菁英獎|入選
溫帶擬蠍在台灣:物種界定與演化史
許育軒
國立臺灣大學
共同發表人:Danilo Harms、鄭任鈞、 張智涵
摘要
整合分類學有助於釐清形態保守且擴散能力有限類群的物種界線,例如棲息於落葉層中的異蠍屬 Allochthonius(擬暴擬蠍科)。該屬廣泛分布於東亞,但由於形態隱蔽(cryptic morphology)及鑑別特徵變異較大,使其分類具有挑戰性。本研究重建了涵蓋日本、韓國及臺灣 異擬蠍的親緣關係,包含自臺灣 11 個採集地所取得的 55個樣本。我們發現,臺灣的 異擬蠍為單系群,且包含多個尚未描述的物種。結合形態特徵與基於三種分子物種界定分析,我們辨識出七個受形態與分子證據支持的新種,分別為 A. agyaqensis 、A. aquaeductensis 、A. brunus 、A. kiunnensis 、A. nebulosus、A. nubicolus 及 A. tamanensis 。親緣關係分析與分化時間估算顯示,臺灣 異擬蠍約於 1,500 萬年前與韓國及日本的近緣種分化,而中新世晚期氣候降溫,以及上新世氣候回暖與中央山脈快速抬升,可能共同促進了其物種分化。此外,棲息於熱帶與亞熱帶山區落葉層中的異擬蠍物種,可能呈現天空島的分布模式,具有高度地方特有性(high endemism)分布範圍狹小。
關鍵字:擬蠍, 分子親緣關係, 新物種, 物種界定, 分類學
方法與執行步驟
樣本採集自台灣中高海拔的落葉層,以伯氏漏斗萃取落葉中的擬蠍。標本接存放於95%酒精中,樣本的兩隻步足會預先被取下萃取其DNA。我們利用QIAGEN DNA Microkit 萃取DNA, 並增幅COI, H3 與ITS2片段。
- 分子物種界定分析
親緣關係:IQTREE ultrafast bootstrap: 1000
單倍型網絡: PopArt TCS Network
物種界定分析:ASAP, mPTP, bPTP
p-distance: MEGAX
- 形態特徵
利用分子資料的分析結果找出淺在的物種數量後,再檢視有無與親緣關係一致的可用特徵
創新作為與跨域合作
- 此研究不僅貢獻台灣的擬蠍多樣性,對於擬蠍的分類學也有很⼤的貢獻
- 此研究是該屬的第⼀個加⼊分⼦資料的分類學研究,並且也重建了第⼀棵該屬的親緣關係
- 此外⼤多數的擬蠍⽣物地理研究侷限於歐洲或澳洲這也是第⼀篇同時探討東亞地區擬蠍的⽣物地理。
- 除此之外,過去從來沒有研究者探討異擬蠍的特徵變異,我們提出了較穩地的可⽤特徵。
預期成果與貢獻
我們整合形態與分⼦界定異擬蠍屬,共描述七個新種也找到了適合在異擬蠍屬使⽤的形態特徵。此屬在台灣的分化可能與中新世晚期溫度降低與後來的中央⼭脈隆起有關,而未來的全球暖化與棲地喪失可能會威脅這群具⼩範圍特有性的物種
圖一、利用三個基因座(COI、ITS2 和 H3)所重建的Maximum Likelihood親緣關係樹。節點下方的數值依序為 bootstrap 支持度(≥70)及Bayesian Inference的後驗機率(posterior probability,≥0.8)。各新種的模式標本(holotype)以星號(*)標示;支系(clade)編號則與採集地名稱一併標示。右側顯示四種分子物種界定方法的分析結果。深灰色區塊表示四種方法對物種界定結果一致;最右側的彩色區塊對應於分布圖中的彩色圓點,並代表結合形態學研究後所得到的最終物種界定結果。
圖二 利用BEAST重建三個基因所推估之異擬蠍分化時間樹。每個節點上的數值表示分化時間的中位數(以百萬年前,Ma 表示),藍色橫條代表 95% 最高後驗密度區間(95% highest posterior density, HPD)。地質年代尺度包含漸新世(Oligocene)、中新世(Miocene)、上新世(Pliocene)及更新世(Pleistocene, Pleisto.)等時期。
圖三 A. brunus 正面(A)與腹面(B)觀