理學院
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學院概況
理學院設有數學系、物理學系、化學系、生命科學系、地球科學系、資訊工程學系6個系（均含學士、碩士及博士課程），及科學教育研究所、環境教育研究所、光電科技研究所及海洋環境科技就所4個獨立研究所，另設有生物多樣性國際研究生博士學位學程。全學院專任教師約180人，陣容十分堅強，無論師資、學術長現、社會貢獻與影響力均居全國之首。
特色理學院位在國立臺灣師範大學分部校區內，座落於臺北市公館，佔地約10公頃，是個小而美的校園，內含國際會議廳、圖書館、實驗室、天文臺等完善設施。
理學院創院已逾六十年，在此堅固基礎上，理學院不僅在基礎科學上有豐碩的表現，更在臺灣許多研究中獨占鰲頭，曾孕育出五位中研院院士。近年來，更致力於跨領域研究，並在應用科技上加強與業界合作，院內教師每年均取得多項專利，所開發之商品廣泛應用於醫、藥、化妝品、食品加工業、農業、環保、資訊、教育產業及日常生活中。
在科學教育研究上，臺灣師大理學院之排名更高居世界第一，此外更有獨步全臺的科學教育中心，該中心就中學科學課程、科學教與學等方面從事研究與推廣服務；是全國人力最充足，設備最完善，具有良好服務品質的中心。
在理學院紮實、多元的研究基礎下，學生可依其性向、興趣做出寬廣之選擇，無論對其未來進入學術研究領域、教育界或工業界工作，均是絕佳選擇。
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Item 哈氏狗脊蕨與細葉狗脊蕨之親緣地理及生殖生物學研究(2009) 張和明; Chang, Ho-Ming哈氏狗脊蕨（Woodwardia harlandii Hook.）及細葉狗脊蕨（W. kempii Copel.）為烏毛蕨科（Blechnaceae）狗脊蕨屬（Woodwardia）植物，兩者除葉片形態特徵不同外，無其他顯著差異，而其生態習性雷同及地育地重疊性高等現象，使得此二物種的分類關係一直具有爭議。因此本研究首先針對地理分布、物候現象、細胞學資料與分子遺傳證據進行系統分類學研究，以釐清其系統演化關係。生物的配育系統會影響物種族群內與族群間的遺傳組成，甚至整個物種的演化，因此在進行族群遺傳多樣性與親緣地理學研究之前，先針對台灣產哈氏狗脊蕨與細葉狗脊蕨材料進行生殖生物學觀察與試驗，以明瞭其生殖行為與配育系統。最後以同功異構酶電泳分析法與植物葉綠體DNA進行族群遺傳多樣性與族群間遺傳變異分布結構之分析，重建種內族群間地理親緣關係與評估族群在地質歷史過程的遷移路線，並檢測不同的地理遷移模式假說。細胞學證據顯示，除了中國大陸廣東省新會地區之哈氏狗脊蕨族群為二倍體外，其餘檢測的哈氏狗脊蕨與細葉狗脊蕨族群皆為四倍體，而根據其核基因片段組成基因型的差異性，推測這些四倍體族群皆為異源四倍體（allotetraploid）。除了地理分布或生育環境都高度重疊，共域分布的四倍體哈氏狗脊蕨與細葉狗脊蕨更具有一致的物候現象。細葉狗脊蕨在葉綠體與細胞核基因片段均與共域分布的哈氏狗脊蕨有一致的單套基因型，顯示此二種外型不同的類群在遺傳組成上並無差異，而兩者除了葉片分裂型式差異外，其他證據都顯示其並非獨立的分類群。相對地，二倍體的哈氏狗脊蕨與其他四倍體哈氏狗脊蕨與細葉狗脊蕨之間在地理分布、染色體倍體性與分子證據都具有明顯區隔，顯示二倍體哈氏狗脊蕨是可與四倍體的哈氏狗脊蕨及細葉狗脊蕨區分的不同生物種。因此哈氏狗脊蕨複合種群實包括二倍體的哈氏狗脊蕨與四倍體的哈氏狗脊蕨及細葉狗脊蕨。台灣產四倍體哈氏狗脊蕨複合種群配子體發育類型屬於「三叉蕨型」，成熟配子體以單性配子體為主，雌配子體先熟，雌雄配子體發育成熟時間差距達3週，推測四倍體哈氏狗脊蕨複合種群之配子囊個體發生行為有利於異配子體交配，而雌配子體附近小型配子體短時間發育成雄配子體並具有大量藏精器，推測此複合種群具有促精素系統，藉此促進異配子體交配。同功異構酶電泳分析結果顯示二倍體哈氏狗脊蕨族群的基因座平均對偶基因數明顯高於四倍體類群，推測可能原因為大陸廣東新會一帶為上次冰期極盛時祺廣大族群退縮之避難所，因此保留較多的遺傳多樣性。此外，二倍體類群同質合子比例偏高，推測應是華倫得效應（the Wahlund effect）所造成。四倍體哈氏狗脊蕨複合種群對偶基因頻率多形成固定模式，推測應是此多倍體類群是異源四倍體，而多數基因座上固定之異質配對對偶基因則使得四倍體族群內異質合子比例偏高。利用族群間遺傳相似度進行群叢分析，四倍體之哈氏狗脊蕨與細葉狗脊蕨族群間I值高達0.919以上，遠高於蕨類植物種內族群間之最小I值，因此推論四倍體之哈氏狗脊蕨與細葉狗脊蕨應為同種，而同地區四倍體哈氏狗脊蕨與細葉狗脊蕨族群總是擁有近似的對偶基因頻率，亦支持此推論。哈氏狗脊蕨複合群中二倍體類群的葉綠體DNA核苷酸歧異度（π=0.00108）高於整體四倍體類群（π=0.00072），而二倍體類群單套型歧異度（h=0.797）亦顯著高於四倍體類群（h=0.294）。二倍體類群之9種基因型呈現星狀之譜系關係，且具有較高的單套基因型歧異度與較低的核苷酸歧異度，顯示大陸廣東省新會一帶之二倍體族群有近期族群快速成長與分布範圍擴張現象。以GST及NST檢測族群間遺傳分化，結果顯示哈氏狗脊蕨複合群、四倍體哈氏狗脊蕨複合群、四倍體哈氏狗脊蕨與二倍體哈氏狗脊蕨等四群之群內族群間都具有明顯的遺傳分化，且其Nst與Gst值都具有顯著差異，顯示各群內族群間都具有明顯的親緣地理結構。15種葉綠體單套基因型中大陸廣東新會一帶之二倍體族群具有9種單套基因型，其中8種更是侷限分布於此，推測此地區是二倍體類群長期之避難所。大陸南嶺及海南島地區族群同時都具有兩群序列差異頗大的基因型，其可能為最後一次冰期以來其他地區族群擴散之溶匯點（melting point），因此都具有較高之核苷酸歧異度。台灣烏來地區為另一可能之避難所，根據所擁有之2單套基因型與葉綠體非編碼區突變率推算，此地區族群可能在最近一次冰期開始前即已存在。本研究所使用之DNA序列證據並不支持Cranfill之異地種化再共域分布之族群遷徙假說，而核DNA單套基因型部分地區的地理變異則對本研究所主張之由北向南多路線族群遷徙假說提供部分的支持。Item 褐樹蛙(Buergeria robusta)的親緣地理學研究(2010) 陳盈蓉; Ying-Rong Chen親緣地理學（phylogeography）討論當物種受到歷史地質事件影響時，族群遺傳結構所產生的改變，並利用建構物種的親緣關係與調查族群在地理上的分佈，來檢視族群分化的歷史。在臺灣針對兩棲爬行動物的研究大多支持山脈為臺灣島上對物種分化而言最主要的地理屏障，然而目前卻尚未有針對褐樹蛙（Buergeria robusta）這種棲息生態同時受到陸域及淡水域影響的全島廣布物種進行親緣地理學的研究。本研究採集全島33個採樣點一共564隻褐樹蛙個體，以粒線體DNA中的細胞色素b（cytochrome b）基因片段做為分子遺傳標記，建構基因單型的親緣關係樹（phylogeny）與網狀譜系圖（network），討論褐樹蛙各族群間的遺傳分化程度及分布擴散歷程，並與前人研究的淡水魚類或其他小型兩棲爬行動物相比較。結果顯示褐樹蛙在親緣關係上可以分成七個支系，在地理分佈上可以分成五個區域。其中東部區域由於受到中央山脈的阻隔，與其他區域形成高度分化，而成為一個獨立的系群。在西部族群中，東北部、北部、中部與南部區域之間的遺傳交流極為有限，也各自擁有特殊的單基因型，而雪山山脈、苗栗丘陵與臺灣堆均成為阻礙基因交流的地理屏障。在族群歷史變動的部分，大部分主要遺傳支序皆呈現歷史上的分布範圍擴張，而大多數的地理區域則呈現歷史上的族群數量成長。總結而論，在臺灣造成物種產生遺傳分化的地理障礙，幾乎每一項都會成為褐樹蛙基因交流上的地理障礙，因此本研究認為褐樹蛙的遺傳分化模式兼具陸域生物與水域生物特徵而自成一格的特殊模式。Item 臺灣產黑蒙西氏小雨蛙(Microhyla heymonsi)族群遺傳結構與親緣地理學研究(2009) 林彥博; Yen-Po Lin現今生物的族群遺傳結構，都受到過去歷史事件 (地質變動與氣候變遷) 及生物特性 (物種移動能力) 等因素的影響，綜合起來形成我們現今看到的生物族群結構的樣貌。藉由研究探討物種的親緣地理學，對瞭解一個物種的自然史是極為有幫助的。兩棲類動物一般被認為是遷移能力較差的脊椎動物類群，臺灣在地形結構上相當多樣，且與鄰近地區的地理關係相當密切，這樣高度的地形岐異度以及歷史上豐富的地質事件，是否會對臺灣兩棲動物的族群遺傳結果造成影響? 因此本研究利用分布在臺灣西南及東南部，中、低海拔的黑蒙西氏小雨蛙 (Microhyla heymonsi) 為材料，探討該物種的擴散能力以及臺灣的地質事件如何塑造其親緣地理關係。 本研究利用粒線體中的cytochrome oxidaseⅠ(COⅠ)部份序列來進行族群遺傳結構的探討。從全臺25個族群、181隻樣本，成功定序出181條COⅠ序列，總長625bp，由181條序列當中可釐出48條基因型。以基因型為操作單元建構親緣關係樹。結果顯示臺灣黑蒙西氏小雨蛙可分成兩個主要的系群，分別對應中央山脈以東及以西的族群，顯示中央山脈的確是會造成東、西部族群因地理隔離的效應而產生遺傳分化的情形。以中性演化理論檢測、Mismatch distribution、Nested Clade Analysis以及貝氏天際線點圖的結果顯示，在更新世時期，臺灣黑蒙西氏小雨蛙族群經過了快速擴張的事件，提供了一個生活在亞熱帶及熱帶地區的生物，受到更新世氣候變遷影響的例子。 在本次研究中取得國外6個族群，共20個樣本進行大範圍尺度的種內遺傳分化情形探討。結果顯示，分布於東南亞不同地理區間的黑蒙西氏小雨蛙族群的遺傳分化情形相當明顯，而臺灣族群與地理位置較接近的海南、貴州、越南北部的族群在親緣關係上較為接近，顯示東南亞地區複雜的地質事件與其本身的擴散能力，對於黑蒙西氏小雨蛙的族群遺傳結構上有著明顯的影響。本次研究在國外樣本上並無取得足夠的族群以及樣本數，因此無法討論臺灣族群的來源、族群間的散佈歷程以及各族群的族群變動歷史，未來將可朝著增加樣本數，進而闡明整個大尺度分布的黑蒙西氏小雨蛙族群的演化歷史。Item 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。