王從剛，譚虹雨，張 曼，2*，高 峰，武 琳，汪開成，陳秀荔

(1.廣西大學動物科學技術學院，廣西 南寧 530004；2.廣西大學海洋學院，廣西 南寧 530004；3.廣西水產科學研究院，廣西 南寧 530021)

卷口魚(Ptychidiojordani)俗稱嘉魚、老鼠魚，隸屬于鯉形目(Cypriniformes)、鯉科(Cyprinidae)、卷口魚屬(Ptychidio)，因肉質嫩滑鮮美，被譽為西江四大名魚之一[1]。廣西境內西江干流是卷口魚的主要分布區(qū)域，其流域面積廣，水文環(huán)境復雜多變，梯級水利水電工程建設眾多，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]。受過度捕撈、棲息地退縮和水環(huán)境惡化等因素影響，卷口魚野生資源量銳減，已于2016年被《中國脊椎動物紅色名錄》列為極危物種[4-6]，因此亟待開展卷口魚資源養(yǎng)護和管理工作。形態(tài)特征是魚類鑒別和分類的基礎依據，也是魚類種質資源科學評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，魚類不同群體往往在形態(tài)上產生穩(wěn)定變異，這是對長期隔離和局域生境條件選擇性適應的結果[7-8]。卷口魚為營底棲生活的定居性魚類，張化浩等[9]指出此類魚棲息地相對固定，擴散能力差，群體結構簡單且群體間基因交流較少，不同地理群體間容易產生形態(tài)差異。因此，系統(tǒng)開展廣西西江干流不同生境條件下卷口魚的形態(tài)分化研究對其種質資源評價、保護管理及可持續(xù)利用具有重要意義。

近年來，針對定居性魚類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]運用判別分析、聚類分析和幾何形態(tài)分析研究了鄱陽湖流域蒙古鲌(Cultermongolicus)5個野生群體的形態(tài)差異，結果表明各地理群體的形態(tài)差異主要體現在頭部、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；肖慧[10]探討了江西境內9個野生黃顙魚(Pelteobagrusfulvidraco)群體間的形態(tài)分化，認為其獨特的生活習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]對太湖、洪澤湖和南四湖3個湖鱭(Coiliaectenes)群體進行了多變量形態(tài)度量學分析，通過主成分分析和聚類分析發(fā)現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，推測與其棲息地自然環(huán)境、生態(tài)習性和地理隔離有關。

目前對于卷口魚的研究主要集中于人工繁殖[1]、基礎生物學[12]和遺傳學[13]等方面，但有關卷口魚不同地理群體的形態(tài)分化，僅有趙建等[14]對柳州(柳江)、桂平(潯江)和郁南(西江)三地卷口魚的比較分析，研究發(fā)現各江段卷口魚形態(tài)差異明顯，其中潯江與西江段至少存在兩個群體，與杜合軍等[15]的研究結果基本一致。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個地理群體的卷口魚為研究對象，采樣分布范圍廣且各河段局域生境差異較大，基于此推測廣西西江干流沿線各群體的卷口魚可能也具有較高的形態(tài)多樣性。為進一步了解卷口魚的形態(tài)差異，并對不同江段的卷口魚進行種群鑒定，本研究通過傳統(tǒng)形態(tài)學和框架分析法，系統(tǒng)探究了不同地理區(qū)域卷口魚的形態(tài)分化，以期為廣西西江干流卷口魚種群鑒別、種質資源保護與合理利用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗用卷口魚樣本分別于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)。各采樣點坐標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名稱(例如：天峨以TE表示)。

1.2 形態(tài)測量

形態(tài)數據包括可量性狀和框架性狀，用數顯游標卡尺測量(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、體長、叉長、體高、體寬、頭長、吻長、眼徑、眼間距、眼后頭長、軀干長、尾長、尾柄長、尾柄高、上頜須長、口角須長和胸鰭基長共17項指標?？蚣軠y量位點參照趙建等[14]的設定，共測量21項框架參數(圖2)。魚體重量采用電子天平稱量(上海英展機電企業(yè)有限公司，精確到0.01 g)。

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

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 卷口魚樣本信息

1.3 數據處理

為去除魚體規(guī)格差異對分析結果的影響，除體長外，16項可量性狀和21項框架性狀均除以體長并取對數，轉化為37項標準化性狀[7]。校正后的性狀命名保持不變，并運用SPSS 22.0軟件進行后續(xù)數據分析。

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P<0.010的形態(tài)數據。建立得分系數矩陣，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法對因子負荷矩陣進行旋轉，計算各主成分的貢獻率和累積貢獻率[8]。具體分析貢獻率較高的前兩個主成分(PC1和PC2)的得分系數并繪制散點圖。

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9個地理群體的卷口魚進行差異顯著性檢驗[16]。

1.3.3 判別分析

采用逐步判別分析篩選出對區(qū)分9個地理群體卷口魚有顯著貢獻的性狀，根據性狀相關系數構建判別函數并對所有樣本數據進行交互驗證，參照馮藝等[17]的方法計算得到各群體判別準確率和綜合判別率。

判別準確率(%)=(某群體判別正確尾數/該群體實際尾數)×100%

其中：Ai為第i個群體中判別正確的尾數，Bi為第i個群體的實際尾數，k為群體數。

1.3.4 聚類分析

分別求出各群體標準化性狀的平均值，采用歐氏距離法[18]進行聚類分析。

2 結果與分析

2.1 主成分分析

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

基于PC1和PC2構建的散點圖顯示(圖4)，卷口魚9個群體間的形態(tài)差異在PC1坐標軸上較在PC2坐標軸上更易區(qū)分開來，平南群體主要分布在PC1軸的左側，而其他群體則主要分布在PC1軸的右側。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PC1和PC2中得分系數較高的體高(X3)、尾柄高(X12)、尾長(X11)、D7-9(X26)、D2-3(X14)、D8-9(X27)、D3-5(X17)、D3-6(X18)和D5-8(X22)共計9個性狀進行單因子方差分析，以便明確各群體間的形態(tài)差異性(表2)。單因子方差分析結果顯示桂平、平南和梧州3個群體的背腹軸性狀(D3-6和 D5-8)與多數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(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個卷口魚群體單因子方差分析結果

注：最后一列數據后的小寫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判別分析貢獻顯著的19項性狀，根據各群體的性狀參數建立判別函數(表3)，例如：Z天峨=-842.639-610.564Y1-1 263.907Y2+……+13.293Y18-372.580Y19。對卷口魚全部樣本按照上述函數進行逐個判別分類，各群體的判別準確率為90.00%～100.00%，綜合判別率為96.36%。交互驗證各群體的判別準確率為80.00%～100.00%，綜合判別率為91.30%。交互驗證結果與判別函數所得結果的準確率均較高(表4)，表明9個群體的卷口魚均已產生明顯的形態(tài)分化，判別函數能對其較好地區(qū)分。

表3 9個卷口魚群體的判別函數系數

續(xù)表3

表4 9個卷口魚群體判別結果

續(xù)表4

2.4 聚類分析

聚類分析結果顯示上游的東蘭、合山、大化、天峨和都安等5個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)計方法系統(tǒng)分析了廣西西江干流9個卷口魚地理群體的形態(tài)差異情況。其中，主成分分析將多個標準化性狀轉化成為4個主成分，前兩個主成分的累積貢獻率達69.693%。相應的主成分散點圖顯示，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個群體的重疊度較高，這表明PC1和PC2對卷口魚總體形態(tài)變異的貢獻率較高，能夠概括卷口魚群體間大部分的形態(tài)學差異。進一步對PC1和PC2分析發(fā)現背腹軸和尾部性狀起到關鍵作用。卷口魚主要棲息于石底深河段，屬定居性魚類[13]。劉毅輝等[19]研究指出卷口魚有高背和平背兩種類型，其中前者在桂平及其下游較為常見。本研究單因子方差分析也發(fā)現中下游桂平、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(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，直接影響魚類游弋和覓食活動的尾部性狀也是卷口魚群體間形態(tài)變異的主要來源，與黃顙魚[10]和少鱗魚喜(Sillagojaponica)[20]等的研究結果一致。由此，背腹軸和尾部形態(tài)參數是區(qū)分廣西西江干流卷口魚不同群體形態(tài)分化的重要依據，推測可能與其棲息環(huán)境和生活習性密切相關。

為實現對卷口魚形態(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個卷口魚群體的判別函數，綜合判別率達96.36%。經交互驗證后的綜合判別率也達91.30%，除武宣和大化群體的部分個體存在誤判，判別準確率低于85.00%外，其他各群體判別準確率均較高(90.30%～100.00%)，表明卷口魚各群體已產生明顯的形態(tài)分化，通過判別函數能有效地劃分卷口魚的群體歸屬。進一步的聚類分析也發(fā)現中下游的梧州、桂平和平南群體依次與武宣和5個上游群體聚類，形態(tài)距離較遠，親緣關系與地理分布具有一定的一致性，類似于向文殿等[11]對湖鱭群體的研究結果。

總體而言，上述統(tǒng)計分析方法相互印證，也不可替代，所得結果基本一致，即廣西西江干流卷口魚9個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個群體與武宣群體的形態(tài)相似性較高。魚類的形態(tài)不僅受遺傳調控，也易受外界環(huán)境的影響[7]。本研究中卷口魚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]。加之卷口魚的定居習性，相對孤立的地理環(huán)境和群體間較少的基因交流，使得卷口魚為適應環(huán)境產生形態(tài)差異[19]，這可能是導致中下游桂平、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)境類似，而平南群體只位于潯江段，與上述兩個中下游群體的環(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，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處建有長洲水利樞紐[22-23]。2019年，Perazzo等[24]對伊氏嚙脂鯉(Bryconamericusiheringii)的研究指出水利設施的建設會造成水域的中斷，影響不同水域魚類的基因交流，因此廣西西江干流梯級水利水電設施的建設和運行可能加劇了卷口魚各群體間的隔離，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各地理群體間的形態(tài)差異可能與水利水電設施建設以及對局域環(huán)境的適應性分化有關，本研究將為進一步開展卷口魚種質資源的保護與管理提供基礎資料。