CN103843708A - 一种构建秋刀鱼耳石生理状态分析模型的方法 - Google Patents

一种构建秋刀鱼耳石生理状态分析模型的方法 Download PDF

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朱清澄
王晓杰
张阳
花传祥
高玉珍
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Abstract

本发明提供了一种构建秋刀鱼耳石生理状态分析模型的方法，包括：提取秋刀鱼生物学数据，并从秋刀鱼头部平衡囊中提取耳石后编号并保存；利用显微成像系统CCD对所述耳石进行拍照，结合显微镜观测拍照图，测量秋刀鱼耳石各形态参数；利用灰色星座聚类方法对所述形态参数进行主成分形态特征指标聚类分析，得到主成分形态参数，得到耳石生长速度变化模式；对耳石进行包埋、粗磨和抛光处理；对抛光后的耳石进行轮纹判读和计数，并用CCD拍照，根据判读和计数结果判断耳石的年龄数据；对所述年龄数据，及获得的生物学数据进行分析，得出生长方程。本发明能够准确的分析出刀鱼耳石生理状态，具有科研规范的作用。

Description

一种构建秋刀鱼耳石生理状态分析模型的方法
技术领域
本发明属于生物发育模型构建技术领域，尤其涉及一种构建秋刀鱼耳石生理状态分析模型的方法。
背景技术
秋刀鱼的耳石可以用于其年龄鉴定，其形态研究可以为此奠定基础，但目前国内对其研究较少，也没有统一的研究方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种构建秋刀鱼耳石生理状态分析模型的方法，旨在解决目前缺少统一研究方法、研究无法规范的的问题。
本发明是这样实现的，一种构建秋刀鱼耳石生理状态分析模型的方法，包括秋刀鱼耳石生长状况分析模型的构建，所述秋刀鱼耳石生长状况分析模型的构建方法包括以下步骤：
（1）提取秋刀鱼生物学数据，并从秋刀鱼头部平衡囊中提取耳石后编号并保存；
（2）利用显微成像系统CCD对所述耳石进行拍照，结合显微镜观测拍照图，测量秋刀鱼耳石各形态参数；
（3）利用灰色星座聚类方法对所述形态参数进行主成分形态特征指标聚类分析，得到主成分形态参数，得到耳石生长速度变化模式。
优选地，在步骤（1）中，所述秋刀鱼生物学数据包括秋刀鱼体长、体重、叉长、性别、性腺成熟度；
在步骤（1）中，所述保存为将耳石保存于质量浓度为75%乙醇溶液中。
优选地，在步骤（2）中，所述形态参数包括：
L1：耳石的长轴（TSL），L2：耳石的短轴（TSH），L3：耳石中心到最后端的垂直距离（DCE），L4：耳石中心到耳石背面的长度（DCD），L5：耳石中心到耳石腹面的长度（DCV），L6：耳石中心到耳石矩口的长度（DCI），L7：耳石中心到耳石翼叶的长度（DCA），L8：耳石中心到耳石基叶的长度（DCR），L9：耳石最后端到耳石背面的长度（DED），L10：耳石最后端到耳石腹面的长度（DEV），L11：耳石最后端到耳石翼叶的长度（DEA），L12：耳石最后端到耳石基叶的长度（DER），L13：耳石最后端到耳石矩口的长度（DEI），L14：耳石最后端到耳石翼叶（DDA），L15：耳石背面到耳石矩口的长度（DDI），L16：耳石背面到耳石基叶的长度（DDR），L17：耳石腹面到耳石翼叶的长度（DVA），L18：耳石腹面到耳石矩口的长度（DVI），L19：耳石腹面到耳石基叶的长度（DVR），L20：耳石矩口到耳石翼叶的长度（DIA），L21：耳石矩口到耳石腹面的长度（DVI），L22：耳石翼叶的长度（TAL），L23：耳石基叶的长度（TRL），L24：耳石翼叶到耳石基叶的长度（TAR）。
优选地，所述步骤（3）具体包括以下步骤：
A、将所述主成分形态参数做均数差异显著性检验，检测秋刀鱼各形态性状有无显著性差异；
B、采用典型相关分析理论，分析耳石形态参数整体及各部分间的相关关系，分析耳石各部分生长关系及形态变化模式；
C、采用DPS软件拟合相关变量线性模型，运用预测区间及标准残差选择最佳拟合模型，通过模型导函数分析耳石生长与体长变化模型。
优选地，还包括秋刀鱼耳石轮纹年龄分析模型的构建，所述秋刀鱼耳石轮纹年龄分析模型的构建方法包括以下步骤：
（4）对步骤（1）中的耳石进行包埋、粗磨和抛光处理；
（5）对抛光后的耳石进行轮纹判读和计数，并用CCD拍照，根据判读和计数结果判断耳石的年龄数据；
（6）对所述年龄数据，及步骤（1）获得的生物学数据进行分析，得出生长方程。
优选地，在步骤（4）中，所述包埋为将所述步骤（1）中的耳石用聚酯树脂包埋于包埋盒里固化；
在步骤（4）中，所述粗磨为在显微镜观察下，选用600号砂纸对耳石表面进行研磨，研磨深度不超过耳石核心部分；
在步骤（4）中，所述抛光为在显微镜观察下，用1000号的砂纸进行初级抛光，再用抛光绒布，配合70～90g/L的抛光粉悬浮液将耳石表面进行二级抛光。
相比与现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：本发明能够准确的分析出刀鱼耳石生理状态，并且本发明提供的分析模型可以作为一种常规研究秋刀鱼耳石的方法，具有科研规范的作用。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种构建秋刀鱼耳石生理状态分析模型的方法，包括秋刀鱼耳石生长状况分析模型的构建，所述秋刀鱼耳石生长状况分析模型的构建方法包括以下步骤：
（1）提取秋刀鱼生物学数据，并从秋刀鱼头部平衡囊中提取耳石后编号并保存；
在步骤（1）中，所述秋刀鱼生物学数据包括秋刀鱼体长、体重、叉长、性别、性腺成熟度；所述保存为将耳石保存于质量浓度为75%乙醇溶液中。
（2）利用显微成像系统CCD对所述耳石进行拍照，结合显微镜观测拍照图，测量秋刀鱼耳石各形态参数；
所述形态参数包括：L1：耳石的长轴（TSL），L2：耳石的短轴（TSH），L3：耳石中心到最后端的垂直距离（DCE），L4：耳石中心到耳石背面的长度（DCD），L5：耳石中心到耳石腹面的长度（DCV），L6：耳石中心到耳石矩口的长度（DCI），L7：耳石中心到耳石翼叶的长度（DCA），L8：耳石中心到耳石基叶的长度（DCR），L9：耳石最后端到耳石背面的长度（DED），L10：耳石最后端到耳石腹面的长度（DEV），L11：耳石最后端到耳石翼叶的长度（DEA），L12：耳石最后端到耳石基叶的长度（DER），L13：耳石最后端到耳石矩口的长度（DEI），L14：耳石最后端到耳石翼叶（DDA），L15：耳石背面到耳石矩口的长度（DDI），L16：耳石背面到耳石基叶的长度（DDR），L17：耳石腹面到耳石翼叶的长度（DVA），L18：耳石腹面到耳石矩口的长度（DVI），L19：耳石腹面到耳石基叶的长度（DVR），L20：耳石矩口到耳石翼叶的长度（DIA），L21：耳石矩口到耳石腹面的长度（DVI），L22：耳石翼叶的长度（TAL），L23：耳石基叶的长度（TRL），L24：耳石翼叶到耳石基叶的长度（TAR）。
（3）利用灰色星座聚类方法对所述形态参数进行主成分形态特征指标聚类分析，得到主成分形态参数，得到耳石生长速度变化模式。
灰色星座聚类方法是利用耳石的主成分形态特征指标对秋刀鱼种群结构进行聚类分析。本步骤用于检验是否属于一个种群。分析耳石的形态，最终目的是分析鱼群的年龄构成，只有确定所分析的鱼属于一个种群，得出的耳石分析结果才具说明性，也使年龄分析的结果更科学。
步骤（3）具体包括以下步骤：
A、将所述主成分形态参数做均数差异显著性检验，检测秋刀鱼各形态性状有无显著性差异；
在步骤A中，秋刀鱼各形态性状无显著性差异时，拟合耳石的形态参数与体长的关系式时才更具说明性。本步骤用于检验是否达到亚种水平，本步骤属于单独的检验，与下述步骤之间并无联系。
B、采用典型相关分析理论，分析耳石形态参数整体及各部分间的相关关系，分析耳石各部分生长关系及形态变化模式；
在步骤B中，生长模式分析：通过TSL与耳石其它各部分与其比值进行相关分析可知，如下表1所示：
表1耳石总长与耳石各部分长度与其比值相关系数
注：括号内数据表示负相关
由表1可知，TSL与它们之间显著的相关关系。其中，TSL与TSH/TSL、DCE/TSL、DCD/TSL、DCV/TSL、DCI/TSL、DCA/TSL、DED/TSL、DEA/TSL、DEV/TSL、DEI/TSL、TRL/TSL、DVA/TSL、DVI/TSL、DIA/TSL、TAR/TSL存在负相关，与DCR/TSL、DER/TSL、DDA/TSL、DDI/TSL、DVR/TSL、TAL/TSL存在正相关，耳石各部分生长模式表现为异速生长。由此可以看出，耳石整体变化趋势为：耳石长轴、短轴均随着时间异速增长，翼叶、基叶也随着增加愈加明显，翼叶增长速度大于基叶。
C、采用DPS软件拟合相关变量线性模型，运用预测区间及标准残差选择最佳拟合模型，通过模型导函数分析耳石生长与体长变化模型。
在步骤C中，拟合秋刀鱼TSL与体长的关系式为TSL=0.70274×BL1.3867（R2=0.7685,n=123)。耳石最后端到耳石背面的长度与体长的关系式为DED=6.8296*BL0.849877(R2=0.5833，n=123)。耳石腹面到耳石基叶的长度与体长的关系式为DVR=0.835819*BL1.254(R2=0.5637,n=123)。本步骤是在上述B步骤得出TSL与耳石其它各部分与其比值进行相关分析中TSL与其他参数之间具有显著相关的基础上实现的。
实施例2
在进一步的实施过程中，为了更加综合全面的对秋刀鱼生理状态进行分析，在本发明实施例中，所述构建秋刀鱼耳石生理状态分析模型的方法还包括秋刀鱼耳石轮纹年龄分析模型的构建，所述秋刀鱼耳石轮纹年龄分析模型的构建方法包括以下步骤：
（4）对步骤（1）中的耳石进行包埋、粗磨和抛光处理；
在步骤（4）中，所述包埋为将所述步骤（1）中的耳石用聚酯树脂包埋于包埋盒里固化；所述粗磨为在显微镜观察下，选用600号砂纸对耳石表面进行研磨，研磨深度不超过耳石核心部分；所述抛光为在显微镜观察下，用1000号的砂纸进行初级抛光，再用抛光绒布，配合70～90g/L的抛光粉悬浮液将耳石表面进行二级抛光。
（5）对抛光后的耳石进行轮纹判读和计数，并用CCD拍照，根据判读和计数结果判断耳石的年龄数据；
在步骤（5）中，CCD拍照后保存实验数据，便于校对数据（抛光后的耳石进行轮纹判读和计数也可以在拍照后进行）。
（6）对所述年龄数据，及步骤（1）获得的生物学数据进行分析，得出生长方程。
在步骤（6）中，生物学数据分析主要采用常规方法研究其性比组成，叉长分布，体重组成，性腺成熟度，得出生长方程，其中，秋刀鱼的叉长与年龄的关系为：Lt＝425.57[1-exp(-0.56(t+0.15)]；西北太平洋秋刀鱼的体重与年龄的关系为：Wt＝412.25[1-exp(-0.56(t+0.15)]3.2819其中，t为鱼的年龄，Lt为鱼的叉长，Wt为鱼的体重。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种构建秋刀鱼耳石生理状态分析模型的方法，其特征在于，包括秋刀鱼耳石生长状况分析模型的构建，所述秋刀鱼耳石生长状况分析模型的构建方法包括以下步骤：
（1）提取秋刀鱼生物学数据，并从秋刀鱼头部平衡囊中提取耳石后编号并保存；
（2）利用显微成像系统CCD对所述耳石进行拍照，结合显微镜观测拍照图，测量秋刀鱼耳石各形态参数；
（3）利用灰色星座聚类方法对所述形态参数进行主成分形态特征指标聚类分析，得到主成分形态参数，得到耳石生长速度变化模式。
2.如权利要求1所述的利用耳石构建秋刀鱼生理状态分析模型的方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述秋刀鱼生物学数据包括秋刀鱼体长、体重、叉长、性别、性腺成熟度；
在步骤（1）中，所述保存为将耳石保存于质量浓度为75%乙醇溶液中。
3.如权利要求2所述的利用耳石构建秋刀鱼生理状态分析模型的方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述形态参数包括：
L1：耳石的长轴（TSL），L2：耳石的短轴（TSH），L3：耳石中心到最后端的垂直距离（DCE），L4：耳石中心到耳石背面的长度（DCD），L5：耳石中心到耳石腹面的长度（DCV），L6：耳石中心到耳石矩口的长度（DCI），L7：耳石中心到耳石翼叶的长度（DCA），L8：耳石中心到耳石基叶的长度（DCR），L9：耳石最后端到耳石背面的长度（DED），L10：耳石最后端到耳石腹面的长度（DEV），L11：耳石最后端到耳石翼叶的长度（DEA），L12：耳石最后端到耳石基叶的长度（DER），L13：耳石最后端到耳石矩口的长度（DEI），L14：耳石最后端到耳石翼叶（DDA），L15：耳石背面到耳石矩口的长度（DDI），L16：耳石背面到耳石基叶的长度（DDR），L17：耳石腹面到耳石翼叶的长度（DVA），L18：耳石腹面到耳石矩口的长度（DVI），L19：耳石腹面到耳石基叶的长度（DVR），L20：耳石矩口到耳石翼叶的长度（DIA），L21：耳石矩口到耳石腹面的长度（DVI），L22：耳石翼叶的长度（TAL），L23：耳石基叶的长度（TRL），L24：耳石翼叶到耳石基叶的长度（TAR）。
4.如权利要求3所述的利用耳石构建秋刀鱼生理状态分析模型的方法，其特征在于，所述步骤（3）具体包括以下步骤：
A、将所述主成分形态参数做均数差异显著性检验，检测秋刀鱼各形态性状有无显著性差异；
B、采用典型相关分析理论，分析耳石形态参数整体及各部分间的相关关系，分析耳石各部分生长关系及形态变化模式；
C、采用DPS软件拟合相关变量线性模型，运用预测区间及标准残差选择最佳拟合模型，通过模型导函数分析耳石生长与体长变化模型。
5.如权利要求1至4任一项所述的构建秋刀鱼耳石生理状态分析模型的方法，其特征在于，还包括秋刀鱼耳石轮纹年龄分析模型的构建，所述秋刀鱼耳石轮纹年龄分析模型的构建方法包括以下步骤：
（4）对步骤（1）中的耳石进行包埋、粗磨和抛光处理；
（5）对抛光后的耳石进行轮纹判读和计数，并用CCD拍照，根据判读和计数结果判断耳石的年龄数据；
（6）对所述年龄数据，及步骤（1）获得的生物学数据进行分析，得出生长方程。
6.如权利要求5所述的构建秋刀鱼耳石生理状态分析模型的方法，其特征在于，在步骤（4）中，所述包埋为将所述步骤（1）中的耳石用聚酯树脂包埋于包埋盒里固化；
在步骤（4）中，所述粗磨为在显微镜观察下，选用600号砂纸对耳石表面进行研磨，研磨深度不超过耳石核心部分；
在步骤（4）中，所述抛光为在显微镜观察下，用1000号的砂纸进行初级抛光，再用抛光绒布，配合70～90g/L的抛光粉悬浮液将耳石表面进行二级抛光。
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