生命科學專業學院—生命科學系
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本系學士班之教育目標為「培育優良之生物科教師及生命科學研究人才」雙軌並行。
因應少子化的衝擊,本系調整相關員額及教學資源之分配,在課程設計及學習活動上,特別注重學生基礎學識、研究能力和研究方法的訓練,使學生可依個人志趣作學習規劃,畢業後有更寬廣的出路。
本系碩、博士班之教育目標則以「培養生命科學研究人才」為主,並兼顧師資培育,故課程設計及學習活動以培養獨立研究能力為主要目標。
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Item 蠶蛾科之起源、演化及其生物學研究(2022) 林容諄; Lin, Rung-Juen馴化已久的家蠶(Bombyx mori)(Lepidoptera: Bombycidae),是鱗翅目的模式物種之一,為第一個完成全基因組序列定序(genome sequence)的鱗翅目物種。由於家蠶結繭的蠶絲及蠶絲的副產品擁有重要的經濟價值,根據文獻記載早在5000年前就開始被人類馴養利用,目前有超過1000種以上的品系。近年結合分子數據證據透過馴化品系之間的基因組關係研究顯示,家蠶(B. mori)是由野蠶(B. mandarina)所馴養而來,與歷史文獻紀錄吻合,透過絲路分別傳往世界各地。儘管家蠶研究深入,然而蠶蛾科內其他與蠶蛾近緣物種的研究資料十分缺稀,例如多數的蠶蛾科物種沒有完整的生活史資料,蠶蛾科內不同屬之間的關係尚未釐清,幼蟲取食桑科(Moraceae)桑屬(Morus)或榕屬(Ficus)植物的演化情形未知,且蠶蛾科的分布起源仍然充滿疑問。本研究取樣所有文獻記錄地區之蠶蛾科樣本,囊括亞洲、南美洲、非洲、澳洲及東南亞地區,研究結果簡述如下:1) 採集、飼養蠶蛾科物種、記錄其生活史資料包含寄主植物、卵的排列方式、初齡幼蟲之原生毛序、繭的結構與色型等;2) 以6個基因(1個粒線體基因與5個核基因)序列資料建構可靠的蠶蛾科親緣關係,結果顯示蠶蛾科可分為南美洲新世界亞科Epiinae與亞洲古北區舊世界亞科Bombycinae兩個亞科,屬級關係中除Bivincula與Gunda為併系群,其餘屬為單系群;3) 根據幼蟲的寄主植物記錄與分子數據建構的親緣關係樹進行特徵演化模擬,推測利用桑科榕屬做為寄主植物為祖徵,而利用桑科桑屬植物則為較晚近演化出來的結果;4) 利用新建構之分子親緣關係樹結合化石、地質年代與分子鐘估算物種分化時間,重建蠶蛾科之生物地理歷史事件,估算蠶蛾科約在6千1百萬年前於岡瓦那大陸(Gondwana)出現,約在5千1百萬年前分化為新世界與舊世界兩大亞科;分析顯示,Bombycinae的祖先約在4千6百萬年前經由一次澳洲至亞洲的擴散事件(dispersal)形成現今物種在東南亞及亞洲的分布;而後又再經由一次的擴散事件,從亞洲擴散至非洲地區。Item 臺灣產蜘蛛抱蛋屬植物之系統分類研究(2021) 楊明真; Yang, Ming-Jen蜘蛛抱蛋屬(Aspidistra)植物於全世界約170 多種,被認為是目前單子葉植物中物種增加最迅速的類群之一。長期以來,臺灣產蜘蛛抱蛋屬多被處理為三個分類群,但部分類群的區分仍有學者持有不同觀點。此外,過往對本屬植物的分類均以形態特徵為主,隨著分子生物技術的迅速發展,分子標記已成為分類學研究有效的分析方法,然而臺灣產蜘蛛抱蛋屬目前仍未有針對不同類群遺傳分化的研究與完整的物種親緣關係探討。本研究以 Lu et al. (2020) 的分類研究結果為假說,使用轉錄組分析(RNA-seq)釐清本屬物種間的親緣關係,再利用形質分析評估不同類群之間相對重要的特徵,以微衛星分子標記探討不同類群之間的遺傳組成。首先,親緣關係結果顯示臺灣本屬物種為一單系群,其中大武蜘蛛抱蛋(A. daibuensis)的東部群最早形成,而薄葉蜘蛛抱蛋(A. attenuata)為最晚分出的類群;且物種分群與假說一致,大武蜘蛛抱蛋的東部群與南部群為不同的兩類群。其次,形質分析結果中,花部特徵的柱頭角度、花藥著生高度、裂片的寬度以及雌蕊長與雄蕊著生高度比值可做為區別特徵。長藥隔蜘蛛抱蛋(A. longiconnectiva)與大武蜘蛛抱蛋東部群具有相似的遺傳組成,與親緣關係分析結果,長藥隔蜘蛛抱蛋與霧社蜘蛛抱蛋(A. mushaensis)有較接近的親緣關係不一致。最後,結合親緣分析、遺傳結構分析與形態分析結果顯示大武蜘蛛抱蛋之東部群與南部群為不同的兩類群。本研究確認臺灣產蜘蛛抱蛋屬應包含五個類群,並建議將大武蜘蛛抱蛋的南部群處理為新的分類群。Item 鱗翅目刺蛾科幼蟲之刺與警戒色的起源與演化(2020) 林育綺; Lin, Yu-Chi各式各樣防禦捕食者的策略在世界各地各類生態系出現,可見捕食是顯著而重要的演化驅力。在多樣的捕食策略中,刺是顯而易見的防禦策略,並且許多生物用以對抗天敵。鱗翅目的刺蛾幼蟲以多樣化著名且不同齡期間刺的形態會改變,正好適合作為研究防禦機制與其他特徵演化的材料。本研究第一章概括介紹刺蛾科的命名、生活史與分類處理狀況。第二章以飼養經驗與前人研究歸納多樣的刺蛾幼蟲類型,記錄種內不同齡期間刺形的變異情形,並且以電子顯微鏡比較其他防禦機制—刺毛—在刺蛾、毒蛾與枯葉蛾幼蟲的異同。第三章基於第二章的結果探討刺於刺蛾科內的演化。過去關於刺蛾的親緣關係研究主要基於美洲的樣本,其曾推論刺蛾之刺為單一起源並且無刺型幼蟲為祖先型。此推論與更早提出的假說相反,且刺蛾為廣分布的物種,加入其他地理區之樣本後結果不一定相同。因此,本研究第三章,首先取來自亞洲、澳洲、北美與南美的45個內群與8個外群之五個基因片段建立親緣關係樹,其後分析刺的特徵演化。研究結果顯示刺為單一起源,並且無刺型幼蟲多次獨立由有刺型幼蟲平行演化而來。本研究第三章,利用第二章所得之親緣關係樹進一步探討刺與警戒色的演化關係。根據前人研究,警戒色的防禦可分為公開防禦與不公開防禦。在公開防禦的警戒色演化方面,過去的研究曾提出不同的假說:警戒色演化出來之後,在刺的投資上可減少;由於刺的防禦屬於公開防禦,因此不需演化出強烈的警戒色;即使有刺為次級防禦,若演化出強烈的警戒色,仍會因為較易被天敵發現而使適存度下降。本研究以特徵演化探討刺的防禦強度與警戒色的對比強度之間的演化關係,結果顯示防禦強度增強,警戒色也隨之增強,除此之外本研究結果支持「警戒色演化出來之後,在刺的投資上可減少」之假說。Item 臺灣細辛屬杜蘅組植物之系統分類與親緣地理研究(2010) 呂長澤本論文主要針對臺灣細辛屬杜蘅組 (Asarum sect. Heterotropa)植物的系統分類處理、親緣關係與親緣地理模式進行探討。 在系統分類方面,本研究利用形值分析的方法重新檢視大花細辛複合群(Asarum macranthum complex),結果顯示此複合群可區分成三個分類群,包括大屯細辛(A. taitonense)、大花細辛(A. macranthum)與其變種—罈花細辛(A. macranthum var. ampulliflorum)。而柱頭與花柱形態、花被筒內壁特徵和花被筒形狀被認為是區分臺灣產杜蘅組植物的重要特徵,根據這些特徵,可將臺灣產杜蘅組植物區分成三群:下花細辛群、大花細辛群與鴛鴦湖細辛群。然而,在nrDNA的ITS片段所建構的細辛屬植物親緣關係中,顯示臺灣產杜蘅組植物亦分為三個單系群,但是與形態的分群不一致。且發現與臺灣的種類最近緣的是產於日本琉球群島與九州及本州西南部的種類。 最後,在以臺灣杜蘅組TW支序群為對象的親緣地理研究上,發現TW支序群內各族群間遺傳結構呈現高度分化,此與其特殊之生長、傳粉與種子傳播模式有關。此外,根據巢狀支序親緣地理分析 (NCPA) 及最近共祖時間推估 (TMRCA) 的結果,推論在Bayesian skyline plot上所觀察到的族群擴張與瓶頸效應的事件,除更新世冰河期循環的作用外,可能分別導因於祖先族群入侵一新的環境,以及最近一次冰河期最大值時,極度乾冷的氣候及森林範圍退縮造成族群數量變少有關。 綜合上述研究結果。確認臺灣產杜蘅組植物共計有12個分類群,包括11種及1個變種,其中有10個種類為特有種。而根據親緣關係研究則顯示這些現生分類群的祖先可能源於中國東南部與日本之間的區域。而臺灣杜蘅組植物各分類群分化的因素,除受冰期與間冰期循環的影響外,其本身的生物特性,例如對生長環境因子的需求、繁殖與傳粉策略等,亦是主要的原因之一。Item 寬尾鳳蝶屬之親緣關係及保育遺傳研究(2008) 呂至堅; Chih-Chien Lu寬尾鳳蝶屬(Agehana)的蝴蝶後翅具有不尋常的寬闊尾突,而且其內有兩條翅脈穿過,由於形態特徵與其他蝴蝶明顯不同,因此其分類歸群、親緣關係等尚未有明確定論,值得深入探討與釐清。目前一般認為這個屬有兩個物種,而台灣寬尾鳳蝶(A. maraho)被認為是台灣一個特有且瀕危的分類單元;另外一個物種是廣泛分佈於中國大陸南方的中華寬尾鳳蝶(A. elwesi)。本研究針對寬尾鳳蝶之屬級親緣關係及遺傳保育,分別進行三個部分的研究探討。 中華寬尾鳳蝶有一型的個體外表相似於台灣寬尾鳳蝶,被稱為中華寬尾鳳蝶白斑型,分佈地侷限於中國大陸西南地區一帶。此一白斑型與台灣寬尾鳳蝶以往並沒有從形態或分子方面作嚴格的檢視。第一部分的探討即針對雄性交尾器及CO I基因1531個鹼基對片段所做的基因序列檢測,結果顯示白斑型個體較近似於中華寬尾鳳蝶黑色型,與台灣寬尾鳳蝶關係較遠。此一結果支持白斑型個體僅是中華寬尾鳳蝶族群內之一「型」,而非亞種。 第二部份針對寬尾鳳蝶的屬級親緣關係進行探討,結果顯示寬尾鳳蝶屬的兩個分類單元彼此的分化時間極短且關係非常近緣,而與北美地區的Pterourus屬的鳳蝶結合成單系群。此一結果產生了一個極戲劇性的討論空間。本研究的初步建議暫時將寬尾鳳蝶屬處理成廣義鳳蝶屬 (Papilio sensu lato)的亞屬,或是併入Pterourus屬內。 先前以粒線體COI及COII序列分析,指出中華寬尾鳳蝶與台灣寬尾鳳蝶為兩個獨立種,但獨立種的分析差異小於0.5%。故欲利用完整粒線體DNA的定序分析,以了解寬尾鳳蝶兩獨立種間的分化時間。並以粒線體不同片段的序列分析,提供其它鱗翅目選用序列時的參考。第三部分的研究成功定出寬尾鳳蝶完整的粒線體基因體序列分別為 16093 bp(A. elwesi elwesi)、16095 bp(A. elwesi caveri) 及 16094 bp (A. maraho)。三個寬尾鳳蝶粒線體基因體的基因組成及排列方式與大部分的鱗翅目相同,僅在控制區(Control Region)與其它鱗翅目不同,具有大片段的重覆區(143bp及89bp)。三個基因體最大的變異區為cytb較一般常用的COI + COII基因的變異量多。整體的基因體變異點支持中華寬尾鳳蝶白斑型與中華寬尾鳳蝶黑色型的親緣關係較台灣寬尾鳳蝶為近。Item 台灣產唐松草屬之親緣關係與傅氏唐松草複合群之系統分類(2011) 李香瑩; Hsiang-Ying Li台灣產唐松草屬(Thalictrum)植物根據台灣植物誌第二版處理成六個分類群,除了T. sessile外,其餘類群在中國植物志的處理中分屬叉枝唐松草組(Sect. Leptostigma)及唐松草組(Sect. Tripterium)。本研究從外部形態、生態與地理分布及分子親緣分析等各方面對台灣產唐松草屬植物重新進行分類研究。綜合結果顯示台灣植物誌紀錄為微毛爪哇唐松草的類群為一新種,暫定名為能高唐松草(Thalictrum nokoensis H. Y. Li sp. nov)。利用核DNA ITS片段及兩個葉綠體DNA matK、trnL-F片段之分子序列資料所建構之本屬植物親緣關係樹,結果顯示台灣的類群可以分為兩支序,一個支序包含T. rubescens、T. urbaini var. urbaini、T. urbaini var. majus,此三者在分子上關係不明,但形值分析結果顯示萼片長、果柄長和瘦果長為三者主要的區分特徵;另一支序則包含其餘類群,此一結果不支持中國植物誌在屬下階層的處理,顯示本屬依形態建構的屬下分類系統有進一步檢討的必要。 根據第一部份結果,本研究第二部份中將T. rubescens、T. urbaini var. urbaini、T. urbaini var. majus合稱為傅氏唐松草複合群,利用分子標記探討此複合群的遺傳分化程度。由核DNA合併三個葉綠體DNA片段所獲得的單套型來看,其分布模式與地理位置不具相關性。最小關聯網狀圖(minimum spanning network)顯示傅氏唐松草複合群之單套型彼此均為姐妹型(sister haplotype),加上不同類群擁有相同的基因型,本研究推論本複合群可能在近期產生分化,尚處於支序排列不完全(lineage sorting incomplete)的狀態。Item 西藏翠蛺蝶種複合群之系統分類研究(2009) 陳亭瑋; Ting-Wei Chen西藏翠蛺蝶種複合群(Euthalia thibetana complex)係蛺蝶科(Nymphalidae)翠蛺蝶屬(Euthalia)之中大型蝶種。此複合群的種間辨識主要以翅紋及交尾器特徵為主,但觀察發現其各種內的翅紋變異常高於種間,難以作為可靠的辨識特徵。因此本研究加入常用於親緣關係研究之粒線體COI、COII與核基因的Eflα之序列並輔助形態的資料,冀望獲得可辨識此群種間的可靠特徵。本研究共使用158個樣本,計有35個外群樣本及123個內群樣本,皆採集自台灣與中國大陸。不同組合的資料矩陣及分析方法皆將此複合群分為六個單系群。檢視各群之形態特徵與相關文獻,發現雄蝶交尾器結構中抱器(valva)末端的結構為穩定可靠的形態特徵。此複合群包括Koiwaya(1996)與Huang(2001)所分辨的六種:E. formosana、E. insulae、E. thibetana、E. alpherakyi、E. aristides、及E. undosa。而近年發表的新種E. yasuyakii、E. masumi應為E. undosa之同物異名,E. kameii為E. aristides之同物異名。E. undosa相對於其他五種,四川族群展現出極大的變異,造成種間辨識困難。此複合群不同地理族群間翅紋亦有變異,是否具有適應或生態上的意義值得探討。Item 重建翠灰蝶族的系統發育及食性演化(2010) 林佳宏灰蝶科中的翠灰蝶族(tribe Theclini)蝴蝶目前在世界上已知186種,主要分布在東亞。目前翠灰蝶的屬級分類群目前仍缺乏明確的定義,以致不同研究者間迄今仍常使用不同的屬概念,造成翠灰蝶的高階分類上的不穩定。因此本研究重建翠灰蝶的親緣關係樹並進一步探討其食性演化。 本研究蒐集到內群29屬60種,外群6屬9種,共計107個樣本,另外下載National Center for Biotechnology Information((NCBI)的序列資料共6屬10種。根據 粒線體DNA的COI及COII基因以及核DNA的Ef-1α基因,利用最大減約法、最大概似法以及貝氏推論分析去進行親緣關係樹的建構。 結果顯示,翠灰蝶族為一個單系群,且多數結果支持翠灰蝶族可以再分成三個單系群;檢驗各屬是否為單系群,發現本研究33屬中有Chrysozephyrus、Shirozuozephyrus、Teratozephyrus、Euaspa及Ussuriana等5個屬並非單系群,根據親緣關係樹的結果將Shirozuozephyrus屬合併入Chrysozephyrus屬,將Fujiokaozephyrus屬及Uedaozephyrus屬併入Teratozephyrus屬。針對許多新屬的成立及過多單屬單種的問題,結果發現大多數這類的屬可能均有其存在的必要性。在種的階層上,根據物種間相當低的遺傳距離以及翅膀紋路、交尾器的相似性,推論Cordelia comes與Cordelia wilemaniella以及Chrysozephyrus hisamatsusanus與Chrysozephyrus splendidulus分別為同一種。在食性演化的探討方面,推測翠灰蝶的祖先利用的植物應該是殼斗科,而其他植物的利用情形應該都是由利用殼斗科植物去演變過來的。Item 探討台灣映山紅組杜鵑的親緣關係(2009) 鄭杏倩; Cheng Hsin-Chien台灣的映山紅組杜鵑花(Rhododendron sect. Tsutsusi),約十個物種,外表形態上皆極為相近。這些形態相近的類群中,除了唐杜鵑(R. simsii)之外,都屬於台灣特有種,許多例子指出,物種在新形成的年輕島嶼中常有快速演化,進而種化的現象。台灣的映山紅組杜鵑花特有種的比例如此高,加上台灣屬於年輕型島嶼,推測這些形態極為相近的杜鵑可能是近期快速演化的結果。本研究利用母系遺傳之葉綠體基因matK和trnK的內顯子(intron)片段以及核基因RPB2-i intron 2和ITS片段,探討台灣產杜鵑花屬映山紅組植物的親緣關係及演化歷史。 葉綠體基因matK和trnK intorn片段建構的親緣關係圖結果,將台灣映山紅組杜鵑花歸為主要的三群;RPB2-i intron 2片段建構的基因樹將十種杜鵑花歸為主要的兩大群,此片段中除了R. oldhamii以外,其他種類RPB2-i基因片段都帶有兩個copies的現象,且 R. rubropilosum的不同copy分別歸到不同的兩個大群中;而ITS片段所建構的親緣關係圖在本組杜鵑中無解析力。以上親緣關係結果、加上R. rubropilosum的遺傳歧異度最高,再加上共祖時間的計算比較,確認R. rubropilosum為一雜交起源種。 利用葉綠體以及多copy的核基因片段,本研究最後將台灣映山紅組的十種杜鵑花歸為四群:第一群包含R. simsii、R. longiperulatum、R. nakaharai、R. kanehirai和R. noriakianum;第二群包含R. taiwanalpinum、R. breviperulatum和 R. lasiostylum;第三群為R. oldhamii;第四群為 R. rubropilosum,此結果與Yamazaki(1996)形態分類研究結果比較,除了R. rubropilosum在本研究中發現為一獨立的雜交起源種之外,其他物種的親緣關係與其形態的歸群結果相吻合,因此配合分子研究的結果,更能詳盡的解釋台灣映山紅組杜鵑花的親緣關係。 最後,以本研究結果推測台灣映山紅祖杜鵑花可能有三個以上的來源,但由於未蒐集到此組分布在鄰近地區的物種,所以此推測的證據並不足。未來若想要探討台灣映山紅組杜鵑花的更詳盡的演化歷史,應詳盡蒐集此組杜鵑花所有的物種以及使用,才能更進一步的了解台灣映山紅組杜鵑花起源與分化。Item 台灣產附地草屬之親緣關係與分類研究(2006) 曾柏彰; Po-Chang Tseng本研究利用形質分析及分子資料探討台灣產附地草屬 (Trigonotis Steven) 的親緣關係並作為分類之參考。首先利用形態特徵之系統發育分析建構台灣及大陸產附地草屬倒稜錐果組之譜系,結果顯示倒稜錐果組屬於單系群,台灣所產特有類群 [台灣附地草 (T. formosana var. formosana)、台北附地草 (T. formosana var. elevatovenosa) 及南湖附地草 (T. nankotaizanensis)] 則為倒稜錐果組中的一個分支群 (clade)。進一步以形質分析及nrITS分子資料建構台灣產特有類群的親緣關係。形質分析的結果顯示台灣附地草與台北附地草具有連續性變異,二者與南湖附地草具有區隔,此與前人根據外部形態及小堅果形態所得結果一致。分子資料則顯示台灣附地草與台北附地草的親緣關係與類群無關,反而與地理分佈有密切的相關。綜合形質分析與分子親緣的結果,支持將此二分類群處理為同種下之不同變種。此外,南湖附地草的族群有兩種形態。根據形質分析結果顯示此兩型有明顯的分化趨勢,而分子資料顯示此兩型的變異不大,推論其分化時間不夠久,因此未累積足夠變異。