全 文 ：第 33卷 第 3期 生 态 科 学 33(3): 527−532
2014 年 5 月 Ecological Science May 2014

收稿日期: 2013-03-07; 修订日期: 2013-05-02
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(41106123); 浙江省水产育种专项(2012C12907-3、2012C12907-9); 浙江省公益性技术应用研究计划资助项目
(2013C31032); 宁波市海洋蟹类产业科技创新团队项目(2011B81003); 宁波市农村科技创新创业资金项目(2012C92010)
作者简介: 王燕飞(1989—), 男, 河南人, 硕士研究生, 从事水产动物遗传育种研究, E-mail: wangyanfei040357@163.com
*通信作者: 王春琳, 男, 博士生导师, 从事水产养殖研究, E-mail: wangchunlin@nbu.edu.cn

王燕飞, 王春琳, 母昌考, 等. 三疣梭子蟹不同月龄形态性状的主成分分析[J]. 生态科学, 2014, 33(3): 527−532.
WANG Yanfei, WANG Chunlin, MU Changkao, et al. Principal component analysis of morphometric traits of Portunus trituberculats
at different month ages[J]. Ecological Science, 2014, 33(3): 527−532.

三疣梭子蟹不同月龄形态性状的主成分分析
王燕飞, 王春琳*, 母昌考, 宋微微, 李荣华
宁波大学海洋学院, 宁波 315211

【摘要】 利用三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)在 1—5 月龄的生长数据, 对其全甲宽、甲宽、体长、体高、大螯长
节长、大螯不动指长、第一步足长节长及体重 8 个性状进行主成分分析。结果表明: 1—3 月龄各性状间相关系数均达
到极显著水平(P<0.01), 4、5 月龄部分性状间不显著(P>0.05)。各月龄三疣梭子蟹的主成分有所不同: 1 月龄三疣梭子
蟹的第一主成分为长度因子, 第二主成分为宽度因子; 2 月龄三疣梭子蟹的第一主成分为宽度因子, 第二主成分为长度
因子, 第三主成分为体重因子; 3 月龄三疣梭子蟹的第一主成分为宽度因子; 4—5 月龄三疣梭子蟹的第一主成分均为体
重因子, 第二主成分均为长度因子。不同月龄三疣梭子蟹各性状的生长速率存在一定差异。1—3 月龄形态性状的增长
优先于体重, 4—5 月龄体重增长优先于形态性状的增长。

关键词：三疣梭子蟹; 形态性状; 主成分分析
doi:10.3969/j.issn. 1008-8873.2014.03.020 中图分类号：S917.4 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2014)03-527-06
Principal component analysis of morphometric traits of Portunus
trituberculats at different month ages
WANG Yanfei, WANG Chunlin*, MU Changkao, SONG Weiwei, LI Ronghua
Faculty of Marine Sciences, Ningbo University, Ningbo 315211, China
Abstract: Principal component analysis was used for the evaluation of eight morphometric traits of Portunus trituberculatus
at different month ages, including full carapace width, carapace width, body length, body height, meropodit length of the
claw, fixed finger length of claw, meropodit length of the first peraeopod and body weight. Results showed significant
correlations between any two traits from one to three month age (P<0.01), however, some traits was not significant (P>0.05)
from four to five month age. The principal components of P. trituberculatus at different month ages were different. When the
P. trituberculatus was one month age old, the length factor was the first principal component, and width factor was the
second principal component. At two month age, the width factor was the first principal component, and the length factor and
body weight factor were the second and third principal component. However, width factor was the only principal component
at three month age. At four and five month age, the first principal component was body weight factor and the second
principal component was length factor. The growth rate of morphometric traits of P. trituberculatus was not the same at
different month ages; also, from one to three month ages, the growth of morphometric traits was prior to body weight, while
the growth of body weight took precedence of morphometric traits from four to five month ages.
Key words: Portunus trituberculatus; morphometric trait; principal component analysis
528 生 态 科 学 33 卷
1 前言
主成分(Principal component)分析法是将原来众
多具有一定相关性的指标, 重新组合成一组新的互
相无关的综合指标来代替原来的指标的一种多元分
析方法。它可以反映多个实测指标的主要信息,在进
行分析与评价指标变量时, 能够切断相关的干扰,
找出主导因素,从而作出更为准确的估计与评价[1–2]。
在水产动物方面, 目前主成分分析方法仍主要应用于
研究群体系统分类[3−5],而对于多性状相关研究方面报
道相对较少, 国内目前仅见青蛤(Cyclina sinensis)[6]、高
体革鯻(Scortumbarcoo)[7]、凡纳滨对虾(Litopenaeus
vannamei)[8]的相关研究。在三疣梭子蟹育种研究中,
高保全等[9]分析了三疣梭子蟹形态性状对体重的影
响, 刘磊等[10]对三疣梭子蟹 80、100、120 日龄形态
性状对体重的影响也进行了分析研究。到目前为止,
尚未发现有从多元分析的角度来研究三疣梭子蟹不
同月龄形态性状变化规律的报道。本研究通过对同
一批三疣梭子蟹在 5 个月龄的 8 个生长性状指标的
主成分分析, 揭示三疣梭子蟹生长指标在各生长阶
段的增长规律, 为三疣梭子蟹选育及养殖生产提供
参考依据。
2 材料与方法
2.1 实验材料与测定方法
本研究所用样本选自宁波鑫亿鲜活水产有限公
司, 随机选取 1—5 月龄土塘(30×666.67 m2)散养的
三疣梭子蟹各 60 尾作为测定样本, 2012 年 6 月至
10 月对各项指标进行测定。用游标卡尺测量全甲宽、
甲宽、体长、体高、大螯长节长、大螯不动指长、
第一步足长节长, 精确到 0.01 mm,体重用电子天平
称量, 精确到 0.01 g。试验期间月平均水温 19.13—
28.72 , ℃ 盐度为 20.27—27.85。
2.2 分析方法
由于原始数据单位度量不同, 不能在同一水平
上进行比较, 因此数据要进行标准化处理。运用
SPSS19.0 统计软件, 首先对生长性状数据进行标准
化转换, 然后再求出全甲宽、甲宽、体长、体高、
大螯长节长、大螯不动指长、第一步足长节长、体
重 8 项性状的相关矩阵, 及相关矩阵的特征根、特
征向量、累积贡献率。为保留原多维空间的信息并
简化计算, 一般选择 K 个较大特征值, 使累积贡献
率大于 85%以上, 进行主成分分析。统计学中普遍
认为,相关系数 r≦0.3被认为弱相关性或不可靠的相
关性; 相关系数 0.3≦r≦0.7 被认为是存在中等强
度相关性; 相关系数 r≧0.7 则被认为相关性是相当
强的, 并通过 P 值的大小来验证其可靠性。
3 结果与分析
3.1 各月龄三疣梭子蟹性状的表型参数
形态参数在育种选择上具有最直观且容易操作
等优点, 在生产上一直被当作重要的参考依据, 因
此了解其形态参数对三疣梭子蟹遗传育种具有重要
意义。不同月龄各性状表型参数的统计结果见表 1。

表 1 各性状表型统计量
Tab. 1 The apparent statistics of various (n=60)
月龄 统计值 全甲宽/mmX1
甲宽/mm
X2
体长/
mm X3
体高/mm
X4
大螯长节长
/mm X5
大螯不动指长
/mm X6
第一步足长节长
/mm X7
体重/g
Y
1 平均值 x 61.23 47.55 32.11 16.12 18.77 28.08 13.13 13.47
标准差 SD 5.25 7.00 2.41 1.39 1.48 2.36 1.28 2.94
变异系数 CV% 8.57 14.72 7.50 10.44 8.62 8.40 9.75 21.83
2 平均值 x 87.92 68.13 45.01 22.66 28.69 42.89 19.46 33.84
标准差 SD 5.38 4.15 3.59 1.79 2.77 3.84 1.79 5.01
变异系数 CV% 6.12 6.09 7.98 7.90 9.65 8.95 9.20 14.78
3 平均值 x 113.77 92.81 58.25 30.92 38.99 61.40 27.23 83.31
标准差 SD 28.77 9.75 14.34 3.09 11.36 10.99 4.27 40.04
变异系数 CV% 25.29 10.51 24.62 9.99 29.14 17.73 15.68 48.06
4 平均值 x 139.53 108.48 71.34 35.39 49.92 75.52 31.75 144.34
标准差 SD 7.52 5.33 3.63 2.14 5.53 7.06 2.59 20.14
变异系数 CV% 5.39 4.91 5.09 6.05 11.08 9.35 8.16 13.99
5 平均值 x 156.77 120.18 79.13 39.94 55.47 85.07 35.47 205.98
标准差 SD 8.55 6.73 5.44 3.05 6.30 8.50 3.60 32.34
变异系数 CV% 5.48 5.60 6.87 7.64 11.36 9.99 10.15 15.70
3 期 王燕飞, 等. 三疣梭子蟹不同月龄形态性状的主成分分析 529
从表 1 可以看出, 除体重外各形态性状表型值的变
异系数较小, 体重的变异系数在 13.99%—48.06%之
间, 说明个体的体重性状具有较大的选择潜力。
3.2 各月龄三疣梭子蟹性状的相关性
对不同月龄各性状进行表型相关分析, 获得各
性状间表型相关系数见表 2。从表 2 可以看出, 1—3

表 2 三疣梭子蟹性状间表型相关系数
Tab. 2 The phenotype correlation coefficient among the traits of P. trituberculatus
月龄 性状 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 Y
1 X1 1
X2 0.589** 1
X3 0.975** 0.616** 1
X4 0.935** 0.586** 0.931** 1
X5 0.915** 0.587** 0.910** 0.864** 1
X6 0.947** 0.577** 0.940** 0.906** 0.906** 1
X7 0.803** 0.491** 0.817** 0.778** 0.799** 0.787** 1
Y 0.956** 0.618** 0.963** 0.933** 0.899** 0.916** 0.825** 1
2 X1 1
X2 0.835** 1
X3 0.715** 0.776** 1
X4 0.782** 0.808** 0.860** 1
X5 0.781** 0.713** 0.751** 0.814** 1
X6 0.841** 0.708** 0.563** 0.724** 0.843** 1
X7 0.750** 0.637** 0.628** 0.679** 0.774** 0.742** 1
Y 0.786** 0.700** 0.754** 0.734** 0.696** 0.648** 0.598** 1
3 X1 1
X2 0.982** 1
X3 0.992** 0.983** 1
X4 0.822** 0.876** 0.877** 1
X5 0.956** 0.921** 0.938** 0.765** 1
X6 0.955** 0.962** 0.935** 0.795** 0.950** 1
X7 0.944** 0.951** 0.936** 0.827** 0.939** 0.963** 1
Y 0.869** 0.930** 0.846** 0.827** 0.911** 0.933** 0.918** 1
4 X1 1
X2 0.860** 1
X3 0.900** 0.886** 1
X4 0.725** 0.778** 0.856** 1
X5 0.369** 0.438** 0.335** 0.043 1
X6 0.451** 0.494** 0.409** 0.076 0.907** 1
X7 0.417** 0.537** 0.463** 0.209 0.788** 0.787** 1
Y 0.894** 0.868** 0.906** 0.755** 0.467** 0.551** 0.548** 1
5 X1 1
X2 0.907** 1
X3 0.882** 0.839** 1
X4 0.788** 0.720** 0.832** 1
X5 0.154 0.116 -0.072 -0.116 1
X6 0.357** 0.304* 0.159 0.051 0.882** 1
X7 0.345** 0.307* 0.141 0.105 0.776** 0.820** 1
Y 0.917** 0.886** 0.917** 0.782** 0.171* 0.400** 0.355** 1
注: * 差异显著(P<0.05), ** 差异极显著(P<0.01)。
530 生 态 科 学 33 卷
月龄各性状间相关系数均达到极显著水平(P<0.01),
4 月龄体高与大螯长节长、大螯不动指长、第一步
足长节长之间无相关性(P>0.05)。5 月龄时大螯长节
长与全甲宽、甲宽、体长及体高与大螯不动指长、
第一步足长节长之间相关系数不显著(P>0.05)。不同
月龄性状间的相关性不同, 1 月龄: 全甲宽与体长的
相关性最大, 相关系数为 0.975, 体长与体重的相关
性次之, 相关系数达到 0.963; 2 月龄: 体长与体高的
相关性最大, 相关系数达到 0.860, 大螯长节长与大
螯不动指长的相关性次之, 相关系数为 0.843; 3 月
龄: 全甲宽与体长的相关系数最大, 达到 0.992, 甲
宽与体长的相关性次之, 相关系数为 0.983; 4 月龄:
大螯长节长与大螯不动指长间的相关性与体长与体
重间的相关性较高, 相关系数分别为 0.907、0.906; 5
月龄: 全甲宽、体长与体重的相关系数最大, 均达到
0.917。4、5 月龄较其他月龄相比除体重外的其他性
状间的相关性较小, 如 4 月龄时体高与大螯长节长
的相关系数仅为 0.043, 无相关性; 5 月龄时体高与
大螯不动指长的相关系数仅为 0.051, 无相关性。
3.3 各月龄三疣梭子蟹形态性状的主成分分析
三疣梭子蟹 8 个形态性状在不同生长阶段入选
的主成分特征向量及相关矩阵的特征值、累计贡献
率见表3 和4。从表3和4可以看出, 在1月龄时, 第
一主成分中特征向量最大的是体长 X3(0.980), 称为
长度因子, 其贡献率为 84.554%, 全甲宽 X1的特征
向量与之相近, 这是由于在 1 月龄时全甲宽与体长
之间的相关性最强, 同时, 为满足主成分的累积贡
献率≥85% 的要求, 需要继续选取主成分; 第二主
成分中特征向量较大的是甲宽 X2(0.739), 称为宽度
因子 , 其贡献率为 7.443%, 此时累积贡献率为
91.997%, 已满足要求。同理可以获得其它月龄三疣
梭子蟹形态性状的主成分。2 月龄三疣梭子蟹形态
性状参数的第一主成分为全甲宽 X1, 第二主成分为
体长 X3, 第三主成分为体重 Y; 3 月龄三疣梭子蟹形
态性状参数的第一主成分为甲宽 X2; 4 月龄三疣梭
子蟹形态性状参数的第一主成分为体重 Y; 第二主
成分为大螯长节长 X5; 5 月龄三疣梭子蟹形态性状
参数的第一主成分为体重 Y; 第二主成分为大螯长
节长 X5。选出绝对值最大的特征向量, 结合累积贡
献率(>85%), 用长、宽、体重 3 个因子对不同月龄
三疣梭子蟹外部形态性状进行综合描述, 得到各月
龄三疣梭子蟹外部形态性状的主成分, 见表 5。

表 3 三疣梭子蟹不同月龄选入主成分的特征向量
Tab. 3 Principal eigenvector of P. trituberculatus at different month ages
特征向量
月龄 主成分
X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 Y
1 1 0.977 0.671 0.980 0.951 0.942 0.957 0.861 0.974
2 –0.082 0.739 –0.049 –0.061 –0.058 –0.083 –0.156 –0.042
2 1 0.925 0.881 0.861 0.913 0.908 0.865 0.825 0.842
2 0.090 –0.169 –0.401 –0.189 0.171 0.393 0.354 –0.243
3 –0.253 –0.141 0.237 0.159 0.179 –0.159 0.256 –0.270
3 1 0.979 0.990 0.978 0.882 0.948 0.976 0.975 0.953
4 1 0.895 0.926 0.917 0.724 0.629 0.687 0.702 0.945
2 –0.268 –0.198 –0.330 –0.605 0.724 0.674 0.566 –0.162
5 1 0.955 0.916 0.891 0.800 0.293 0.500 0.488 0.964
2 –0.140 –0.165 –0.367 –0.414 0.910 0.822 0.777 –0.119

表 4 三疣梭子蟹不同月龄性状的特征值和累积贡献率
Tab. 4 Eigenvector and cumulative contribution rate of P. trituberculatus at different month ages
月龄 1 2 3 4 5
主成分 1 2 1 2 3 1 1 2 1 2
特征值 6.764 0.595 6.169 0.601 0.361 7.383 5.274 1.911 4.688 2.474
贡献率% 84.554 7.443 77.107 7.516 4.514 92.285 65.921 23.888 58.604 30.930
累积贡献率% 91.997 89.137 92.285 89.808 89.534
3 期 王燕飞, 等. 三疣梭子蟹不同月龄形态性状的主成分分析 531
表 5 三疣梭子蟹不同月龄性状的主成分
Tab. 5 Principal component of traits of P. trituberculatus at
different month ages
月龄 第一主成分 第二主成分 第三主成分
1 长度因子 宽度因子 —
2 宽度因子 长度因子 体重因子
3 宽度因子 — —
4 体重因子 长度因子 —
5 体重因子 长度因子 —
4 讨论
包括体重在内的外部形态性状均属于数量性状,
是动物遗传选育中重要的表型性状与体型外貌的量
化指标, 是遗传因素与环境相互作用的结果, 与一
些重要经济性状有着密切的关系。由三疣梭子蟹形
态性状的相关分析可知, 1—3 月龄各性状间相关系
数均达到极显著水平, 4、5 月龄有部分性状间不显
著。相关分析虽然可以了解各生长阶段不同性状参
数之间的相互关系, 但无法消除性状间彼此相关而
造成的信息重叠, 为此进行主成分分析, 将复杂的
数据综合成几个简单的综合性状。在主成分分析中,
累积贡献率为各复合性状相对于所有复合性状对于
遗传方差的贡献的百分率; 特征向量表示对复合性
状贡献的大小, 其绝对值反映了各性状对该主成分
作用的大小和性质[1,11–12]。张爱玲等[13]用主成分分析
法对不同年龄阶段秦川母牛的体尺和体重指标进行
了分析, 表明其生长发育过程中第一主成分均为增
重因子, 其次为高度因子和宽度因子。侯建君等[14]
对不同生长阶段的长白猪(Landrace)的体型特征进
行了主成分分析, 得到长白猪在不同生长阶段长、
宽、高方向的生长速率存在一定差异。于飞等[7]对高
体革鯻幼鱼 3 个生长阶段的生长性状进行了主成分
分析, 表明不同生长阶段入选主成分略有差别。李镕
等[15]对 4 月龄和 6 月龄的大口黑鲈(Micropterus
salmoides)的形态性状进行主成分分析, 结果表明其
均只有第一主成分, 何铜等[8]对 1—6 月龄的凡纳滨
对虾的 7 个形态性状进行主成分分析, 得出各月龄
凡纳滨对虾的主成分有所不同。有关尼罗罗非鱼
(Oreochromis niloticus)的研究表明不同月龄性状的
主成分不同, 同一主成分中不同月龄亦略有差别[16],
例如, 2—5 月龄的第一主成分均为增重因子, 2—4
月龄的第二主成分主成分均为尾柄因子, 而 5 月龄
则是躯干因子, 在第三主成分中 2 月龄为头部因子,
3—4 月龄为躯干因子, 5 月龄则为尾柄因子。
随着日龄的增加, 三疣梭子蟹不同部位的生长
发育速度会存在一定差异, 这些差异会在外部形态
性状参数上表现出来。由各月龄性状的主成分可以
看出, 不同月龄三疣梭子蟹体型特征参数主成分有
所不同。1 月龄时三疣梭子蟹处于仔蟹生长后期与
幼蟹生长前期阶段, 壳长和壳宽的比例较小, 主成
分分析结果为第一主成分为长度因子, 第二主成分
为宽度因子, 并且在第一主成分中体长和全甲宽的
特征向量相近, 表明此阶段梭子蟹的体型主要是向
长度和宽度方向发展。2 月龄主成分结果表明, 宽度
的形态增长优先于长度, 并且随着两者的增长体重
也开始缓慢增长。此时, 三疣梭子蟹处于幼蟹生长
期, 外形已基本与成蟹相同, 各方面生长发育开始
加快, 个体差异开始拉开, 主成分分析结果与梭子
蟹实际生长情况相符。3 月龄第一主成分与 2 月龄
相同, 但前者贡献率较后者大, 表明以甲宽、全甲宽
的宽度因子持续增长。4 月龄与 5 月龄的第一主成
分都为体重因子, 第二主成分为长度因子。表明 4
月龄以后, 体重的增长处于优先地位, 与实际情况
较为符合; 作为第二主成分的长度因子主要是由大
螯不动指长和大螯长节长的特征向量提供的, 体长
则贡献较小, 表明三疣梭子蟹附肢在其生长后期发
育生长速度较快。5 月龄与 4 月龄相比, 第一主成分
所占比重略有下降, 第二主成分则有所上升。总之,
第一主成分前期为宽度因子, 后期为体重因子, 表
明 1—3 月龄三疣梭子蟹的形态性状的增长优先于
体重, 4 月龄后形态性状的增长被体重追赶上,这与
何铜等[8]对凡纳滨对虾的研究结果类似; 第二主成
分多为长度因子, 说明长度与宽度、体重之间存在
较大的关联性。
本研究结果表明, 三疣梭子蟹不同月龄主成分
有所不同, 同一主成分在不同月龄所占比重也有所
不同, 第一主成分前期为宽度因子, 后期为体重因
子, 第二主成分大部分为长度因子, 第三主成分较
少存在。对各月龄三疣梭子蟹 8 个指标进行主成分
分析表明, 大部分月龄只要抓住前两个主成分就能
抓住 8 个形态指标 85%以上的信息。同时结果表明,
1—3 月龄形态性状的增长优先于体重, 4—5 月龄体
重增长优先于形态性状的增长。在所有月龄中, 第
532 生 态 科 学 33 卷
一主成分的贡献率均占累积贡献率的一半以上, 说
明它是三疣梭子蟹个体形态性状变异的主要来源,
由于生物体各性状间存在遗传相关, 一个性状的改
变会导致另一个性状的选择反应, 因此在选育工作
中可以第一主成分为主进行选择, 也就是在 1—3 月
龄以全甲宽、甲宽为重要的形态性状选择指标, 4 月
龄以后, 则以体重为重要的选择指标, 以此可提高
三疣梭子蟹的选育效率。
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