辅助交配器官特征,头部特征,捕食器官和肥瘦特征以及体型特征等4个方面.在此基础上,通过逐步判别法从标准化性状中筛选出3项,即左3腕长/胴长、左4腕长/胴长及左触腕长/胴长,建立了雌雄的判别方程:雄性:F1=223.42X3+165.85X4+7.951X5-108.06;雌性:F2=151.48X3+92.71X4+19.19X5-60.38.所建立的判别方程,对样本群体的综合判别率达到95.00％.利用F2代亲体测量数据对判别函数进行识别验证,综合判别率达到85.34％.在判别方程中的3个标准化性状中,左3腕长/胴长和左4腕长/胴长在两性亲体间均存在显著的差异(P＜0.05),表明曼氏无针乌贼的雄性在性选择的作用下,交配器官存在显著差异.
【期刊名称】《海洋与湖沼》
【年(卷),期】2016(047)004
【总页数】9页(P838-846)
【关键词】曼氏无针乌贼;两性异形;选择策略;判别分析
【作 者】史会来;平洪领;张涛;吕振明;孟浩;余方平
【作者单位】浙江省海洋水产研究所浙江省海水增养殖重点实验室 舟山 316021;浙江省海洋水产研究所浙江省海水增养殖重点实验室 舟山 316021;浙江省海洋水产研究所浙江省海水增养殖重点实验室 舟山 316021;浙江海洋大学 国家海洋设施养殖工程技术研究中心 舟山 316004;浙江省海洋水产研究所浙江省海水增养殖重点实验室 舟山 316021;浙江省海洋水产研究所浙江省海水增养殖重点实验室 舟山 316021
【正文语种】中 文
【中图分类】S966
曼氏无针乌贼(Sepiella japonica)隶属软体动物门(Mollusca)、头足纲(Cephalopode)、乌贼目(Sepioidea)、乌贼科(Sepiidae)、无针乌贼属(Sepiella),是我国重要的海洋渔业经济种类之一, 曾是东海“四大海产”之一, 历史最高年产量仅浙江就达 6万吨以上(董正之, 1988)。但20世纪70年代末以来, 由于过度捕捞和水域条件的破坏, 其资源量衰退严重; 80年代中后期, 浙江沿海渔场曼氏无针乌贼已经无法形成渔汛(吴常文等, 2010)。国内外学者对曼氏无针乌贼主要在资源状况(唐逸民等, 1986)、生物学(蒋霞敏等, 2007; 蒋霞敏等, 2008; 常抗美等, 2008; 张建设等, 2011)、繁殖习性(Wada et al, 2006; 吴常文等,2010)及增养殖技术(Wu et al, 2010; 平洪领等, 2015)等领域开展了研究。自 2006年以来, 浙江省开展了曼氏无针乌贼受精卵和幼体的大规模增殖放流(李继姬等, 2011)。统计数据表明, 增殖放流工作行之有效,在大规模放流之后取得了一定的增殖效果。随着增殖放流任务的开展, 对曼氏无针乌贼优质亲体的培育工作提出了更高的要求。但有关曼氏无针乌贼优质亲体选择途径的研究尚未见报道。
对曼氏无针乌贼进行形态学分析是养殖及育种研究的重要内容, 也是开展性别差异分析与性别鉴定的基础。通过识别亲体的雌雄性别, 不仅可以降低亲体培育的饲养成本, 也能减少亲体采捕的数量和费用, 是人工育苗的重要前提之一(Okamura et al,2008)。另外, 在鱼类养殖
中性别二态性显示出明显的生长速率差异, 可通过性别调控实现单性化养殖(李明辉, 2014), 单性养殖也是解决性早熟、繁殖快、密度大、生长缓慢、规格不均匀等一系列阻碍规模化生产问题的理想方法(Dunham, 1990; 高泽霞, 2010)。在曼氏无针乌贼养殖生产过程中存在残食现象, 特别是在性成熟交配期, 雄性为争夺交配权, 而发生打斗现象(吴常文等, 2010), 导致雄性在繁殖期的死亡率较高(Correia et al, 2005)。因此这些问题都制约着曼氏无针乌贼人工规模化养殖业的发展。
目前对头足类形态学的研究主要集中在不同群体比较： 陈新军等(2002)、李思亮等(2010)、陈峰等(2011)通过形态学的方法对太平洋不同地理位置的柔鱼进行了比较研究; 郑小东等(2002)对华南沿海的曼氏无针乌贼(Sepiella maindroni)进行了表型变异分析;Kassahn等(2003)采用分子标记和形态学的方法对澳大利亚巨型乌贼(Sepia apama)群体结构和物种地位进行了研究; Tehranifard等(2011)采用形态学方法对虎斑乌贼(Sepia pharaonis)进行群体划分。而对于曼氏无针乌贼雌雄个体间主要形态指标差异却未见详细报道, 因此, 本文借助聚类分析、主成分分析和判别分析方法, 较系统地对 80对曼氏无针乌贼养殖群体的 19项计量性状和 11项标准化性状进行了分析,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 材料与方法
1.1 材料
2015年 6月在浙江省海洋水产研究所试验场曼氏无针乌贼养殖车间, 随机选取 80对正在交配的曼氏无针乌贼, 所取样本来自本试验场的 F1代同生养殖群体; 2015年12月又从F2代中随机抽取55只曼氏无针乌贼成体, 用于Fisher判别函数式对养殖群体的识别正确率的验证。
1.2 生物学指标测定及形质评价指标计算
本文参照陈新军等(2002)对西北太平洋柔鱼(Ommastrephes bartramii)及 Tehranifard 等(2011)对虎斑乌贼(Sepia pharaonis)形态指标的测定方法, 用数显游标卡尺测量曼氏无针乌贼的全长(从最长腕的最前端至胴部的最末端, TL)、胴长(自胴部背面中线最前端至最末端, ML)、胴宽(胴部背面最大宽度, MW)、体高(胴部的背面至腹面最大的垂直距离, BD)、眼间距(左右上眼睑内侧缘间的水平距离, IS)、眼径(眼睛的上下最大距离, VED)、头长(自头的最末端至腕的最末端, HL)、头宽(头部的最大宽度, HW)、头高(头部背面至腹面的最大高度, HH)、腕长(自腕的最末端至最前端的距离。以头部背面中线为基准, 由中间至左边的腕
长依次为： 左 1腕长, LTL1; 左 2腕长,LTL2; 左3腕长, LTL3; 左4腕长, LTL4)、左触腕长(自触腕的最末端至最前端, LTL)等14个形态指标(如图1A, B), 测量数据结果精确到0.01mm。重量性状指标依次为： 总体重(TBW)、净体重(NBW)、海螵蛸重(CW)、肝脏重(LW)、性腺重(GW)等5项重量指标,所用电子天平精确到0.01g。
1.3 数据处理与分析
为消除个体大小差异对参数值的影响, 将采集到的 80对样本的躯干部量度性状除以胴长, 头部量度值除以头长, 脏器重量除以体重, 以及肥满度(K),共计14个标准化性状。对所得数据进行主成分分析,根据 R-聚类分析和逐步判别分析筛选出雌雄群体间具有显著性差异的性状, 建立曼氏无针乌贼的雌雄判别方程。根据所建立的判别方程, 对重新采集的样品数据进行检验, 对照实际解剖的性别信息, 检验方程的可靠性。以上测量值及标准化指标参数均用平均值±标准差(X±SD)的形式表示, 使用 Excel 2010和SPSS 19.0统计分析软件进行分析, 采用 t检验,P＜0.05为显著水平。
其中, 脏器系数的表达式为：
肥满度K=(TBW/ML3)×100; TBW为总体重, ML为胴长。
性腺指数GSI=GW/TBW×100%; GW为性腺重,TBW为总体重。
肝体指数HIS=LW/TBW×100%; LW为肝脏重量,TBW为总体重。
出肉率MR=NBW/TBW×100%; NBW为净体重,TBW为总体重。
2 结果与分析
2.1 曼氏无针乌贼求偶和抱对行为观察
通过观察录像记录可以发现, 雄性曼氏无针乌贼具有明显的求偶行为, 可以分为三个阶段： (1) 自我展示和追逐行为, 发育成熟的雄性背部体色较雌性更为鲜艳, 背部白色斑纹以及鳍基部的白色连续纹路更加明显。同时, 高举第一对腕逐渐接近雌性以吸引注意力。在求偶的过程中, 雄性处于主动选择和追求的位置, 而雌乌贼具有接受和逃避配对的行为。一旦成熟的雄性个体选定了雌性, 便会对雌性展开穷追不舍的追逐过程, 如果雌乌贼接受了雄性的求偶行为, 便会出现伴游行为, 即雄性会伴随雌性一起游动, 当有其它雄性乌贼靠近时, 雄性会伸展开长长的4对腕, 驱赶其它雄乌贼靠近。这种伴游行为可以有效防止其它雄性抢夺雌性。(2) 争斗行为, 在雄性之间会为争夺同一只雌性, 而发生同性间的争斗。雄性伸展开的4
对腕, 不仅可以用来吸引雌性, 同时还具有威慑其它雄性的作用。(3) 交配行为, 在雄性跟随雌性伴游一段时间后, 如果雌性没有过激反应, 反而表现出很温和的状态。表明雌性已接受求偶行为。雌雄便可以进行交配, 曼氏无针乌贼采用头对头式的交配方式(如图 1b)： 雌雄乌贼头部相对, 雄性用第一对、第二对腕固定雌性的头部, 然后利用茎化腕将精荚输送到雌性乌贼的纳精囊中, 一般交配时间为5—15s交配后的雄性仍伴随在雌性周围, 阻扰其它雄性与之交配。
图1 曼氏无针乌贼的形态测量指标示意图及交配方式Fig.1 The morphological metric traits and mating mode of S. japonica
2.2 两性形态指标间的差异比较
本实验共抽取了抱对的曼氏无针乌贼 80对, 测量形态指标的描述性统计表见表1。雌雄亲体间在生物学测量指标方面存在差异, 主要表现在： (1) 从测量长度指标来分析, 雄性在全长、眼径、左1腕长、左2腕长、左3腕长及左4腕长共计6项形态指标的测量值显著大于雌性(P＜0.05), 其余 8项指标的测量值与雌性均无显著性差别(P＞0.05)。除体宽、体高及眼间距的测量值的变异系数小于雌性外, 其余 11项指标的测量值的变异系数均大于雌性。表
明雄性在外观上大于雌性个体, 并且依靠腕长捕获食物的能力强于雌性性, 而雌性的体型性状的稳定性则强于雄性。(2) 由质量性状的指标测量值来看, 雄性的总体重及净体重的测量值都显著大于雌性(P＜0.05), 而在海螵鞘及性腺重方面显著小于雌性(P＜0.05)。雌雄个体的质量性状的变异系数均较大。
2.3 两性亲体标准化性状间的差异比较
由表2可知, 经标准化处理后的雌雄两性亲体的相对性状间存在一定异同。主要表现在： (1) 从长度方面的标准化性状看, 雄性的腕长/胴长、头宽/头长及眼径/头长的比值显著高于雌性(P＜0.05)。(2) 从脏器与体重的比值方面来看, 雄性的出肉率显著大于雌性(P＜0.05), 而性腺指数和肝体指数却显著小于雌性(P＜0.05)。综上所述, 雄性的 4对腕长与胴长的比值均大于雌性, 这与曼氏无针乌贼交配时采取4对腕相抱的方式相关。说明曼氏无针乌贼在繁殖期选择配偶时, 雄性具有优先选择的主动权, 同时与雄性为争夺配偶时的打斗行为相适应。雌性在性成熟时期主要将能量分配在繁殖后代, 而雄性主要用于生长。
2.4 形态特征的主成分分析
