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台灣地區溪狡蛛(蜘蛛目:跑蛛科)族群遺傳結構及親緣地理關係之探討
(國立臺灣師範大學生命科學學系, 2010-12-??) 羅英元; 陳世煌; Ying-Yuan Luo, Shyh-Hwang Chen
台灣的中央山脈縱貫南北、地形高聳複雜，為台灣島內物種分布的天然地理屏障，一般認為節肢動物如昆蟲和蜘蛛等具有良好的擴散能力，族群間的交流不易被地形所阻隔。然而徘徊性的溪狡蛛(Dolomedes raptor) 生活棲所侷限於池塘或溪潤等有水的潮濕、環境，若蛛未見遷絲、空飄的行為，擴散能力不佳，其族群分化模式是否與結網性的蜘蛛不同，有待進一步探討。本研究利用粒線體cytochrome oxidase subunit I (CO 1) 基因部分序列探討溪狡蛛之族群遺傳結構，總共分析來自臺灣地區21 個採樣點、共153 隻個體。獲得CO I 基因部分序列長度617坤，包括34 個變異位點、23個基因型。由AMOVA 分析得知台灣地區溪狡蛛的遺傳結構在族群間有顯著的差異，且neighbor-joining 以及maximum parsimony 親緣關條樹型圖皆顯示台灣地區溪狡蛛可分為北部、中南部和東部三大系群。族群問遺傳分化指數則顯示台灣地區溪狡蛛族群間基因交流會受到山脈和水系的阻隔，具有「區域性分化」的現象，其分化模式和具有良好擴散能力的人面蜘蛛截然不同。而中部和南部族群間的基因交流則較為順暢，由於中部和南部是台灣最主要的農耕區，地勢平坦，推測溪狡蛛可利用人工開鑿的渠道，在各大水系間進出有關。溪狡蛛在台灣東部較為罕見，大多分布在中央山脈以西的山區，且和生活習性相似的褐腹狡蛛(Dolomedes mizhoanus) 少有共域棲息的現象，minimum spanning network 也顯示東部溪狡蛛族群是由北部擴散而來，且遺傳多樣性較低，推測溪狡蛛較不適應東部鴻急的溪流，其族群可能曾受到強烈瓶頸效應的影響;或可能是族群不易擴散到東部，東部族群受到創始者效應、強烈選汰的結果，仍需更進一步的調查研究。
台灣產溪狡蛛(跑蛛科，狡蛛屬)之族群遺傳及親緣地理關係之探討
(2007) 羅英元
地理隔離造成生物族群間的分化，一直是近年來生物學上亟欲探討的問題之一。台灣的中央山脈地形崎嶇且縱貫台灣，加上河流東西走向的切割，對於台灣許多物種而言都是天然的地理屏障。由於台灣的蜘蛛學研究處於剛起步階段，對於蜘蛛是否會因台灣地形的阻隔而有族群分化的現象，仍須進一步探討。溪狡蛛（Dolomedes raptor Bösenberg& Strand, 1906）為一中大型蜘蛛，廣泛分布於台灣中低海拔各地，平時不結網，棲息環境侷限於溪流、溪澗等有流水的環境。一般認為許多昆蟲和蜘蛛具有良好的擴散能力而較不易被地形所阻隔，但溪狡蛛由於生活環境侷限、加上沒有牽絲空飄的行為，種種特性顯示其擴散能力不佳，因此可能受到台灣地形隔離而影響族群間的交流，正好適合作為探討族群遺傳以及親緣地理的材料。本研究利用粒線體中cytochrome oxidase subunit I（COI）部分序列來進行族群遺傳結構之探討，共分析了21個樣點、153隻個體，取得序列長度617bp，包括34個變異位點、23個基因型。由AMOVA分析得知台灣地區溪狡蛛的遺傳結構在族群間有顯著的差異，由neighbor-joining以及maximum parsimony親緣關係樹型圖皆顯示可將台灣地區溪狡蛛分為北部、中南部和東部三大系群，除了中部和南部、中部和中北部族群間的遺傳分化指數較低（FST = 0.10299~ 0.26042）之外其餘族群間遺傳分化指數都偏高，特別是東部與其他族群間的遺傳分化指數皆大於0.79，顯示台灣地區溪狡蛛族群間基因交流受到山脈和水系的阻隔而有類似台灣一些初級性淡水魚「區域性分化」的現象，表示溪狡蛛的分化模式和人面蜘蛛這類結網性、具有良好擴散能力的物種截然不同。中部和南部族群間的基因交流順暢，推測和中南部地勢平坦、水系複雜以及人工渠道的開鑿有關。由minimum spanning network顯示東部族群是由北部擴散而來，且遺傳多樣性較低，推測過去曾受到強烈瓶頸效應和創始者效應的影響。溪狡蛛大多分布在中央山脈以西且和生活習性相似的褐腹狡蛛少有共域棲息的現象，推測可能因為溪狡蛛較不適應東部湍急溪流、以及擴散到東部不易等因素所造成。溪狡蛛已有顯著遺傳結構的分化，因此棲地的保存仍為當務之急。
臺灣產貓蛛科蜘蛛之系統分類和都市化對其遺傳多樣性之影響
(2024) 羅英元; Lo, Ying-Yuan
在面臨生物多樣性持續流失的壓力下，加速釐清野生物的多樣性資訊、親緣關係和生態演化是生物多樣性保育的重要基礎。貓蛛科蜘蛛為狼蛛總科的成員，是物種多樣性相當高的遊獵型蜘蛛，廣泛分布於草生地、灌木叢和樹冠層等不同棲息地，也是都市、農業生態系中相當普遍的蜘蛛之一。牠們在臺灣的物種多樣性是被大幅低估的，因此本研究首先對臺灣產貓蛛科進行全面性的分類整理，並使用整合性物種界定方法探討牠們的物種界限，包含ABGD、ABSP、bPTP、 GMYC、BPP等。根據形態證據，共整理出5屬16種，包含7個新種（Hamataliwa cordivulva sp. nov.、Hamat. leporauris sp. nov.、Oxyopes hasta sp. nov.、O. taiwanensis sp. nov.、Tapponia auriola sp. nov.、T. parva sp. nov.、T. rarobulbus sp. nov.）和7個新紀錄種（Hamadruas hieroglyphica (Thorell, 1887)、Hamat. foveata Tang& Li, 2012、O. fujianicus Song & Zhu, 1993、O. sertatoides Xie & Kim, 1996、O. striagatus Song, 1991、O. sushilae Tikader, 1965、Peucetia latikae Tikader, 1970），而 P. formosensis Kishida, 1930 則列爲疑問種。依據K2P模型計算樣本間的COI基因遺傳距離，結果顯示以遺傳距離3%為閾值可有效鑑定多數物種，然而部分物種間的界限並不明確，例如 O. sertatus 和 O. taiwanensis sp. nov.，以及 Hamat. cordivulva sp. nov. 和 Hamata. foveata 之間都有明確的生殖結構差異，但是ABGD、ASAP、bPTP、GMYC等方法都無法區別；相反的，T. parva sp. nov. 的種內遺傳距離大於4%，但未有明確的形態分化證據。此外，本研究透過5個分子遺傳標記（12S rRNA、18S rRNA、28S rRNA、COI、histone H3）來釐清貓蛛科內的親緣關係，資料集共包含6屬42種。最大似然法（ML）和貝葉斯推理法（BI）所重建的分子系統發育樹支持貓蛛科包含3大支系，包括：（1）Peucetia和 Tapinillus；（2）Oxyopes；（3）Hamadruas、Hamataliwa和Tapponia。除了 Tapponia 以外，各屬皆為單系群，但Hamataliwa 和 Tapponia 之間的關係和屬徵定義有待釐清。透過幾何形態學方法分析背甲形狀和眼式位置的變異，發現除了Hamadruas和Oxyopes的形態空間完全重疊之外，背甲形狀在不同性別及各屬之間皆具有明顯的差異，並且展現系統發育信號；同時，我們也探討背甲形狀變異與貓蛛的步足形態與活動模式之間的關聯，發現貓蛛科可能起源於較頻繁移動的活動模式，其步足相對較長、背甲也具有更寬大的胸區，其後演化出定棲活動模式的類群，其步足比例較短，背甲胸區則未特別突出。斜紋貓蛛（O. sertatus）是臺灣低海拔山區、農地及都市綠地廣泛分布的物種，因此是探討都市化過程對野生物遺傳多樣性影響的理想材料。目前有兩個假說被提出，即「都市破碎化模型」預期都市對生物的擴散是種屏障，而「都市促進模型」則預期都市對適應者的擴散來說扮演著廊道的作用。我們於台中及南投地區選取17個不同都市化程度的樣點，利用4 km2（地景尺度）及0.25 km2（局部尺度）範圍內土地利用組成作爲量化都市化程度的依據，並利用COI與RAD-seq資料分析斜紋貓蛛族群內的遺傳變異、族群間的遺傳分化和遺傳結構。結果顯示，許多遺傳多樣性指數都有伴隨都市化程度增加而下降的趨勢，特別是雜合度觀測值（observed heterozygosity, HO）在0.25 km2及4 km2尺度下，以及對偶基因豐富度（allelic richness, Ar）在4 km2尺度下皆有顯著的降低，不過核苷酸多樣性則不受影響；此外，族群間的COI及RAD-seq遺傳分化指數，在都市區域顯著高於非都市區域。這些結果皆符合「都市破碎化模型」的預期，即都市內因自然棲地有限、面積小且互相隔離，導致小族群、遺傳漂變作用增強及遺傳多樣性的流失；不過STRUCTURE和PCA分析結果並未顯示有族群遺傳結構，表示都市和非都市族群間仍有相當程度的基因流動。總結來說，本論文作為首次探討全面探討貓蛛科蜘蛛的物種多樣性和親緣關係，強調了形態診斷與其他整合性物種界定方法對精確評估物種多樣性的重要性，以及背甲形態在親緣關係和活動型態適應的關聯；最後，也突顯改善都市自然棲地的品質與連結的需求，以確保都市野生物、生態系統服務與功能的永續發展。