台灣產毛茛科鐵線蓮屬 ( Clematis ) 植物分子親緣關係之探討 黃佳茵 ，胡哲明 國立台灣大學 生態學與演化生物學研究所 前言: 結論: 由上述譜系樹可大致看出，雖然區塊異質性分析中葉綠體trnK/matK及nrITS二資料矩陣間有顯著差異，但二者大致的重要分群組成相似。可由各種譜系分析的結果歸納出Flammula亞屬位於譜系樹最基群的位置，而其他亞屬間的親緣關係未解，包含種類較多的亞屬Campenalla及Clematis則均非單源群，其組成可能需要重新檢視。此外，因為繡球藤的分類位置改變，使台灣鐵線蓮屬植物由包含5亞屬減至4亞屬。另外，由分子序列和以形態特徵所建構之譜系樹，所得到的親緣關係結果不盡相同，表示現行的鐵線蓮分類仍有商榷的必要。至於呈現相當大的種內形態變異之串鼻龍(C. grata)中，葉綠體trnK/matK及nrITS二序列僅含有些許差異，但可將靠海邊及靠內陸之植株分開，然而因序列變異度太低而需要更多更完整的資訊，以得到更進一步的推論。因此不論就鐵線蓮屬之屬內關係探討，亦或串鼻龍之不同族群差異，均可能需要更多且變異度更適合的分子序列進行分析，以期得到更完整可信的結果。 黃佳茵 ，胡哲明 國立台灣大學 生態學與演化生物學研究所 台灣產毛茛科鐵線蓮屬 ( Clematis ) 植物分子親緣關係之探討 C. parviloba subsp. bartlettii 圖二 依據trnK/matK序列所建構 出的NJ演化樹 圖三 依據trnK/matK序列所建構出59913 個等長的MP樹的一致性演化樹 分支上數字為bootstrap統計支持度 圖四 依據trnK/matK序列所建 構出的BI演化樹 分支上數字為後驗概率 圖六 依據nrITS序列所建構出1345個 等長的MP樹的一致性演化樹 分支上數字為bootstrap統計支持度 圖七 依據nrITS序列所建 構出的BI演化樹 分支上數字為後驗概率 圖九 依據trnK/matK與nrITS合併序列所 建構出50004個等長的MP樹的一 致性演化樹 分支上數字為bootstrap統計支持度, 分支下的數 字為decay index值 圖十 依據trnK/matK與nrITS合併 序列所建構出的BI演化樹 分支上數字為後驗概率 (以高度簡約原理為檢視條件) (以似然性值為檢視條件) 表二 比較trnK/matK與nrITS合併之資料矩陣在不同譜系分析方法下所得演化樹之間的差異顯著性 (A)在高度簡約原理的檢視條件下，TreeMP樹長最短，TreeNJ及TreeBI均與之有顯著差異(B)在似然性值的檢視條件下，TreeMP譜系樹-ln L值最低，故為最佳，TreeNJ與之有顯著差異，但TreeBI與之無顯著差異 圖十一 依據台灣產鐵線蓮屬植物形態特徵所建構出的 NJ譜系樹。右側標示各分類群所屬之亞屬， Clematis亞屬之下再分節及亞節。 圖五 依據nrITS序列所建構出 的NJ演化樹 圖十一 在依據trnK/matK與nrITS合併序列所建構出的BI演化樹中， 標示所對應的特徵演化情形。其中台灣產之鐵線蓮以“ ” 標示。譜系樹右側標示各分類群所屬之亞屬、Clematis亞屬之下再分節及亞節。學名之後標示”*”者，為屬以下分類 資料缺失者。將重要之形態特徵標示於譜系樹的分支上並說明於左上角。 C. akoensis 圖八 依據trnK/matK與nrITS合併 序列所建構出的NJ演化樹 Crassifoliae Angustifoliae Rectae Cheiropsis Aspidanthera Campanella Viticella Flammula Tubulosa Viorna 亞屬(Subgenus) 節(Section) 亞節(Subsection) * 直立性小灌木 花被片數目4 花被片數目6 花鐘型下垂, 花絲被毛 花平展, 花絲光滑 花管狀下垂, 花絲略毛 葉革質至厚紙質, 近光滑, 葉緣全緣 葉紙質, 多少具柔毛, 葉緣鋸齒狀或具裂片 花絲皺縮 前言: 鐵線蓮屬(Clematis L.)是毛茛科(Ranunculaceae)中最大的屬之一，全世界約有230 ~ 300種，為一泛溫帶性分佈的類群，但在亞熱帶及熱帶地區也有一些種群的分布。目前對於鐵線蓮屬之分類研究是為7亞屬，包括Campanella、Clematis、Flammula、Integrifolia、Tubulosa、Viorna、Viticella，而主要分類依據都是外部形態特徵，部分則是解剖學、花粉學的證據。 台灣鐵線蓮屬之植物目前紀錄有21個分類群，其中包括16種2亞種3變種，當中有10個分類群為台灣所特有；而此21個分類群分別隸屬於Campanella、Clematis、Flammula、Tubulosa、Viticella此5個亞屬。台灣是鐵線蓮許多亞屬的東限(如Campanella亞屬)或南限(如Tubulosa亞屬) ，所以不論就鐵線蓮屬的歧異度、種類的多樣性或植物地理學上，台灣本屬植物都有一定的重要性。 台灣鐵線蓮屬之系統分類學研究，以往多集中焦點於內、外部形態的觀察，在進行譜系分析時常有特徵數不足或是主觀權重太強等缺點。近年來利用分子生物學的工具，如DNA序列等作分析特徵，已經證明可以幫助釐清分類群之間的親緣關係。瞭解台灣鐵線蓮屬的親緣關係，才能夠解決鐵線蓮屬親緣上的問題及進一步釐清彼此間的關係。 材料與方法: 1. 樣本採集及DNA材料 本研究利用聚合酶連鎖反應(PCR)放大二個特定片段(葉綠體trnK/matK和細胞核nrITS)，在定序之後利用DNA序列進行譜系分析。實驗材料的取得來自野外，分析已採得台灣20個鐵線蓮分類群，地點如圖一；另外，利用GenBank資料庫中32種日本鐵線蓮屬植物(其中3種台灣亦有產)的序列一起進行譜系分析，其序列號碼整理如表一。 2. 譜系分析 將上述台灣及日本鐵線蓮之DNA序列，加上外群(Anemone flaccida)利用CLUSTALX進行DNA之排序。譜系分析是以PAUP*4.0來進行，採用高度簡約原理(maximum parsimony，簡稱MP)、鄰近連接法(neighbor joining，簡稱NJ) ，及貝葉氏導出式(Bayesian inference，簡稱BI)三種分析方式來進行分析，而演化樹的支持度以bootstrap值及後驗概率(posterior probability)來檢視。 結果: 學名之後標示”TW”者，為本論文所鑑定得到的序列(皆來自於台灣) C. crassifolia C. henryi C. montana C. formosana C. lasiandra C. leschenaultiana C. chinensis C. tashiroi C. uncinata C. meyeniana C. gouriana subsp. lishanensis C. terniflora var. garanbiensis C. tamurae C. tsugetorum C. psilandra C. szuyenensis C. henryi var. morii C. grata 圖一 鐵線蓮之採集地標示圖 表一 GneBank中日本鐵線蓮之序 列號碼整理表