台灣野生物遺傳多樣性與保育遺傳研究

1. 「台灣高山植物基因庫遺傳多樣性研究及保育-蠅子草屬 (Ⅱ)」： 本研究針對台灣高山的蠅子草屬植物之小分子熱休克蛋白(sHSP)基因家族研究其遺傳多樣性。總共分析四種8族群71條完整序列，總長度為1750 bp，得到17種不同的單基因型。分析結果顯示此段基因在種化之前就已分化完成，具有高度的保守性。另外在遺傳多樣性方面，分佈於雪山的蓬萊蠅子草與分佈於合歡山的禿玉山蠅子草具有較高的遺傳多樣性；分佈於大壩尖山的禿玉山蠅子草則具有最獨特的基因型，展現出最高的pI值，可能與適應當地環境有關。 2. 「保育類蝴蝶-黃裳鳳蝶Troides aeacus formosanus (Rothschild, 1899)遺傳多樣性與保育生物學之研究 (Ⅲ)」： 黃裳鳳蝶因具有商業價值而面臨獵捕的壓力，再加上食草與棲地破壞，故在1989年行政院農委會列為野生動物保育法的珍貴稀有的種類；本研究以粒線體DNA COI cox-J-1460及cox-N-2191及AFLP進行族群遺傳結構分析，結果依粒線體DNA發現具有最多haplotype的區域是屏東滿州鄉，可能為此蝶母族群分佈地。AFLP的結果顯示臺灣東西部族群具有不同的遺傳變異，而目前東部族群可能有被抓到西部野放的現象；西部族群則可能有三個小族群，彼此基因流通頻繁,上述資料可提供本種在台灣保育策略的參考。 3. 「台灣高山植物基因庫遺傳多樣性研究及保育--柳葉菜屬 (Ⅱ)」： 本研究探討柳葉菜屬sHSPs適應性及遺傳多樣性。結果顯示CT sHSPs核苷酸歧異度雖不高，卻有極高的特有性及基因型歧異度；不同類群間的CP sHSPs有明顯的分化，胺基酸存在長度、電性等差異，推測與其適應性及快速種化有關。以CT及CP sHSPs重建之系統樹樹型不一致，可能是受到不同的選汰壓力或選汰作用階層不同導致譜系撿選速率不同。此外，柳葉菜屬植物的sHSPs遺傳距離低，印證台灣產柳葉菜屬植物在冰河期退卻後在高山快速種化及輻射適應的假說。台灣產柳葉菜屬植物孕育特殊及豐富之基因庫，在遺傳保育及高山適應上均有其特殊性，應予適當的保存。 4. 「台灣產翠蛺蝶族遺傳多樣性與親緣關係之研究 (Ⅰ)」： 台灣翠蛺蝶(Euthalia formosana)是廣泛分佈於台灣全島山地的特有物種，由於初步發現北部與中部地區的族群，其翅膀花紋以及蛹的形態似有穩定的地理差異，因此其遺傳背景頗值得研究。本研究以演化速率較快的粒線體DNACOI及COII序列及比較生態、形態方面的資料，來探討此一物種在台灣的遺傳變異及演化機制。 所得的序列分析結果發現，台灣翠蛺蝶依其所在地可分為三個主要的族群，即北部、西部及東部族群。族群間的基因交流低，可見族群受到山脈的隔離的影響。另外其遺傳多樣性值高達0.913，是目前台灣蝴蝶類群研究中，變異最高的物種。 5. 「臺灣黑熊之保育遺傳研究 (Ⅰ)」： 本計畫建立了台灣黑熊毛髮、血液及糞便等樣本標準採集、運送與保存流程，並依此流程蒐集國內圈養個體樣本及整合野外黑熊研究留存樣本。初步分析45個目前所蒐集樣本之粒線體DNA控制區域的部分序列，結果顯示在確定來源的亞洲黑熊樣本中可分成兩個支序，一為日本之亞洲黑熊；另一為混合越南、泰國和臺灣之樣本。臺灣黑熊在第二個混合的支序中成一單群，主要包含玉山地區的樣本，拉拉山和雪霸國家公園的個體略有差異但仍在同一單群中。本年度並藉由IUCN熊類專家群及參與國際熊類研究管理會議，建立了取得各地區亞洲黑熊樣本之國際合作管道。 6. 「台灣產溪狡蛛和褐腹狡蛛遺傳多樣性與保育遺傳之研究 (Ⅰ)」： 本研究以部分COI基因序列，探討溪狡蛛和褐腹狡蛛的族群遺傳結構。序列長度共617 bp，共得基因型溪狡蛛26個，褐腹狡蛛10個。溪狡蛛之族群遺傳分化指數高，可分為北、東和(中+南)三個小族群；中部和南部族群基因交流順暢，可能與農業灌溉渠道發達有關；但北部和東部族群則有顯著的分化，可能與高山和溪流阻隔有關。褐腹狡蛛之遺傳分化指數低，基因交流順暢。深坑子族群為一尚未命名之新種。溪狡蛛與褐腹狡蛛雖廣布台灣各地，但中央山脈以東和以西分別以褐腹狡蛛和溪狡蛛為主，可能與二者的棲地偏好選擇和競爭有關。 7. 「台灣兩生類遺傳多樣及保育遺傳研究--樹蛙科 (Ⅰ)」： 樹蛙科在台灣有四屬十種，七種為台灣特有種。本研究以樹蛙科進行分布調查、族群現況調查及遺傳多樣性分析，以提供保育及經營上的建議。 白頷樹蛙採得32個地點共188隻個體，基因型數為12，基因型歧異度0.982，序列的歧異度0.04827。東西部具顯著分化達6.4%。台灣與大陸差異達17.3%，故台灣族群之分類地位需進一步釐清。 諸羅樹蛙為台灣南部不連續分布，受棲地零碎化衝擊的物種。利用120隻個體進行族群遺傳結構探討。種內變異程度僅0.004，為國內已知兩棲類中最低者。溪流間陸域的零碎化，在基因漂變作用下，喪失基因多樣性，存在顯著的族群結構。 8. 「台灣彩蝠遺傳多樣性及保育遺傳之研究 (Ⅰ)」： 台灣彩蝠為近期發現的台灣新記錄屬的新種蝙蝠，且多在竹林或其鄰近地區捕獲。而台灣竹林的分布呈現塊狀化分布，或許對台灣彩蝠族群的交流有所影響。本研究擬以三年的時間，針對台灣彩蝠的族群遺傳結構進行分析，並探討其地理分佈與棲地的關係，推估關連族群的大小及其歷史變動。第一年的結果發現，台灣彩蝠的基因單型可以明顯區分為兩個系群，其中系群I的單型主要分布於北部，而系群II則較局限於南部區域，但許多地點同時擁有兩個系群的單型。藉由族群間的分化指數與mismatch distribution分析結果推測，台灣彩蝠之兩系群應為近期擴張的結果。而後續棲地零碎化與族群交流的關係，則有待進一步分析。 9. 「台灣特、稀有蛙類遺傳多樣性保育之研究(六)：盤谷蟾蜍(Bufo bankorensis)的保育與遺傳多樣性分析 (Ⅱ)」： 過去盤谷蟾蜍在分類觀點上頗為分岐。本研究試圖釐清盤谷蟾蜍的演化單元以擬定保育策略。 本研究於台灣41個採樣點捕捉盤谷蟾蜍的成蛙或蝌蚪，並取得大陸地區6個樣點17隻中華蟾蜍(B. gargarizans)的樣本，利用粒腺體控制區DNA序列得到262組粒腺體控制區DNA，共長613-615 bp，包含了107組單基因型(haplotypes)。以此序列資料重建親緣關係樹，發現台灣盤谷蟾蜍與大陸、宮古島的中華蟾蜍的親緣關係樹主要可分為兩大系群。lineage 1在台灣的樣本(group 1)幾乎涵蓋全島，lineage 2在台灣的樣本(group 2)則分佈於東部、南部、西南部與西北部。就台灣本島盤谷蟾蜍的單基因型的分析可以多次入侵的假說來說明可能的族群分佈現狀。宮古島中華蟾蜍族群在親緣關係樹上與北京及台灣東南部的族群最為接近，可能是最近一次冰河期傳播過去的。盤谷蟾蜍與中華蟾蜍整體間平均遺傳距離為0.0345，以種間的差異而言相當小，因此我們認為盤谷蟾蜍與中華蟾蜍應為同種異名(synonym)。而在保育經營方面，台灣的group 1和group 2分佈重疊度大，無法明確擬定保育經營的單元與策略。 10. 「台灣海峽鯨豚遺傳多樣性 (Ⅱ)」： 露脊鼠海豚：我們共收集67隻露脊鼠海豚，運用14個微衛星體基因座，可將67隻個體區分為三個群：寬脊型、窄脊型、與長江型，我們認為這三群應為三個具意義的演化單位。 瓶鼻海豚：主要結果為：(1) 推測鯨類MHC class II DQB與DRB基因於六千萬年前與偶蹄類分家; 兩種瓶鼻海豚之 DQB與DRB對偶基因於兩千萬年前已出現，且兩種瓶鼻海豚各自保存了適合不同棲息環境的對偶基因。(2) 於42隻 T. truncatus與20隻T. aduncus 各取得7個與5 個 DQB peptide結合區 對偶基因，譜系分析可見兩種海豚之對偶基因分別形成兩群但支持度不高。(3) T. truncatus之其中一個對偶基因與樣本來源為擱淺個體有顯著相關。 11. 「台灣地區龜殼花遺傳多樣性研究 (Ⅱ)」： 台灣陸生蛇類由於受到棲地破壞與商業捕捉利用之影響，許多物種的分佈與族群數量已大幅縮減，有必要採行更積極的保育措施。龜殼花普遍分佈於臺灣中、低海拔山區，極具生態之重要性；但同時亦是台灣每年商業捕捉交易量第二大的毒蛇，面臨非常大的人為捕捉壓力。為了了解龜殼花在台灣島內的遺傳分化情形，並提供設定保育管理單元的參考，我們利用粒線體DNA序列分析龜殼花的族群遺傳結構。本年度一共新增並定序龜殼花樣本72隻，與過去的資料合併之後，得到138隻龜殼花的完整粒線體cytochrome b序列。研究顯示台灣的龜殼花族群在遺傳上呈現高度的多樣性，並可粗略分為北部、西南部、恆春半島與花東地區等四大支系。由於彼此之間的基因交流程度相當低，顯示龜殼花並不擅長進行長距離的族群播遷。地形的隔絕，加上冰河時期產生的避難所效應，可能是導致現今觀察到族群分化的主要原因。 12. 「台灣高山筷子芥屬植物熱休克基因遺傳多樣性研究及保育 (Ⅱ)」： 大部分生物面臨熱休克壓力時，均有合成熱休克蛋白的情況，但只有植物在熱休克反應下，會合成多個種類的小分子熱休克蛋白。本研究檢測此些分子熱休克蛋白基因家族不同類型的成員間，其遺傳變異程度與分佈模式、受到何種演化力量的影響與差異。根據研究結果發現，在筷子芥屬小分子熱休克蛋白基因家族中，不同類型的sHSP (small heat shock protein)基因在基因譜系圖上各自形成單系群，顯示早在種化之前其各自演化過程便已各自獨立。細胞質第一型(sHsp17.6、sHsp17.4)主要是受到balancing selection的影響，在基因片段與基因譜系圖上均呈現保留高度多型性(polymorphism)的情況。且筷子芥屬細胞質第一型sHSP基因可能是藉由多次gene duplication的機制產生多個不同的基因片段。葉芽筷子芥雖然在台灣的族群數目及大小均小，但受到balancing selection的調節保有極高的遺傳歧異度。