菁英獎|入選

發現螞蟻新屬,探索台灣生物多樣性

鍾富雅
國立中興大學
共同發表人:徐伯瑋、許峰銓、林宗岐

摘要

本研究採用整合分類學方法,結合形態學與分子系統發育學之多重證據,正式發表發現於台灣的家蟻亞科 (Myrmicinae) 新屬Unicumyrmex gen. n.及其模式種U. fushanensis sp. n.。除提供物種形態描述與親緣關係重建,亦針對形態相似及親緣相近之物種進行系統性比較。利用掃描式電子顯微鏡 (SEM) 對工蟻、雄蟻及其雄蟻生殖器 (male genitalia) 的超微構造進行完整記錄;同時亦整理並更新了全球火家蟻族 (Solenopsidini) 中「觸角為11節工蟻」及「已知14個屬雄蟻」之檢索表。這項發現不僅為台灣增加新的特有分類單元,完善本土生物多樣性名錄,更進一步凸顯森林棲地的保育價值與重要性。

方法與執行步驟

  1. 形態學研究:利用解剖顯微鏡和掃描式電子顯微鏡 (SEM),檢視工蟻與雄蟻之外部形態特徵以及雄性生殖器細微構造,並對其外部形態進行形質測量;亦針對形態相似及親緣相近的螞蟻物種進行形態特徵之比較。
  2. 分子系統發育分析:使用Illumina NovaSeq 6000次世代定序平台對螞蟻歷史標本採取shotgun sequencing的策略以獲取基因組資料;透過de novo組裝與生物資訊分析,重建關鍵核基因與粒線體cox1基因序列,並以此進行系統發育分析。

創新作為與跨域合作

成功界定分布於台灣的新屬與新種 Unicumyrmex fushanensis,是對高度多樣化的家蟻亞科 (Myrmicinae) 生物多樣性探索的重要發現;強調雄蟻形態在屬級修訂中的分類價值與重要性,並透過SEM觀察螞蟻雄性生殖器構造來強化分類精確度。

預期成果與貢獻

此整合分類學的示範,展現台灣在處理隱蔽多樣性與歷史標本遺傳資訊的科研能力;透過現代基因組學技術,可以從博物館且尚未鑑定的歷史標本獲取分子生物資訊,使其重新成為保育與演化研究的證據,同時也活化台灣的自然史館藏。本研究亦提供全世界螞蟻研究人員之標準化分類工具 (檢索表),有助於物種鑑識與生物多樣性監測。

Fig. 1: Unicumyrmex fushanensis gen.n. et sp.n. 正模式標本 (工蟻,ANTWEB1060402). A, 頭部正面觀; B, 背面觀; C, 側面觀.
Fig. 2: Unicumyrmex fushanensis gen.n. et sp.n. 副模式標本 (雄蟻,ANTWEB1060403). A, 頭部正面觀; B, 背面觀; C, 側面觀.
Fig. 3: 家蟻亞科 (Myrmicinae) 之系統發育分析與Unicumyrmex fushanensis gen. n. et sp. n. 之分類地位。本研究利用IQ-TREE v2.2.0,基於11個核基因、共9,422 bp的序列長度重建最大概似樹 (Maximum likelihood phylogeny)。此分析共包含232隻家蟻亞科螞蟻、8隻其他亞科的螞蟻,並以一隻bradynobaenid wasp作為外群。家蟻亞科內各族 (tribes) 以不同顏色的色塊區分;Unicumyrmex fushanensis的分支以及兩個對照組樣本 — 光點小火蟻 (Wasmannia auropunctata (Roger, 1863)) 與小黃單家蟻 (Monomorium pharaonis (Linnaeus, 1758)) 之分支皆以紅色標記。高支持度的節點 (SH-aLRT ≥ 80 & UFBoot ≥ 95) 以紅色標示,中度支持度的節點 (SH-aLRT ≥ 75 & UFBoot ≥ 90) 則以藍色標示。鄰近Unicumyrmex fushanensis的節點皆標註了詳細的SH-aLRT與UFBoot數值。
Fig. 4: 雄性外生殖器之掃描電子顯微照片。圖片方向皆為遠端 (distal end) 朝上,基端(basal end,朝向頭部方向) 朝下。A、E、I,Unicumyrmex fushanensis gen. n. et sp. n.;B、F、J,中華單家蟻 (Monomorium chinense Santschi, 1925);C、G、K,熱帶火蟻 (Solenopsis geminata (Fabricius, 1804));D、H、L,入侵紅火蟻 (Solenopsis invicta Buren, 1972)。A、B、C、D,genital capsule腹面觀;E、F、G、H,right volsella內側觀;I、J、K、L,penisvalva側面觀。比例尺 = 50 µm。縮寫對照:Bm basimere; Bv basivolsella; Cu cupula; Cs cuspis; Di digitus; Pv penisvalva; Te telomere; Vo volsellae。
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