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台灣產冷水麻屬植物之分類研究

本研究利用外部形態、地理分布、葉綠體trnL-F基因序列和核ITS基因序列等資料，對台灣產冷水麻屬植物進行分類研究。外部形態研究結果顯示托葉形態、葉緣形態、葉片氣孔與鐘乳體的分布、花被數目和形態為重要分類特徵，植株習性、毛被的有無、花序和瘦果微細形態亦可提供分類的參考；本研究結果將台灣產冷水麻屬植物處理為14個分類群，將Pilea peploides var. major併入P. peploides，且將P. sinofasciata併入P. matsudae，另將P. miyakei處理為疑問種，其餘皆支持第二版台灣植物誌的處理。 Weddell及陳家瑞曾以形態特徵為主要依據分別提出兩個不同的屬內分類系統，但Monro根據分子研究已證實這兩個以形態建構的屬下分類系統並無法反映本屬植物之親緣關係。本研究利用葉綠體trnL-F基因序列和核ITS基因序列建構親緣關係樹，檢視本屬各分類群之間的關係，並訂正陳家瑞建構的屬下分類系統。結果顯示P. japonica與長梗盤花麻歸在同一支序，分類地位必須重新檢討；過去所定義的四萼組為一旁系群(paraphyly)，三萼組和冷水花組則為多系群(polyphyly)。本研究重新修訂四萼組的形態特徵及範圍，也提供其餘支序與形態特徵和地理區系的關聯，以利未來進一步的屬下分類訂正。

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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

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。

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玉山杜鵑複合群物種於更新世冰期過後之族群退縮與物種分歧

玉山杜鵑複合群的成員包括紅星、南湖、玉山、森氏杜鵑，均為台灣特有種，形態相似並且分佈的海拔也相當接近。過去的研究發現玉山杜鵑複合群為單一起源，也發現族群過去有擴張的歷史。本研究目的是以遺傳學的方法研究玉山杜鵑複合群在氣候變遷之後族群破碎化的情形下受到族群縮小的影響。本研究使用微衛星DNA片段做多型性的分子標記，收集族群中的遺傳變異。藉由這些遺傳多型性的資料估計各種族群遺傳參數與檢測族群結構。本研究發現紅星杜鵑相對於玉山杜鵑複合群其他物種，其遺傳歧異度明顯低於台灣杜鵑。另外，依據長期基因交流量與MSVAR的檢測發現玉山杜鵑複合群早期的有效族群數量大，M-ratio分析檢測到玉山杜鵑複合群經歷族群縮小的歷史，以上證據顯示玉山杜鵑複合群經歷族群縮小，由以紅星杜鵑比其他物種更嚴重。玉山杜鵑複合群族群隨距離而升高分化的程度，顯示族群因為縮小事件而降低基因交流的量導致分化，遺傳結構的分析顯示距離相近的族群其遺傳結構相似，以上兩點顯示玉山杜鵑複合群盤據於各山上的族群正在分歧。不同方法檢測到玉山杜鵑複合群天偏離中性演化的基因座，顯示玉山杜鵑複合群族群破碎化之後進行在地適應演化。

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三種闊尾海蛇棲地選擇

了解動物的偏好棲地和分布模式，不只要考慮環境和生態的外在因子，動物的內部生理條件也是要考量的重要因素。已知三種兩棲性的闊尾海蛇(Laticauda)都需要喝淡水，而其在陸地上水份散失的速率以闊帶青斑海蛇(L. semifasciata)最高，其次為黑唇青斑海蛇(L. laticaudata) ，黃唇青斑海蛇(L. colubrina)最低。本實驗欲探討三種海蛇在生理適應上的差異是否反映在棲地的選擇上。我於2009年7月至2010年9月在野外觀察海蛇實際利用的棲地和測量各種棲地因子。結果顯示，三種海蛇的陸棲程度為黃唇青斑海蛇最高，在陸地上被發現的比例最高，可攀爬的坡度最陡，也會爬行至最內陸的位置。而黑唇青斑海蛇陸棲程度介於兩者之間，闊帶青斑海蛇的海棲程度最高，海中發現的比例遠高於陸地，只能攀爬較為平緩的礁岸，通常離岸不超過兩公尺。而三種海蛇在棲地利用上都明顯偏好有淡水水源且地形為高位礁石的棲地，然而三種海蛇的棲地利用仍有些差異，黃唇青斑海蛇利用的棲的類型最為廣泛，闊帶青斑海蛇利用的棲地較為專一，且海蝕溝的溝口水深需較大，溝口底部礁石在退潮時不能露出水面，否則闊帶青斑海蛇便不會出現在此類棲地。

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臺灣兩種共域石龍子的水分散失與棲地利用關係之探討

物種生存直接受到可利用棲地的影響，而棲地的尺度又可分為大尺度與小尺度。本研究分別以大尺度與小尺度的角度調查臺灣中部麗紋石龍子與印度蜓蜥的分布狀況，並參考過去文獻預測兩個共域物種的微棲地尺度可能會有分化。研究調查的量化資料，顯示了麗紋石龍子傾向利用開闊，且高溫與乾燥的微環境；而印度蜓蜥則傾向利用較遮蔽度高，且低溫潮濕的環境。進一步比較兩個物種幼體、亞成體與雌雄之間水分散失量的差異，結果顯示出兩個物種的幼體保水能力都較差，而對照野外穿越線調查，兩物種的幼體也很少被肉眼記錄到，顯示幼體分布在相對隱蔽的環境中。比較兩個物種，印度蜓蜥的保水能力皆顯著較差，因此傾向分布在閉鬱低溫的潮濕環境。分析兩個物種所利用的微環境資料，顯示出兩個物種的環境溼度有明顯的區隔，但分布溫度仍有某程度的重疊。因此本研究推測，印度蜓蜥可能由於受到水分生理的限制，分布在高濕低溫的微環境；而麗紋石龍子則因為有較好的保水能力，加上本身在溫度生理上對於高溫的偏好，而傾向分布在開闊高溫且乾燥的環境中。但兩個物種的棲地分化是否也同時受到的影響，則需要進一步的操做性實驗來驗證。

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大花細辛授粉生物學及種子傳播機制

在植物的繁殖過程當中，授粉及種子傳播為相當關鍵的兩項步驟。植物長期和生物媒介共演化的結果也使得這兩項步驟衍伸出許多精巧且多樣的設計，但由於缺乏研究也使得這些機制未明且充滿不確定性。因此，對於授粉系統與傳播模式詳盡且深入的研究有助於了解與記錄植物的族群動態以及繁殖策略的成功與否，更進一步地了解植物與媒介共演化後的巧妙機制。 細辛屬植物因為花果皆位於地表，特殊的習性使得其生殖生物學充滿臆測，再加上族群大多呈現小族群群集分布的模式，使得授粉及種子傳播這兩項步驟倍受矚目。故我們針對授粉及種子傳播來進行研究以釐清細辛屬植物的繁殖機制。 植物常利用擬態的方式來吸引授粉媒介前往拜訪，特化的花部構造模擬食物資源、配偶以及產卵場所。Vogel於1978年對於細辛屬植物的授粉提出一項假說，認為細辛萼筒內壁具有許多網格狀的稜脊，其形態與擔子菌綱的蕈褶相仿，故可吸引原來在蕈褶內產卵的蕈蠅轉移產卵場所，藉模擬蕈褶吸引蕈蠅將卵產在細辛萼筒內部，在進出產卵的過程中協助授粉。但有關此授粉機制的假說迄今仍缺乏有統計效力的數據予以驗證，故在本研究中，觀察並記錄台灣特有種大花細辛的生殖生態以驗證Vogel’s hypothesis，並進一步以統計方式呈現蕈蠅產卵現象對成功授粉的影響，且於台灣北部低海拔山區設立一樣區進行長期觀察。根據自然及人工授粉結實率、花型變化、雌雄蕊活性檢測的研究結果顯示大花細辛為一雌先熟(protogynous)且自交親合(self-compatible)的物種，但雄蕊不會自行運動，因此不具自力授粉機制，必須藉由媒介來完成授粉。本研究觀察到蕈蠅會於細辛萼筒內部的網格中產卵，支持Vogel於1978年所提出的授粉假說，顯示蕈蠅是大花細辛的重要傳粉媒介。Fisher’s exact test也證實產卵行為與結實率之間具有顯著相關。氣味分析的結果也佐證了大花細辛與蕈類的氣味相仿，皆具有類似油酸的氣味釋出，更加支持大花細辛模擬蕈蠅生育環境的授粉假說。 此外，本研究也首次觀察到鼠婦傳粉的現象，由於細辛花開在接近地表處，其陰暗且潮試的萼筒內部形成了良好的庇護所，鼠婦躲藏及進出的行為也完成授粉。兩個授粉系統並存之下使得大花細辛的野外族群具有約五成的結實率。 在種子傳播機制方面，本研究確認了大花細辛的種子是藉由螞蟻來進行傳播，根據長期野外觀察及定點攝影，九種螞蟻被認定具有傳播大花細辛種子的能力，相較於脊椎動物的傳播距離，螞蟻傳播的距離顯得較短，在本研究中的平均傳播距離為77.5公分。本研究也證實了種子上的油質體在螞蟻傳播上扮演極為重要的角色。此外，藉由分布位置的分析，顯示螞蟻蟻巢的分布與細辛幼苗的分布具有高度的相關性。因此，大花細辛的分布模式深受螞蟻傳播模式的影響。 綜合上述的研究結果，大花細辛在繁殖的策略上顯現了兩項重要的機制，一為兩種共存的授粉系統；二為以螞蟻為媒介的傳播機制，此兩項關鍵性機制的作用之下，造就了大花細辛成功的繁殖。

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臺灣三種闊尾海蛇陸地移動表現 與水棲化程度關係之研究

動物的移動能力經常受到環境因子與本身的形態結構影響,而適應於一種類型環境的形態結構也經常會影響動物在␣一類型環境 時的運動表現。 闊尾海蛇(Laticaudinae)在生活史上和陸地保有一定程度的關連性, 並且因種間水棲化程度的不同,在形態與生理上也有不同程度的特 化。本實驗預期:水棲化程度最強的闊帶青斑海蛇(Laticauda semifasciata)最偏好在水域環境,且有最弱的陸地移動表現,並反應 在運動形態、攀爬、水面抬升、跨越能力以及肌肉拉力的表現上; ␣唇青斑海蛇(L. colubrina)則最偏好陸域環境,且有最強的陸地移動 表現;黑唇青斑海蛇(L. laticaudata)則介於兩者之間。結果顯示三種 闊尾海蛇一天當中在陸地上的時間比例沒有顯著差異,且黑唇青斑 海蛇的水陸交換次數最多。在運動形態方面三種闊尾海蛇均表現出 不會利用支點移動的傾向,然而陸棲的近␣物種雨傘節卻可利用支點做蜿蜒爬行的動作,可能是 因為演化上闊尾海蛇的親␣關係較接近於真海蛇,導致在行為上與 陸棲蛇類之間有所差異。而在陸地移動能力方面,闊帶青斑海蛇經 常有最好的表現,黑唇青斑海蛇則最差,可能是由於三種物種本身 體形上的差異與肌肉含量的不同,造成不合乎水棲化程度影響陸地 移動表現的預期。而由於陸地的移動能力在闊尾海蛇的生活史上有 時會直接影響到生殖成功的機會,因此若是以與吻肛長的比例表示 其陸地移動能力時,三種闊尾海蛇之間則沒有顯著差異。

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Daphnephila 屬癭蚋蟲癭之生態生理特性研究

造癭昆蟲會改變植物組織的生長與分化，產生的蟲癭可提供昆蟲營養及遮蔽，而造癭昆蟲也會造成植物組織內化學組成、色素蛋白複合體、光合作用效能等多方面的改變。本研究使用Daphnephila 屬之兩種癭蚋蟲癭，利用化學分析、氣體交換、葉綠素螢光、掃描式電子顯微鏡、共軛焦雷射掃描顯微鏡及反射光譜等，研究葉片癭蚋蟲癭和寄主植物的生態生理特性。結果顯示造癭昆蟲會改變葉片組織葉綠素的生合成及崩解途徑，由Chlide→ Phe→ Pchlide 改變為Chl→ Chlide→ Pchlide；在營養假說的基礎上，研究結果顯示蟲癭在寄主植物上可扮演基儲的角色；而反射光譜研究結果顯示，反射光譜指數與葉綠素螢光參數呈現正相關，反射光譜技術具有利用於蟲癭生態生理研究的潛力；由蟲癭及葉片抗氧化功能的分析結果顯示，蟲癭會提高抗氧化的能力來清除組織內增加的自由基。

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鹽度和pH值對青鱂魚仔魚排氨機制的影響

近年文獻發現氨主要以非離子態NH3經由Rh蛋白排除。目前海水魚的排氨機制尚不清楚，本實驗以青鱂魚仔魚為模式動物，利用掃描式離子選擇電極技術(SIET)進行非侵入性測量，驗證假說(一)海水魚執行與淡水魚類似的排氨機制，(二)魚體誘導酸中毒會增加氨排放促進排酸。結果顯示，海水組排NH4+和排H+功能同時存在MRC上，且排氨速率顯著高於淡水組，並導致體表的鹼化，意味著在MRC上是以非離子態的NH3進行運輸後，在體表進行酸捕捉(acid trapping)。使用NHE抑制劑(500 μM EIPA)後，顯著降低魚體排酸、排氨，暗指NHE在排氨機制上扮演關鍵性的角色。馴養淡水酸性(pH5)環境的仔魚，顯示降低體表H+的累積，提升NH4+的排放，並增強細胞Na+的吸收，意味著酸中毒會增強排氨機制，利用排氨帶動大量酸排放，使NH3與H+結合成NH4+，促使更多的酸排出。本實驗證明(一)海水魚執行與淡水魚類似的排氨機制，(二)當魚體酸中毒會增強排氨機制，以利排酸。

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福山森林生態系巢蕨對垂葉書帶蕨 促進作用之探討

物種之間的交互作用是備受討論的議題 ，物種間除了負向的競爭作用外，還有正向的交互作用（positive interaction），然而探討物種間正向交互關係遠比探討負向的交互作用來的少。近來一些研究發現正向的交互作用有助於生物的多樣性的維持，全球變遷為許多生物帶來更多逆壓，而研究認為逆境中正向的促進作用更普遍。雖然已有研究探討附生植物與寄主樹種間的正向交互作用，但幾無研究檢驗附生植物之間的交互作用。在福山試驗林常可看到巢蕨（Asplenium antiquum） 與垂葉書帶蕨（Haplopteris zosterifolia）有共同出現的現象，本研究利用野外的調查及移除實驗，探討巢蕨與垂葉書帶蕨之間是否存在正向的促進作用，若有其機制為何? 田野調查顯示垂葉書帶蕨有偏與巢蕨一起出現的情形 (56%)，而巢蕨則無偏好與垂葉書帶蕨一起出現（18%）。單獨出現及與垂葉書帶蕨一起出現的巢蕨，其葉片展幅長度沒有顯著差異，而與巢蕨一同出現時的垂葉書帶蕨較單獨存在時葉片較長。此結果顯示，垂葉書帶對巢蕨可能是中性的作用而巢蕨對垂葉書帶蕨則可能有促進作用。移除實驗的結果顯示垂葉書帶蕨的移除對巢蕨葉片數量及葉片長度均無顯著影響，支持其對巢蕨的效應為中性。而同時移除巢蕨葉片基座會使其下方的垂葉書帶蕨其葉片長度下降，僅移除巢蕨葉則無此現象；蕨葉營養顯示，N、Ca、Mg在控制組及移除書帶蕨組無顯著差異；移除垂葉書帶組的巢蕨葉C含量較低，但差異甚小，P的含量則是較控制組高，但移除巢蕨基座並未使垂葉書帶蕨P含量下降，故書帶蕨對巢蕨營養的效應並不明顯；垂葉書帶蕨的營養含量不受是否移除巢蕨及其基座的影響。本研究結果顯示，巢蕨能促進垂葉書帶蕨的生長，因僅移除巢蕨葉並顯著影響故此促進作用並非來自遮光造成的輻射改變，而移除基座與否對垂葉書帶蕨的營養並無影響，故促進作用不是源自基座所提供的營養。因附生植物未能直接自土壤中取得水，而巢蕨基座具高的儲水能力，故推論巢蕨對垂葉書帶蕨產生的促進作用可能源自降低水的逆壓，惟此尚需進一步的研究加以檢驗。