Morphological difference and path analysis of Procambarus clarkia from Anhui Province

WANG Fen; SONG Guangtong; XU Xiaona; ZHANG Wenwen; CUI Feng; ZHU Shiming; YIN Junfeng; CHEN Zhu; ZHOU Xiang; FU Chenghai

doi:10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.03.010

Anhui Agricultural Science Bulletin >

2025 , Vol. 31 >Issue 3: 42 - 47

DOI: https://doi.org/10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.03.010

Morphological difference and path analysis of Procambarus clarkia from Anhui Province

WANG Fen ¹ ,
SONG Guangtong ¹ ,
XU Xiaona ¹ ,
ZHANG Wenwen ² ,
CUI Feng ² ,
ZHU Shiming ³ ,
YIN Junfeng ⁴ ,
CHEN Zhu ¹ ,
ZHOU Xiang ¹ ,
FU Chenghai ⁵

Expand

¹Fisheries Research Institute, Anhui Academy of Agricultural Sciences, Anhui Key Laboratory of Aquaculture and Stock Enhancement, Hefei 230031, China
²Anhui Science and Technology University, Chuzhou 233100, China
³Hefei Runzhi Ecological Agriculture Co. , Ltd. , Hefei 230000, China
⁴Institute of Agro-product Processing Research, Anhui Academy of Agricultural Sciences, Hefei 230031, China
⁵Dingyuan County Haiqun Modern Agriculture Development Co. , Ltd. , Chuzhou 233200, China

Received date: 2024-11-02

Online published: 2025-02-13

Fold

Abstract

One-way analysis of variance, principal component analysis, cluster analysis, correlation analysis and path analysis were used to analyze the difference and path analysis of 7 morphological parameters such as body mass and body length of Procambarus clarkia cultured populations in 6 culture areas of Taihu and Changfeng, Anhui Province, so as to explore the correlation of morphology and factors affecting body mass of Procambarus clarkia cultured populations in different culture areas. The results showed that the ratio of morphological parameters was different in different regions, and the plumpness of the Anqing Susong population was the highest. Principal component analysis showed that the contribution rates of the two principal components of the male population were 37.8% and 22.4%, and the cumulative contribution rates were 60.2%, while the contribution rates of the two principal components of the female population were 40.5% and 20.9%, respectively, and the cumulative contribution rates were 61.4%. The cluster analysis showed that the Euclidean distance between the Anqing Susong population and other populations was far away, so it was classified into a single group. The correlation analysis showed that the correlation between individual traits and body weight of male was in the order of cuticle width > body length > cuticle length > belly width > cuticle height > belly length, while the correlation between individual traits and body weight of female was in the order of cuticle length > cuticle width > cuticle height > belly width > belly length. Path analysis showed that the morphological parameters measured in this study could not well interpret the relationship with body weight. In summary, the results showed that there were some morphological differences among Procambarus clarkii populations in different regions, but they could not effectively distinguish the populations and did not reach the subspecies level. Moreover, the selected morphological traits parameters were insufficient to describe the body mass, and the sample size and morphological traits parameters needed to be further enriched.

Key words： Procambarus clarkia; morphology; correlation analysis; path analysis

Cite this article

WANG Fen , SONG Guangtong , XU Xiaona , ZHANG Wenwen , CUI Feng , ZHU Shiming , YIN Junfeng , CHEN Zhu , ZHOU Xiang , FU Chenghai . Morphological difference and path analysis of Procambarus clarkia from Anhui Province[J]. Anhui Agricultural Science Bulletin, 2025 , 31(3) : 42 -47 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.03.010

克氏原螯虾（Procambarus clarkia），俗称小龙虾，是我国重要的淡水养殖水产品之一，其养殖产量逐年上升^[1]。形态差异分析广泛应用于品种选育方面，为养殖群体种质资源保护和亲本选育提供基础资料^[2]。张成松等^[3]采用相关分析和通径分析方法，分析了形态性状对体质量的影响效应，确定了体长、头胸甲宽、头胸甲高和第一腹节宽是影响体质量的主要自变量。殷悦等^[4]调研了江苏等9个地区的克氏原螯虾，表明不同地区的克氏原螯虾头胸甲长、头胸甲宽、螯长与体长的线性关系均存在差异。本文对安徽省内几个克氏原螯虾的主养区域进行调查，测定其形态参数，研究不同区域克氏原螯虾的形态差异以及体重与形态的关系，为其育种提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

2022 年4—5月从安徽省六安霍邱（Ⅰ），合肥长丰（Ⅱ），安庆太湖（Ⅲ），安庆宿松（Ⅳ），肥东桥头集（Ⅴ）和宣城孙埠（Ⅵ）的养殖场分别采集雄性和雌性克氏原螯虾各30只，健康无残肢。

1.2 形态参数测定

电子天平称重，精确到0.01 g。用游标卡尺测量螯虾的长度，精确到0.01 cm。体重：采用吸水纸吸干水后测定。体长：眼柄基部到尾扇末端。头胸甲长：眼柄基部到头胸甲背部末端的长度。头胸甲宽：头胸甲背部最大的宽度。头胸甲高：头胸甲下沿到头胸甲背脊线的距离。腹部长：为头胸甲后缘至尾节前端的距离。腹部宽：第一腹节最宽处的长度。丰满度：体重与体长三次方比例的百分比。本文选取体长为基数来消除克氏原螯虾个体大小对形态参数值的影响^[3]。

1.3 数据处理

使用SPSS 20.0软件进行单因素方差分析，采用Duncan法进行多重比较，以检验不同形态比值性状间的差异显著性。通过主成分法选取特征值大于1的因子作为主成分，并采用最大方差法对因子矩阵进行旋转，获得主成分载荷矩阵和特征值。聚类分析采用欧氏距离的最短距离法对各群体8个比例性状的平均值进行系统聚类，绘出反映形态相似性的树形图^[5]。用SPSS 20.0软件对测定结果进行统计整理，获得各项表型参数估计值（统计量）后，分别进行Pearson表型相关分析（利用t检验检验相关系数的显著性）、形态性状各指标对体质量的通径分析和决定系数计算，剖析这些性状对体质量的直接作用和间接影响，剔除偏回归系数不显著的性状^[5-6]。相关系数（

r x y

）、通径系数（

P i

）、决定系数（

d i

）、双性状共同决定系数（

d i j

）的计算如式（1）～（4）。

r x y = ∑ i = 1 n (x i - x ¯) (y i - y ¯) ∑ i = 1 n (x i - x ¯) 2 (y i - y ¯) 2

（1）

P i j = r i j P j y

（2）

d i = p i 2

（3）

d i j = 2 r i j × P i × P y

（4）

式中，r_xy 为自变量的相关系数，x_i，y_i 均为样本形状表型值参数，

x ¯

，

y ¯

为性状均值；P_ij 为x_i 通过x_j 对y的间接通径系数，P_jy 代表x_j 对y的直接通径系数，r_ij 代表两性状间的相关系数；d_i 为决定系数，P_i 代表性状对软体质量的通径系数；d_ij 为两不同性状x_i 和x_j 共同对y的决定系数。

2 结果与分析

2.1 单因素方差分析

由表1可知，各性状变异系数均小于10%，表明所测参数测定数值具有分析价值^[7]。在雄性群体中，Ⅵ群体的头胸甲长/体长，头胸甲宽/体长以及腹部宽/体长的值最小，且腹部宽/体长值与其他群体差异具有统计学意义（P<0.05）。Ⅱ群体的头胸甲长/体长值最大；Ⅱ群体的腹部长/体长值最小，与Ⅳ群体差异无统计学意义（P>0.05），与其他地区群体的差异具有统计学意义（P<0.05）。Ⅳ群体的头胸甲高/体长值最小，与Ⅲ群体差异无统计学意义（P>0.05），与其他群体差异具有统计学意义（P<0.05）。

表1 克氏原螯虾各表型性状的统计量及变异系数

性别	形态参数比值	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ	Ⅵ
雄性	头胸甲长/体长	0.456±0.021 b（4.601%）	0.459±0.015 b （3.267%）	0.450±0.036 ab （8.051%）	0.455±0.017 b （3.538%）	0.455±0.014 b （2.968%）	0.441±0.009 a （2.070%）
	头胸甲宽/体长	0.273±0.009 a （3.320%）	0.268±0.007 a（2.786%）	0.269±0.006 a （2.243%）	0.271±0.010 a （3.831%）	0.268±0.009 a（3.391%）	0.267±0.013 a （4.956%）
	头胸甲高/体长	0.292±0.016 b（5.404%）	0.305±0.014 b （4.504%）	0.287±0.012 a（4.305%）	0.281±0.013 a（4.580%）	0.300±0.012 b（3.945%）	0.291±0.019 b （6.388%）
	腹部长/体长	0.420±0.020 c（4.649%）	0.402±0.029 a（7.183%）	0.414±0.014 bc（3.348%）	0.409±0.019 ab（4.758%）	0.437±0.015 d（3.329%）	0.442±0.010 d（2.211%）
	腹部宽/体长	0.214±0.012 b（5.440%）	0.210±0.009 b （4.056%）	0.216±0.008 b（3.618%）	0.212±0.008 b （3.775%）	0.213±0.008 b（3.688%）	0.203±0.018 a（8.797%）
	丰满度/（g/cm³）	4.746±0.701 ab	4.700±0.699 ab	4.951±0.433 ab	5.065±0.606 b	4.609±0.797 a	4.591±0.769 a

雌性	头胸甲长/体长	0.451±0.013 ab（2.815%）	0.450±0.013 ab （2.929%）	0.448±0.012 ab （2.591%）	0.456±0.014 b （2.978%）	0.445±0.014 a （3.226%）	0.449±0.015 ab（3.411%）
	头胸甲宽/体长	0.271±0.012 ab（4.352%）	0.264±0.011 a（4.240%）	0.268±0.014 ab（5.387%）	0.273±0.016 b（5.750%）	0.267±0.009 ab（3.438%）	0.268±0.009 ab（3.180%）
	头胸甲高/体长	0.282±0.013 bc（4.743%）	0.293±0.013 d（4.351%）	0.278±0.013 ab（4.590%）	0.280±0.014 ab（4.854%）	0.288±0.015 cd（5.199）	0.272±0.014 a（5.177%）
	腹部长/体长	0.549±0.013 c（2.310%）	0.428±0.018 ab（4.321%）	0.417±0.030 a（7.202%）	0.427±0.018 ab（4.159%）	0.418±0.040 a（9.647%）	0.432±0.017 b（3.931%）
	腹部宽/体长	0.215±0.010 a（4.455%）	0.215±0.010 a（4.598%）	0.213±0.009 a（4.388%）	0.211±0.010 a（4.799%）	0.213±0.009 a（4.394%）	0.212±0.011 a（5.994%）
	丰满度/（g/cm³）	4.280±0.403 a	4.226±0.511 a	4.229±0.385 a	4.776±0.566 b	4.164±0.486 a	4.640±0.464 b

注：括号中数值为变异系数；每行不同字母表示组间差异在0.05水平具有统计学意义。

在雌性群体中，Ⅰ群体的腹部长/体长和腹部宽/体长值最大，其中腹部长/体长值与其他群体差异具有统计学意义（P<0.05），而腹部宽/体长与其他群体差异无统计学意义（P>0.05）。Ⅱ群体的头胸甲宽/体长值最小，与Ⅳ群体差异具有统计学意义（P<0.05），与其他4个群体差异无统计学意义（P>0.05）；Ⅱ群体的头胸甲高/体长和腹部宽/体长值最大。Ⅳ群体的头胸甲长/体长和头胸甲宽/体长值最大，腹部宽/体长值最小。

从丰满度来说，Ⅳ雌雄两个群体的丰满度均最大。其中雄性群体丰满度显著高于Ⅴ和Ⅵ群体（P<0.05），与其他3个群体差异无统计学意义（P>0.05）。雌性群体丰满度与Ⅵ群体差异无统计学意义（P>0.05），与其他4个群体差异具有统计学意义（P<0.05）。以上结果说明雌性个体形态差异与雄性有所区别，后续对其进行分开分析

2.2 主成分分析

对6个雄性群体的5个形态比值进行主成分分析，提取了特征值大于1的2个主成分，分别为37.8%和22.4%，累计为60.2%。第1主成分起主要作用的为头胸甲宽/体长、腹部宽/体长、头胸甲高/体长和头胸甲长/体长，反映了克氏原螯虾头胸甲和腹部宽方面的特征。对第2主成分起主要作用的为腹部长/体长，主要为腹部长度特征（表2）。

表2 克氏原螯虾群体主成分载荷矩阵和特征值

雄性群体			雌性群体
形态比值	成分1	成分2	形态比值	成分1	成分2
头胸甲宽/体长	0.793	-0.078	头胸甲长/体长	0.799	-0.091
腹部宽/体长	0.782	-0.086	头胸甲高/体长	0.718	0.037
头胸甲高/体长	0.700	0.161	头胸甲宽/体长	0.675	0.386
头胸甲长/体长	0.512	-0.392	腹部长/体长	-0.176	0.809
腹部长/体长	0.045	0.940	腹部宽/体长	0.332	0.668
特征值	2.027	1.045	特征值	1.888	1.122

6个雌性群体的5个形态比值的主成分分析结果与雄性群体相似，特征值大于1的主成分有2个，分别为40.5%和20.9%，累计为61.4%。如表2所示，对第1主成分起主要作用的为头胸甲长/体长，头胸甲高/体长和头胸甲宽/体长，主要反映头胸甲方面特征，第2主成分其主要作用的为腹部长/体长和腹部宽/体长，主要反映腹部特征。

由图1可知，6个群体的雄性和雌性个体均有重叠，不能有效地区分，表明不同地域的克氏原螯虾均质性较好，没有亚种^[8]。

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图1 克氏原螯虾群体第1和第2主成分散布

（A）雄性；（B）雌性。

2.3 聚类分析

如图2所示，克氏原螯虾6个群体最终均被聚为2大类。雄性个体中，Ⅱ、Ⅲ和Ⅰ群体聚为1类，Ⅴ和Ⅵ群体首先聚为1类，以上群体最终聚为1类。雌性个体聚类图与雄性有所不同，Ⅰ和Ⅵ群体聚为1类，Ⅱ和Ⅲ群体聚为1类，另外Ⅰ和Ⅱ亦聚为1类，Ⅰ、Ⅵ和Ⅱ群体聚为1类后，与Ⅴ群体聚为1类。表明不论雄性个体还是雌性个体，Ⅳ群体与其他几个群体的欧式距离都较远，归为单独的1类。

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图2 克氏原螯虾群体的聚类分析

2.4 相关性分析

各表型性状与体质量的表型相关性均具有统计学意义（P<0.01）。雄性个体性状与体质量的相关性大小依次为头胸甲宽>体长>头胸甲长>腹部宽>头胸甲高>腹部长。雌性个体性状与体质量的相关性大小依次为头胸部长>头胸甲宽>体长>腹部宽>头胸甲高>腹部长。比较雌雄2个群体形态性状和体质量的相关系数，可以看出雌性群体的形态性状与体质量的相关性较雄性群体大。其中，Ⅳ群体的相关性较其他群体大（表3）。各个形态之间亦表现出显著性相关，故需通过通径分析对其进行进一步分析。

表3 克氏原螯虾群体体质量和形态性状之间的相关性

性别	形态比值	体长	头胸甲长	头胸甲宽	头胸甲高	腹部长	腹部宽
雄性体质量	Ⅰ	0.689^**	0.677^**	0.814^**	0.725^**	0.549^**	0.767^**
	Ⅱ	0.637^**	0.756^**	0.799^**	0.688^**	0.253^**	0.706^**
	Ⅲ	0.802^**	0.545^**	0.855^**	0.523^**	0.571^**	0.717^**
	Ⅳ	0.864^**	0.811^**	0.855^**	0.791^**	0.542^**	0.855^**
	Ⅴ	0.508^**	0.716^**	0.753^**	0.812^**	0.253^**	0.728^**
	Ⅵ	0.621^**	0.591^**	0.454^**	0.385^**	0.620^**	0.297^**

雌性体质量	Ⅰ	0.770^**	0.790^**	0.821^**	0.708^**	0.628^**	0.816^**
	Ⅱ	0.589^**	0.705^**	0.755^**	0.616^**	0.401^**	0.531^**
	Ⅲ	0.861^**	0.882^**	0.713^**	0.879^**	0.584^**	0.745^**
	Ⅳ	0.912^**	0.937^**	0.826^**	0.869^**	0.844^**	0.835^**
	Ⅴ	0.682^**	0.860^**	0.863^**	0.717^**	0.355^**	0.685^**
	Ⅵ	0.752^**	0.715^**	0.861^**	0.844^**	0.581^**	0.827^**

注：**表示相关性在0.01水平具有统计学意义。

2.5 形态性状对体质量影响的通径分析

决定系数较大的性状代表其对体质量影响较大，在选种时需要加强注意。根据通径分析表格（表4～5）构建的形态对体质量的模型中，R ²均小于0.85，说明测定的形态参数不能较好地诠释与体质量的关系，需进一步丰富。

表4 雄性克氏原螯虾形态性状对体重影响的通径分析

	性状	相关系数	直接作用	间接作用				决定系数
Ⅰ				头胸甲宽		腹部宽		头胸甲宽		腹部宽
	头胸甲宽	1.962	0.814			1.047		3.849		4.109
	腹部宽	1.367	0.767	1.503						1.869

Ⅱ	头胸甲宽	0.799	2.436

Ⅲ				头胸甲宽		头胸甲长		头胸甲宽		头胸甲长
	头胸甲宽	0.855	3.141			0.155		9.866		0.720
	头胸甲长	0.545	0.291	1.238						0.085

Ⅳ				体长		腹部宽		体长		腹部宽
	体长	0.864	0.632			2.104		0.399		2.659
	腹部宽	0.855	2.487	0.535						6.185

Ⅴ				头胸甲高	腹部宽	腹部长	头胸甲宽	头胸甲高	腹部宽	腹部长	头胸甲宽
	头胸甲高	0.812	1.992		1.260	-0.419	1.370	3.968	5.021	1.670	5.458
	腹部宽	0.728	1.856	1.353		0.508	1.245		3.445	1.866	4.621
	腹部长	0.253	-0.955	0.874	0.987		1.064			0.912	2.081
	头胸甲宽	0.753	1.812	1.506	1.275	0.561					3.283

Ⅵ				体长		腹部宽		体长		腹部宽
	体长	0.621	1.315	-1.846				1.729		4.854
	腹部宽	0.297	-2.146			1.131				4.605

表5 雌性克氏原螯虾各形态参数对体质量影响的通径分析

	性状	相关系数	直接作用	间接作用				决定系数
Ⅰ				头胸甲宽		腹部宽		头胸甲宽		腹部宽
	头胸甲宽	0.821	1.226			0.957		1.502		2.346
	腹部宽	0.816	1.355	0.966						1.804

Ⅱ				头胸甲宽		头胸甲高		头胸甲宽		头胸甲高
	头胸甲宽	0.755	1.846			0.369		3.408		1.362
	头胸甲高	0.616	1.844	0.807						0.712

Ⅲ				头胸甲长		头胸甲高		头胸甲长		头胸甲高
	头胸甲长	0.882	0.946			0.909		0.895		1.720
	头胸甲高	0.879	1.098	0.783						1.206

Ⅳ				头胸甲长		腹部宽		头胸甲长		腹部宽
	头胸甲长	0.973	1.703			1.500		2.90		5.110
	腹部宽	0.835	2.022	1.264						4.088

Ⅴ				头胸甲宽		头胸甲长		头胸甲宽		头胸甲长
	头胸甲宽	0.860	1.376			0.676		0.896		1.859
	头胸甲长	0.863	0.815	1.141						0.664

Ⅵ				头胸甲宽	头胸甲高		腹部宽	头胸甲宽	头胸甲高		腹部宽
	头胸甲宽	0.861	1.170		0.750		0.755	1.369	1.756		1.767
	头胸甲高	0.844	1.075	0.817			0.593		1.156		1.276
	腹部宽	0.821	0.913	0.968	0.699						0.834

3 结论与讨论

同一个群体在不同地理区域会出现形态、生理和生态甚至遗传上的差异，这种差异是遗传变异和环境因子共同作用形成的^[9]。本研究测定安徽省内6个养殖场的克氏原螯虾形态性状参数，发现性状间变异系数较小，雌性个体形态差异与雄性有所区别，其中安庆宿松（Ⅳ）群体的丰满度高于其他群体，且通过聚类分析表明，该群体单独归为1类。通过主成分分析表示，6个群体的重叠区域较多，不能有效地区分，这可能与克氏原螯虾的市场流通量大有较大关系，不同种群间的克氏原螯虾存在着广泛的基因交换^[10]。而通径分析表明，本研究采集的形态性状参数不足以对体质量进行描述，样本量和形态性状参数均需进一步丰富。

综上，本文对安徽省内6个克氏原螯虾的养殖区进行调查，测定其形态性状参数，研究不同区域克氏原螯虾的形态差异以及体质量与形态的关系，发现6个地区克氏原螯虾群体间已经产生了一定程度的形态差异，但这些差异尚未达到亚种水平；样本量和形态性状参数均需进一步丰富。研究结果为其育种提供参考。

References

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