前言前言 前言前言
寬尾鳳蝶屬是鳳蝶中以後翅擁有寬闊的尾巴而聞名,且其寬闊的 尾突中有兩條翅脈穿過。此一特徵僅是被記載描述分布於亞洲大陸東 南地區以及台灣島之三個分類群所獨有(D’Abrera 1982)。然而些許的 疑或在於為這三個分類群具有極近緣的共同祖先,而相似的外型及行 為難以區分彼此(五十嵐,1979),這些分類群的身分已經造成被廣泛 爭論的議題,尤其是分布於中國大陸西南地區的寬尾鳳蝶屬的族群後 翅具有明顯的白色斑塊,這白斑型的個體最早是被法國人 Le Cerf.
(1923)處理成中華寬尾鳳蝶的一個亞種(figs. 1-2),且往後的一些學 者也接受此一論點 (例如:周及張,1981)。然而李及張(1984)認為這 一分類群只是中華寬尾鳳蝶種內的一個型(form),此一意見也被往 後的學者們所引用 (例如:黃等,1993、周,1994)。
除了中國大陸的中華寬尾鳳蝶外,另一分類群是產於台灣的台灣 寬尾鳳蝶(figs. 5-6)。一般被認為是台灣島上特有的稀有物種,且 於 1985 被登列於 IUCN 之紅皮書屬於「易危」物種 (Collins & Morris, 1985)。1994 年起則被列為瀕臨絕種的物種 (鄭等,1996;顏及楊,
2000;Yen & Yang, 2001),且這分類群於 1996 年的 IUCN 被列為是
「近危」物種(Gimenez Dixon, 1996)。因此台灣寬尾鳳蝶與中華寬尾 鳳蝶之間同樣於後翅具有白斑者之關係應受重視 (Figs. 1-2, 5-6),典 型的中華寬尾鳳蝶則不具有白斑(黑色型)(Figs.3-4)。除此之外,於 後翅表面中室分佈有白色斑塊的中華寬尾鳳蝶,在相同的位置上台灣 寬尾鳳蝶亦有白色斑塊 (Figs. 1-2, 5-6),令人懷疑這兩者的關係應該 非常近緣。目前已經有些針對中華寬尾鳳蝶白斑型與不具白斑型個體
(稱為為典型/黑色的個體)的分類地位來討論,而有些則是針對中 行的用於多樣性生物之物種界定(Costa et al., 2007),這包括許多鱗翅 目昆蟲 (例如 Brown et al. 2003, Hajibabaei et al. 2006, van Velzen,
進行比較。樣本包括典型中華寬尾鳳蝶(10♂/10♀廣東、2♂/3♀廣西、 DNA Isolation kit (Gentra Systems),並參照其所指示的萃取流程進行 操作。最後已萃取完的 DNA 加入 50µl 無菌水以配成 DNA 溶液。每 個 PCR 反應包含的藥品包括 0.8µl 的 2.5mM dNTP、 1.5µl 的 25mM MgCl2、0.5µl 的 10µM 核酸引子(DNA 兩股各一個)、2.5µl 的 10X Taq buffer、0.1µl of Taq (Amersham Biosciences Corp.),以及 0.5µl 的 DNA 溶液,最後加一次水到 25µl。PCR 反應設定為第一步驟為:94℃,2 kit (Geneaid)純化反應用並在定序儀 ABI3730 DNA Analyzer (Applied Biosystems),進行定序。
分析
haplotypes 以最大儉約樹 maximum parsimony (MP method)、最大相似 樹 maximum likelihood (ML method)以 及貝氏推論法則 Bayesian inference (BI method)等三種分析方法,來推論其親緣關係。其中 MP 分 析 採 用 PAUP 4.0b10 版 軟 體 (Swofford, 2002) 。 以 窮 盡 收 尋 法(Heuristic searches)用於建立經由一萬次隨機外加的分類單元所決 定的第一棵起始樹,tree bisection-reconnection (TBR) branch swapping algorithm,而間隙(gaps)則處理成遺失資料 missing data,而 multiple character states 則處理成未確定特徵 uncertainty,其它特徵則處理成相 同加權(equally weighted)。外群採用黃星斑鳳蝶 Chilasa epycides 以及 斑鳳蝶 C. agestor。
Bootstrap value (Felsenstein, 1985) 以及 Bremer support (Bremer 1988, 1994) 用於評估支序圖分枝的支持程度。Bootstrap value 經由 PAUP* 軟體以 100 個隨機外加的分類單元並重複 1000 次分析而得。
這個分析的資料矩陣只採用最檢約的特徵已提高其變化性。Decay values 採用 TreeRot v2c 程式(Sorenson, 1999)並連結 PAUP* 4.0b10
版軟體(Swofford, 2002)估算而得。
ML analyses 建構於 PhyML (Guindon & Gascuel, 2003)。最佳 核苷酸演替模式(model)均是由 Modletest 3.06 版程式(Posada & Crandall, 1998)所推算而得,且 bootstrap analysis 亦是採用 1000 次的 重複。
Bayesian analysis 採用 COI 基因的資料,以 MrBayes 3.1.2 版軟體 (Ronquist & Huelsenbeck, 2003)完成分析。GTR + G + I 模型(General Time Reversible + Gamma distribution + proportion of Invariable sites) 是本研究所有各式分子序列資料被使用中最複雜的一個模型。本研究 採取跑四條鍊 (三條熱及一條冷),每一條鍊的最初開端是一棵隨機 樹,且跑一百萬世代。log-likelihood scores 是每 100 世代被取樣一次,
當達到穩定不動時可用於反推確定一世代時間。所有測試點若未達穩 定不動則剔除。最後,跑多餘的兩次以保證所得到的支序圖不會是局 部最理想的結果。
Haplotype Network
同一物種的族群層級通常比物種層級的具有較低的分歧度。因 此,本研究亦完成了 haplotypes network 來探討封閉的關係(Posada & Crandall, 2001)。Haplotype network 是基於最大檢約理論所建構的 TCS 1.21 版軟體(Clement et al. 2000)。Network 上的每一分支均有 0.95 的 支持度(超過 0.95),此一方法提供了當不明確的支序圖僅只有一部 份資料可利用時的可行方案(Templeton et al., 1992)。
結
主植物上。典型中華寬尾鳳蝶(黑色型)幼蟲採自樟科植物(Lauraceae)
檫木 Sassafras tsumu(浙江 HSU 01G01, 01H55;廣東 HSU 98E60, 99F15, 00F18, 01H12, 06F16;廣西 HSU 06E23),木蘭科植物
(Magnoliaceae)馬掛木 Liriodendron chinese(江西 HSU 01F20, 01H54),厚朴 Magnolia officinalis(浙江 HSU 01G3);中華寬尾鳳蝶
(白斑型)幼蟲採自檫木的有(重慶 01F21, 01H56, 01H57, 02E59, 02H10;廣西 99F17)。台灣寬尾鳳蝶幼蟲自樟科植物台灣檫樹 S.
randaiense(台灣 HSU 98F36, 98H24, 99G7, 00F15, 00G01, 01G7, 01G8, 02E19, 02E78, 02F4, 02H26, 02J7, 03D72, 05E22, 05E35, 05G14, 06E13, 06F10, 06F11, 06F4, 06F41, 06G1, 07F28)。 5, Fig. 8,交尾器編號: 1425, 1432, 1433, 1434, 1436)的基部不膨大,
但是台灣寬尾鳳蝶則基部膨大 (n = 5, Fig. 9,交尾器編號: YFH 1426, 1429, 1430, 1431, 1437)。寬尾鳳蝶三個分類群的 harpe 之背面及側面 均有鋸齒,並於背側延伸而向內灣曲 (Figs. 7-9)。
無明顯的差異 (Table 1, Table 2)。
基因 基因
基因 基因序列 序列 序列 序列資料 資料 資料 資料
分析樣品的 CO I 片段(包括基因條碼片段),發現包含台灣寬 尾鳳蝶有 2 個 haplotypes,中華寬尾鳳蝶有 10 個 haplotypes,而白斑 型有 2 個 haplotypes (Table 3)。
所有 CO I 基因片段的 1531 個鹼基對是從 56 個寬尾鳳蝶
(GenBank Accession nos. EU559043-EU559054)樣本,以及兩個外群 Chilasa epycides (GenBank Accession no. EU559041) 及 C. agestor (GenBank Accession no. EU559042)樣本所定序而得。本研究採用 1530 個鹼基對,排除對尾端的 1 個核苷酸(T),所有的片段數據中並沒
(fig. 10)所示,而 Haplotype network 的結果請參見(fig. 11)。
討論 討論 討論 討論
目前已知道中華寬尾鳳蝶的幼蟲取食樟科及木蘭科的多種植物
(陳及黃,1993;黃等,1993),不像台灣寬尾鳳蝶是單食性,僅利 用台灣檫樹 (五十嵐,1979)。周及張(1981)的告報指出檫木及鵝掌楸 為中華寬尾鳳蝶白斑型幼蟲之寄主植物。目前研究已證實台灣寬尾鳳 蝶為單食性僅利用台灣檫樹,不像中華寬尾鳳蝶的幼蟲可利用樟科及 木蘭科的三種已被證實確認及發表的植物。然而,中華寬尾鳳蝶白斑 型幼蟲在重慶地區僅被發現於檫木上,這似乎透露出其對寄主的利用 與台灣寬尾鳳蝶相似。
目前已被證實台灣寬尾鳳蝶與中華寬尾鳳蝶黑色型的雄性交尾 器,彼此之間非常相似,僅於 harpe 腹側的圓錐形突起有差異,前者 基部膨大而後者則否(黃等,1993;白及王,1998)。在目前的研究中 檢查中華寬尾鳳蝶白斑型雄性交尾器樣本,發現其 harpe 腹側圓錐形 突起基部沒有膨大 (Fig. 7),這與黑色型相似。黃等(1993)認為中 華寬尾鳳蝶 harpe 上面鋸齒的數目比起台灣寬尾鳳蝶相對而言多很多
(31:17),而且內部的耳垂片(本研究稱為 harpe 背側葉)的鋸齒 數,黑色型具有 9 個而台灣寬尾鳳蝶則沒有。本研究發現不管是沿著 末端的邊緣上的鋸齒數目或是 harpe 背側葉,在三個寬尾鳳蝶的分類 群中都有很大的變異,而所有台灣寬尾鳳蝶的樣本,其在 harpe 背側 葉上都有鋸齒 (Table 2, Fig. 9)。此外,harpe 上的鋸齒數目於三個分 類群並沒有顯著的不同 (Table 1, Table 2),這顯然無法提供此些分類 群有用的鑑定特徵。本研究的觀察結果指出:除了黑色型及白斑型的 抱器腹側圓錐形突起都不膨大之外,在這三個分類群中的雄性交尾器 無法找到令人滿意的顯著區別。
由 COI 基因序列資料顯示:中華寬尾鳳蝶白斑型之 2 個 COI haplotypes 亦存在於中華寬尾鳳蝶黑色型的 10 個 COI haplotypes 中。
相較之下,台灣寬尾鳳蝶的 2 個 COI haplotypes 並不存在於中華寬尾
鳳蝶(黑色型及白斑型)之中。由 COI haplotypes 所建構的親緣關係 顯示台灣寬尾鳳蝶成為一單系的集合,與另一個單系的集合(中華寬 尾鳳蝶黑色型加上白斑型)互為姊妹群 (Fig. 10),此間差異在有 3 個 bps 的不同 (Fig. 11)。由交尾器型態特徵及 DNA 序列資料可以支持 李及張(1984)認為中華寬尾鳳蝶白斑型應被擺置於中華寬尾鳳蝶之 內,而且白斑型與台灣寬尾鳳蝶的關係並沒有比黑色型來得近。
因此,白斑型中華寬尾鳳蝶之系統發育地位並不足以影響台灣寬 尾鳳蝶的系統發育地位之存在。台灣寬尾鳳蝶仍舊是地區性且稀有的 台灣特有分類群。不過,支持台灣寬尾鳳蝶與中華寬尾鳳蝶成一單系 群的程度很強,與個別的台灣寬尾鳳蝶分枝、中華寬尾鳳蝶分枝的低 支持程度成強烈對比 (Fig. 10),是否這兩個分類群為同一物種的議題 為一開放性的問題,有待未來更進一步的研究。