近年來,由於分子技術的進步,DNA 定序技術廣泛為各研究領域所採用,經 由這樣的分析研究,可瞭解種內和種間基因歧異,並提供分子演化學及分類學相 互整合的一條途徑(Moritz & Hillis 1996,Chase & Cox 1998)。此外,分子演 化學研究也可利用 DNA 序列的資料來評估 DNA 演變的速率、演變的過程及其演 變受限的原因(Moritz & Hills 1996)。
然而以分子序列分析為基礎的親緣關係探討運用在海洋紅藻系統分類學研究 上是ㄧ大挑戰。在早期許多系統分類學研究,以形態為分類依據的理論基礎,是 依據形態上的相似度來進行,但可能會產生一些主觀的觀察,將許多重要的特徵 忽略掉,而導致研究結果不夠客觀及準確,也易導致錯誤的分類系統。近年來,
根據在 Gigartinaceae (Hommersand et al. 1994)和 Solieriaceae(Fredericq et al. 1999)
的分子系統分類研究中,利用 rbcL 基因序列分析來建立親源關係樹,來檢測先前 以囊果胚胎發育為主要依據的分類系統的研究是否可靠,研究結果顯示分子序列 分析支持先前囊果胚胎發育證據。顯然,這些以分子序列分析為基礎的親緣分析,
提供測試檢驗早期以比較解剖學(comparative anatomy)為分類的主要依據。
最近,在 Halymeniales 的系統分類研究,於目(order)層級的研究方面上,
Saunders 和 Kraft(1996)根據 SSU 分子序列分析,支持 Kraft 和 Robins(1985)
的論點,認為 Cryptonemales 和 Gigartinales 的輔助細胞模式差異不大且不易分辨,
因 此 將 Cryptonemiales 併 入 Gigartinales , 並 將 原 先 被 認 為 屬 於 Cryptonemiales-Gigartinales complex 的 Halymeniaceae 提升為一個目的層級。在屬
和 Grateloupia 關係接近,且型態上具有相同的 auxiliary cell ampullae,因此提出合 併的看法。這些分子生物的證據,與傳統的形態分類學互相佐證,在在顯示分子 序列比較分析研究在系統分類學上的重要性。
雖然在紅藻親源關係研究上,有許多分子序列被拿來做為分析時的材料,如 SSU、LSU(large subunit rDNA)、ITS(Internal transcribed spacer)、rbcL 等基因
(Ragan et al. 1994,Freshwater et al. 1994,Patwary et al. 1998,Haper & Saundrs 2001,Lin et al. 2001a、 b, Wang et al. 2005);然而,根據 Freshwater 等人(1999)
和 Lin 等人(2001a)所發表之文獻中,在進行種與種之間的鑑定時,將 rbcL 與 SSU 和 LSU 序列進行分析比較,發現 SSU 及 LSU 在種與種間的差異較小,不容 易看出種間的關係,但 rbcL 序列中,種間的差異較大,較容易明顯看出種間的關 係。此外,rbcL 基因為行光合作用的生產者中製造 RuBP 羧化酶的基因,此酵素 主要功能為在光合作用的克耳文循環(Calvin Cycle)中,扮演催化固定 CO2的角 色。因此 rbcL 基因在行光合作用的生產者中佔有重要的角色,也因此基因在紅藻 中沒有插入或缺失(insertion or deletion),因此在進行比對時沒有模稜兩可的空 間,且此段序列演化速率較其他序列如 LSU、SSU 快,因此在進行種間(甚至是 屬間)分子親源關係研究上,是頗為適用的一段分子標記。
在利用 rbcL 基因進行紅藻系統分類研究分析的研究歷史中,最早是由 Freshwater 等人(1994)率先利用來探討紅藻門各個目之間的親源關係,隨後被許 多學者廣為採用,如 Lin 等人(2001a、b;2002;2004)、Lin 和 Fredericq(2003)、
Gurgel 等人(2003)、Gurgel 和 Fredericq(2004)、Wang 等人 (2005)。因此,在 海膜藻目海膜藻科中各藻屬的許多研究,大多採用 rbcL 基因來進行親源關係探討
2004,Clerck et al. 2005,Mateo-cid et al. 2005)。
第
尚未十分明瞭(Kawaguchi et al., 2001;Clerck et al., 2005; Mateo-cid et al., 2005)。
由此得知 Grateloupia 和 Prionitis 屬確實含有許多分類上的問題,因此為了釐清兩 屬之間的親源關係,本論文研究除了以 rbcL 之外,並著重輔助細胞基團在受精過 後的發育至果孢子體的各階段囊果胚胎發育比較研究(comparative cystocarp development)。