1、JIU JIANG UNIVERSITY毕 业 论 文题 目 长江流域翘嘴鲌体形几何形态学研究 英文题目 The Yangtze River basin shape geometry of Culter 院 系 药学与生命科学学院 专 业 生物科学 姓 名 梁其欢 年 级 2011 级 指导教师 张小谷 二零一五年五月九江学院 11 级本科毕业论文：长江流域翘嘴鲌体形几何形态学研究I摘 要本研究所采用的翘嘴鲌鱼体材料,运用几何形态学方法，采用TpsDig2软件标记每个翘嘴鲌标本的16个特征点，收集各个特征点的特征值，用SPSS统计学软件进行行判别函数分析和聚类分析，比较翘嘴鲌(Culter a
2、lburnus）7个不同群体间的形态差异。结果表明，以判别分析建立的判别函数, 对7个不同群体的综合判别率为96.6%。分析结果显示，几何形态测量分析法对7 个不同群体翘嘴鲌进行判别函数分析是可以区分的,典型判别函数散点表明不同地理区域其几何形态的差异明显。以聚类分析结果表明，7个不同翘嘴鲌群体可分为三支, 丹江口水库、无锡养殖、无锡太湖和四川乐山岷江四个群体形态最为接近, 首先聚为一支, 都昌新妙湖和重庆大洪湖聚为另一支, 而都昌新妙湖和重庆大洪湖群体则相对独立为一支。三个分支中都昌新妙湖和重庆大洪湖群体与其他群体的亲缘关系相对较远。在不同区域的翘嘴鲌群体，有一定的几何形态差异。从2种分析方
3、法中, 判别分析的鉴别效果最好。从网格图上 ，我们可以了解7个不同群体翘嘴鲌的各个部位的体形特征情况。关键字：翘嘴鲌；体形；几何形态学九江学院 11 级本科毕业论文：长江流域翘嘴鲌体形几何形态学研究IIAbstractTpsDig2 software to mark each of Culter alburnus specimens of 16 feature points by the topmouth culter fish body materials, using the method of geometric morphology and collected each feature
4、 point feature value, using SPSS statistical software for discriminant function analysis and clustering analysis, more Alice mouth culter Culter alburnus 7 different groups of morphological differences. The results show that, in order to determine discriminant analysis, 7 different groups of the tot
5、al discriminant accuracy was 96.6%. The results show that the geometric morphometric analysis method of seven populations of the topmouth Culter alburnus of discriminant function analysis can distinguish the canonical discriminant function scatter showed significant difference in different geographi
6、c regions of the geometry. The clustering analysis results show that seven different Culter alburnus groups can be divided into three branches, Danjiangkou reservoir, cultured in Wuxi, Wuxi Taihu Lake and Leshan, Sichuan Minjiang four group form is close to that of the first poly A, Duchang wonderfu
7、l new lake and Chongqing Honghu clustered into another branch, and Chang Xin Miao lake and Chongqing Honghu groups is relatively independent a. The genetic relationship between Duchang three branches in new wonderful lake and Chongqing Honghu population and other populations is relatively far. In di
8、fferent regions of Culter groups, have certain differences in geometry. From the 2 methods of analysis, discriminant analysis of the effect of the best. From the grid graph, we can understand the shape characteristics of 7 different groups of different parts of culter.Key words: Culter alburnus; Bod
9、y shape ; geometric morphology.九江学院 11 级本科毕业论文：长江流域翘嘴鲌体形几何形态学研究III目 录摘 要 .IAbstract .II目 录 .III前 言 .11 材料与方法 .31.1 材料 .3标本整理、图像获取： .31.2 方法 .51.3 统计方法 .52 结果与分析 .52.1 形态特征差异 .52. 2 几何形态测量分析 .82.2.1 检测样本组特征点的合理性 .82.2.2 翘嘴鲌体形特征点的判别函数分析 .82.2.3 翘嘴鲌体形特征点的聚类分析 .123 讨 论 .13参 考 文 献 .14致 谢 .16九江学院 11 级本科毕业
10、论文：长江流域翘嘴鲌体形几何形态学研究1前 言翘嘴鲌形态学特征翘嘴鲌（Culter alburnus）又称翘嘴红鲌，属鲤形目、 鲤科、鲌属。头背面平直，头后背部隆起。眼大而圆眼大，位于头的侧下方。口上位，竖于口前，下颌坚厚急剧上翘，口裂几乎成垂直，下咽齿末端成钩状。体型较大，侧扁，体细长，呈柳叶形。鳞小。侧线明显，前部略向上弯，后部横贯体侧中部略下方，侧线鳞 80-93 枚。腹鳍基至肛门间有腹棱； 背鳍 具强而光滑的硬刺；尾鳍分叉，下叶稍长于上叶 1-2。体背略呈青灰色，两侧银白，各鳍灰黑。尾巴是红色的被称为翘嘴红鲌，尾巴呈青色的称之为青梢鲌。翘嘴红鲌属中、上层大型淡水经济鱼类，行动迅猛，善于
11、跳跃，性情暴躁，容易受惊，属于广温性鱼类 3。是我国鳊鲌亚种最大的一种鱼。翘嘴鲌为大型习见经济鱼类，数量较多。其肉洁白鲜嫩，营养价值较高，口感好。广泛分布于我国长江中下游地区各水域，位列“太湖三白”之首，我国平原诸水系均产，以湖北、安徽和黑龙江省产量最多。翘嘴鲌是以活鱼为主食的凶猛肉食性鱼类，苗期以浮游生物及水生昆虫为主食，50 克以上主要吞食小鱼小虾，也吞食少量幼嫩植物。由于野生的翘嘴鲌捕捞强度过大以及其他因素的影响，翘嘴鲌资源也趋向减少，因翘嘴鲌营养的价值从而市场需求却越来越大，其养殖有着良好的前景 4。几何形态几何形态学方法有两种：一是轮廓线法(outline method)，另一个是特
12、征点法(landmark method)。特征点法的原理是：首先选取所研究生物结构区域中的某些特征点，进行图像的处理，收集其特征点的二维或三维坐标，对样本进行多变量统计比较 5-6。目前，生物学家对几何形态学研究在不断将特征点法和轮廓法逐渐运用到众多领域。20 世纪 80 年代，Kendall 7-8及其他其他专家在特征点法方面的工作，使得特征点法在数学的基础上获得更多支持。例如：白明和杨星科 9对几何形态测量法在生物形态学研究中的应用中介绍了几何形态学发展；尚小晶等 10采用几何形态学方法对神经元的分类；Pretorius 和 Scholtz 利用几何形态法基于后胸骨对金龟总科高级阶元系统发
13、育关系进行了推断，他们还积极九江学院 11 级本科毕业论文：长江流域翘嘴鲌体形几何形态学研究2倡导将几何形态法应用到昆虫进化研究中 11；闫宝荣和花保祯 12采用几何形态方法对昆虫的分类和系统发育的研究；张晶晶 13等基于几何形态测量学的几种蜻蜓翅的形态分析。几何形态学除了被广泛运用到医学和生命科学上，越来越多的人对它有了新的尝试，比如：王尉安和冯雅琪 14尝试采用几何形态学方法探索家具的设计。翘嘴鲌的体形形态研究进展及意义翘嘴鲌是一种重要的经济鱼类，其肉质细嫩鲜美，市场价格居高不下，在巨大的经济利益下使得人们对自然翘嘴鲌的需求愈加强烈。过度捕捞和环境恶化已经成为长江流域翘嘴自然翘嘴鲌资源减少
14、的重要原因。为了进一步减少捕捞，保护自然翘嘴鲌资源，迫切需要鱼类学基本知识。在经过近十几年的人工繁殖后，非标准化翘嘴鲌繁殖场所遍布全国各省区，但广泛的养殖还具有一定难度，使得市场带来巨大的经济损失和信誉危机。目前，大多数学者对翘嘴的研究比较集中于形态学、同工酶 15方面，在鱼类的形态学研究中，通常采用形态度量学方法 16。但是，在此方法所用的可量性状都是二维的（沿水平和垂直方向） ，呈非均匀分布（多集中在头部和尾柄部） ，这样相互之间不可避免地发生重叠，甚至还包含了非同源的特征（最大体长和最低尾柄高）等等。这些缺陷使得常规形态度量并不能准确地描述鱼体形态 17。2003 年傅萃长 18长江流域
15、鱼类多样性空间格局与资源分析兼论银鱼的生物多样性与系统发育的研究对长江流域鱼类地理分布初步研究; 2007 年高欣 19做了长江珍稀及特有鱼类保护生物学研究；2008 年张小谷 20做了鄱阳湖四种鲌形态与生长的比较研究；2009 年杨虹 21兴凯湖翘嘴鲌生物学特性及人工繁殖研究；2011 年胡海彦、 狄瑜、赵永锋、宋迁红和邴旭文 22等对蠡湖 4 种鲌鱼形态特征的比较研究 ；2014 年侯刚和王学锋 23等基于几何形态测量学的 4 种金线鱼矢耳石识别研究。以上例子虽然说明关于鲌类研究不少，但是对长江流域的翘嘴鲌体形差异还没有彻底展开研究，因此对鲌类种群体形特性的研究是很有必要的。目前，我国很少
16、有鱼类几何形态学研究的报道。本研究采用特征点几何形态方法，探讨翘嘴鲌形态分离与地理相关性，为鲌类种群的进化分离事件提供参考。从几何形态学角度进一步分析长江流域翘嘴鲌的生长特征。该研究有利于相关判别软件的开发，对翘嘴鲌个体在鲌类种群合理资源的管理有着重要的意义。 九江学院 11 级本科毕业论文：长江流域翘嘴鲌体形几何形态学研究31 材料与方法1.1 材料标本整理、图像获取：本研究材料为翘嘴鲌，采样时间于 2012 年 11 月至2014 年 5 月。总共 288 尾。分别采自无锡太湖、都昌新妙湖、丹江口水库、重庆大洪湖、四川乐山岷江、阳朔漓江、无锡养殖。将鲜活材料运输到实验室，用清水洗净鱼体稍干
17、后，平放到解剖盘，左侧向上，它的正下方放一把游标卡尺，用数码相机 Canon 600D 拍照，用电子天平测定每尾鱼的体重，精确到0 01 g; 用游标卡尺测量鱼体长度，精确度为 0 01 cm。按采集样本时间，地理分布的不同，总共分成 7 个组，见表 1，各样本组体重、体长等分布情况见表 2。表1 翘嘴鲌样本采集时间及分组Table 1 The time of sample collection and grouping of Culter alburnus组号 采集时间 地点 采集样数1 2012/11/5 无锡太湖 602 2012/12/7 都昌新妙湖 563 2012/11/8 丹江口
18、水库 123 2013/12/23 丹江口水库 734 2013/12/9 重庆大洪湖 235 2013/12/9 四川乐山岷江 56 2014/5/16 阳朔漓江 217 2012/11/5 无锡养殖 38表 2 各样本组体重、体长等分布情况Table 2 The sample weight, body length distribution组别 1 2 3 3 4 5 6 7 最小值 128.70 220.30 259.80 256.30 41.40 362.70 67.60 270.60 最大值 824.50 462.00 565.00 591.40 77.50 1019.30 661.
19、80 785.50 均值 342.467 354.371 342.567 395.493 60.744 625.680 230.657 469.366 体重（g）标准差 180.960 60.080 87.741 70.858 9.237 284.998 158.716 108.021 最小值 250634.00 277734.00 307980.16 266400.40 157650.10 305480.00 166560.00 272322.12 体长（mm）最大值 360000.10 335400.00 330600.12 346580.10 196800.00 420322.60 36
20、1020.00 372900.00 九江学院 11 级本科毕业论文：长江流域翘嘴鲌体形几何形态学研究4均值 316051.512 308471.116 322456.307 308792.551 177362.922 353174.840 247084.043 320746.159 标准差 24202.869 14868.896 6759.007 17017.489 9641.728 46744.288 49344.119 21378.275 最小值 8.90 22.76 15.70 16.88 9.12 17.36 22.30 21.10 最大值 22.00 15.40 10.94 12.0
21、0 6.48 12.66 8.10 14.50 均值 13.765 19.381 12.675 14.112 7.476 14.516 14.034 18.234 眼间距（mm）标准差 3.439 1.752 1.573 1.047 0.602 1.929 3.543 1.612 最小值 15.60 20.02 22.46 24.24 11.44 29.00 17.08 25.20 最大值 39.80 32.56 30.08 40.50 15.72 43.84 42.36 41.90 均值 26.890 25.667 25.405 32.145 13.837 35.064 26.043 32.
22、369 体厚（mm）标准差 6.544 2.507 2.416 2.780 1.080 6.378 6.287 3.268 1.2 方法选取 16 个特征点，它们分别是：1.吻部下颌端点 2.吻部上颌端点 3.枕后顶点 4.背鳍起点 5.背鳍基部末端 6.尾鳍背部起点 7.侧线末端点 8.尾鳍腹部起点 9.臀鳍基部末端 10.臀鳍起点 11.腹鳍起点 12.胸鳍起点 13.鳃盖膜腹面后缘点 14.眼中央点 15.鳃盖膜后缘。16.侧线起始点。首先通过 TpsDig2 Version 2.05 软件标记翘嘴鲌每尾标本的各个特征点，然后收集各个特征点的特征值，再用TpsSmall Version
23、1.20 软件检测样本的合理性。最后，运用 TpsRelw Version 1.44 软件检测所有标本的每个特征点平均坐标。获得各个标本特征点对平均坐标的变化形态，据此对每个标本图像进行变形旋转，保存各标本图像生成的相关数据矩阵。1.3 统计方法利用 SPSS 打开各标本图像生成的相关数据矩阵，并进行判别函数分析，将典型得分作散点图分析，运用 Thin-plate Spline Version 1.20 软件获取样本组几何形态网格图进行样本组形态差异分析,最后进行聚类分析。2 结果与分析九江学院 11 级本科毕业论文：长江流域翘嘴鲌体形几何形态学研究52.1 形态特征差异根据上表 2 各样本组
24、体重、体长、眼间距、体厚等分布情况及采集时间建立简单的柱形图。其中组别：1 组为无锡太湖；2 组为都昌新妙湖；3，4 组为丹江口水库；5 组为重庆大洪湖；6 组为四川乐山岷江；7 组为阳朔漓江；8 组为无锡养殖（如下图 14） 。长 江 流 域 翘 嘴 鲌 体 重0.00200.00400.00600.00800.001000.001200.001 2 3 4 5 6 7 8组 别体 重 （ g） 最 小 值体 重 （ g） 最 大 值体 重 （ g） 均 值体 重 （ g） 标 准 差图 1 长江流域翘嘴鲌体重Fig 1 The weight of Culter alburnus in Ya
25、ngtze River Basin长 江 流 域 翘 嘴 鲌 体 长0.0050000.00100000.00150000.00200000.00250000.00300000.00350000.00400000.00450000.001 2 3 4 5 6 7 8组 别体 长 （ mm） 最 小 值体 长 （ mm） 最 大 值体 长 （ mm） 均 值体 长 （ mm） 标 准 差图 2 长江流域翘嘴鲌体长Fig 2 The Yangtze River Basin of Culter alburnus in length九江学院 11 级本科毕业论文：长江流域翘嘴鲌体形几何形态学研究6长
26、江 流 域 翘 嘴 鲌 眼 间 距0.005.0010.0015.0020.0025.001 2 3 4 5 6 7 8组 别眼 间 距 （ mm） 最 小 值眼 间 距 （ mm） 最 大 值眼 间 距 （ mm） 均 值眼 间 距 （ mm） 标 准 差图 3 长江流域翘嘴鲌眼间距Fig 3 The Yangtze River Basin of Culter eye spacing长 江 流 域 翘 嘴 鲌 体 厚0.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.0040.0045.0050.001 2 3 4 5 6 7 8组 别体 厚 （ mm） 最 小 值体 厚
27、 （ mm） 最 大 值体 厚 （ mm） 均 值体 厚 （ mm） 标 准 差图 4 长江流域翘嘴鲌体厚Fig 4 The Yangtze River Basin of Culter thick body从图3，4可得，1组无锡太湖、2组都昌新妙湖、3，4组丹江口水库、8组无锡养殖体重和体长的平均值均差别不大，6组四川乐山岷江体重和体长平均值相对较大，5组重庆大洪湖、7组四川乐山岷江体重和体长平均值均相对较小，通过体重和体长进行判别不同区域翘嘴鲌的形态特征波动并不大。从表5、6可得：1组无锡太湖、2组都昌新妙湖、3，4组丹江口水库、6组四川乐山岷江、7组阳朔漓江、8组无锡养殖眼间距和体厚的相对差异不大，重庆大洪湖养殖眼间距和体厚的平均值相对较小。其中5组重庆大洪湖、7组四川乐山岷江在眼间距和体
