基于k-means聚类算法的兴义维蚋幼虫龄数的估算

摘要

目的 探讨基于k-means聚类算法估算兴义维蚋幼虫的龄数，以明确虫龄与日龄及鳃斑发育阶段的关系。方法 采集贵州青岩河流中兴义维蚋虫卵，于实验室的蚋类饲养系统中培育至幼虫，每日收集幼虫至大量化蛹，持续20 d;收集到幼虫1 112头，于体视显微镜下测量头壳长(HCW)、后颊长(PGL)、上颚基横骨长(MPL)及体长(BL),观察不同虫龄幼虫的破卵器、鳃斑及性腺的形态学特征，并判断其龄期、分析虫龄与日龄和鳃斑发育关系；选取具有明显腮斑发育的兴义维蚋幼虫10头、制作石蜡切片，采用HE染色鉴定精巢和卵巢、辅助确认性别鉴定结果；采用k-means聚类方法划分形态计量学数据、利用Brooks-Dyar定律检测k-means聚类结果，R语言下行聚类与Brooks-Dyar定律检验、t检验等，根据拟合度分析判断兴义维蚋幼虫龄数。结果 1 112头兴义维蚋幼虫中有破卵器89头，出现鳃斑发育334头，6～7龄幼虫320头，有预蛹特征34头；Brooks-Dyar定律与破卵器、鳃斑形态特征显示7龄幼虫假设符合昆虫幼虫生长规律；组织学观察见幼虫精巢为椭圆形、体积大、外有几丁质层包裹，卵巢为长条形、体积小、后端有色素细胞包裹；鉴定6、7龄幼虫性别结果，仅7龄幼虫雌雄性PGL有差异(P<0.05);幼虫虫龄与日龄、鳃斑发育关系结果显示，约2～3 d对应1个幼虫生长龄期，第17天首见幼虫蛹化，6龄幼虫出现明显的鳃斑。结论 兴义维蚋幼虫具7龄，实验室下幼虫发育约需3周，最短17 d;腮斑发育起始于6龄，7龄出现明显形态学特征。

关键词

蚋科 / 组织学 / 性腺 / 龄数 / 形态计量学 / k-means聚类