因此，台灣特 有的附地草屬類群應與中國的西南地區有密切的關係

肆、討論

(1). 倒稜錐果組之譜系：

利用外部形態作系統演化分析的目的在於建構台灣產的類群和大陸所產類 群間的譜系關係。Maximum parsimony trees 的多數決共識樹 (圖一) 顯示 22 棵 最短的 MP trees 一致支持我們的內群 (倒稜錐果組) 為一單系群，並且也一致支 持台灣所產的特有類群 (南湖附地草、台灣附地草及台北附地草) 屬於倒稜錐果 組中的一個單系群，因此我們推論台灣所產特有類群應是一次入侵之後分化出不 同的物種。MP tree 的結果無法告訴我們台灣所產的特有類群與大陸的哪一物種 親緣較近，但從中國植物誌 (王文采等人, 1990) 可得知大陸所產的倒稜錐果組 大多分佈在中國的西南一帶丘陵及山區，如四川、雲南、西藏等。因此，台灣特 有的附地草屬類群應與中國的西南地區有密切的關係。

(2). 形質分析：

A. 台灣產特有類群：

主成分分析 (圖二)、區別分析 (圖三) 以及歸群分析 (圖四) 皆顯示南湖附 地草與另外兩種台灣特有類群 (台灣附地草與台北附地草) 可以明確區分開 來，而台灣附地草與台北附地草則具有連續性變異無法區分，此結果與前人 (沈 淑端, 1999; Wang & Shen, 2001) 根據外部形態及小堅果形態所得結果吻合。主成 分分析中，匍匐莖的有無、小苞片的有無、基生葉寬及花萼裂片長分別佔第一軸 貢獻度的前四位，檢視此四個特徵可發現這些特徵是南湖附地草與另外兩個相近 類群最大的區別特徵，而在區別分析中也顯示花萼裂片長佔十分重要的貢獻度。

由此顯示，台灣三個特有類群的形質分析中，主要歸群的特徵是南湖附地草與另 兩個相近類群差異最大的特徵，對於台灣附地草及台北附地草兩個相近類群的解 析度以及南湖附地草族群間的解析度並不高。因此，我們將層級縮小並加入匍匐 莖的測量特徵，針對台灣附地草及台北附地草再進行進一步的形質分析。並且也

針對南湖附地草的族群進行形質分析以探討南湖附地草單一物種不同族群間的 分化現象。

B. 台灣附地草與台北附地草：

主成分分析的的結果 (圖五) 顯示台灣附地草與台北附地草分佈於座標圖 的兩端並且具有明顯的連續性變異。檢視第一軸與第二軸最高的特徵向量，可得 知葉部的特徵對各軸具有很高的貢獻度。而葉部的特徵也是歷位學者用以分群的 依據 (e.g. Hsiao, 1978; Hsiao & Liu, 1998; Wang & Shen, 2001)。

區別分析的結果 (表九) 顯示，除了少數的個體，大部分的樣本是可以被區 別開來，其錯分率僅 5.74%。而區別分析座標圖 (圖六) 則呈現連續性的分佈，

並有分化的趨勢。使用第一軸 (表八) 即可完全區分我們的樣本，檢視其特徵向 量 (表七) 顯示匍匐莖葉長/葉寬的比例特徵佔有極高的貢獻度 (4.36)。此一比例 特徵與 Wang & Shen (2001) 所使用的區別特徵 (基生葉長/葉寬) 具有異曲同工 之妙。藉由平均值檢測 (t test，附錄五) 發現此特徵在二分類群間具有顯著差異 (p<0.0001)，台北附地草的平均值為 1.12，95%可信賴區間為 (1.07, 1.17)；台灣 附地草的平均值為 1.50，95%可信賴區間為 (1.45, 1.55)。由於台灣附地草與台北 附地草並不會一整年抽出匍匐莖，貢獻度排第二位的小花梗長 (-0.5) 也只在花 期才有。而基生葉長/葉寬的比例特徵是第一軸貢獻度的第四位 (-0.39)，與排第 三位的基生葉長/葉柄長之貢獻度 (-0.48) 相近。因此，基生葉長/葉寬的比例特 徵於此二分類群的區別上亦佔有一定程度的重要性。藉由平均值檢測，基生葉長 /葉寬於二分類群間具有顯著差異 (p<0.0001)，台北附地草的平均值為 1.50，95%

可信賴區間為 (1.38, 1.61)；台灣附地草的平均值為 2.37，95%可信賴區間為 (2.27, 2.48)。根據 Wang & Shen (2001) 的描述，基生葉長寬比小於 2 屬於台北附地草，

基生葉長寬比大於 2 屬於台灣附地草。此一區別界線與我們利用統計分析的結果 相符。

歸群分析的樹型圖代表各樣本之外部形態的相似性。圖七顯示我們的樣本與

此二類群的區分大致相同，然而也摻雜一些不同的樣本，代表台灣附地草與台北 附地草之間有些個體是相互混雜的。

綜合上述，形質分析可看出台灣附地草與台北附地草之間具有連續性的變 異，利用人為的分群可將大部分的樣本區分開來。而此二類群的區別特徵主要為 葉部的長寬比例等特徵。除了苞片寬、匍匐莖葉寬、匍匐莖葉柄長及匍匐莖葉長 /葉柄長此四個特徵，其餘各特徵之平均值在二分類群間皆具顯著差異。

C. 南湖附地草：

針對南湖附地草各個族群進行形質分析以進一步了解南湖附地草各族群的 分化情形。本研究中測量了四個南湖附地草的族群，分別為南湖大山、奇萊山、

雪山以及大霸尖山的族群，僅具一份標本的關山族群不列入討論。根據初步觀察 的結果可發現分佈於中央山脈之南湖大山與奇萊山的族群植株矮小，葉柄較短，

葉片緊密排列於莖上，密佈白伏毛；而分佈於雪山山脈之雪山與大霸尖山的族群 植株較大，葉具長柄疏鬆地長於莖上，疏被伏毛 (圖二十四)。主成分分析的結 果 (圖八) 顯示，南湖附地草的外部形態已具有分化的現象。其中南湖大山與奇 萊山的族群混在一起，雪山與大霸尖山的族群也重疊成一群，因而形成兩大群，

而此兩大群可看出具有分化的趨勢，此結果與我們所觀察到情形吻合。檢視主成 分分析的特徵向量，第一軸以葉部特徵貢獻度最高，分別居前三位，第二軸最高 者為小花梗長。然而小花梗長度的平均值在各族群間不具有顯著差異 (附錄 六)，因此葉部特徵為區別此兩大群最主要的特徵。利用變方分析 (ANOVA) 檢 測各部特徵的平均值，若於族群間具有顯著差異再利用 Tukey test (HSD) 比較各 族群的平均值相似度。檢測結果 (附錄六) 顯示葉部特徵之平均值皆具顯著差 異，而且都能將南湖附地草的族群區分成上述的兩大群。

區別分析的結果 (圖九) 顯示，南湖大山與奇萊山所組成的一大群已經與雪 山與大霸尖山所組成的另一大群產生明顯的分化現象，並且形成不重疊的分佈。

檢視其特徵向量，第一軸最高者為頂端花序數目，其次為基生葉長/葉寬，第二

軸最高者為基生葉長/葉寬。除葉部特徵之外，頂端花序數目似乎也是一個可以 區別的特徵，檢視標本可發現南湖大山和奇萊山族群之頂端花序數目大多為 1，

而雪山和大霸尖山的族群則全部都是 2。

歸群分析 (圖十) 顯示最頂端的分枝已經將兩大群區分開來了，但有兩個南 湖大山的樣本被歸到雪山和大霸尖山的族群裡面。此二樣本由於頂端花序數為 2 且基生葉柄較長，因此於形質分析中容易與雪山及大霸尖山的族群歸在一起。

整體而言，南湖附地草的形質分析結果與我們所觀察的分化情形符合，僅有 少數南湖大山的樣本會被歸到雪山和大霸尖山的族群裡面。

(3). 分子資料：

於 NCBI 上的 Gene Bank 搜尋，關於附地草屬的資料十分缺乏。總共只有附 地菜 (T. peduncularis) 和水鴨腸草 (T. brevipes) 之 atpB gene 的序列 (Langstrom

& Chase, 2002)。

A. nrITS region：

核基因組 ITS 片段具有高度的置換率 (substitution rate)，因此常被利用為 molecular marker 以探討植物屬內的親緣關係 (e.g. Aguilar et al., 1999; Alvarez &

Wendel, 2003; Buckler & Holtsford, 1996)。nrITS 與其他基因片段會組成一個單 元，於 rDNA 中好幾個相似的單元會連接在一起而形成許多的重複 (Graur & Li, 2000)。因此，我們擴增出來的片段是由好幾段單元中的 nrITS region 所產生。所 以會有人質疑 nrITS 的序列是否同源 (orthology) 的問題 (Bailey et al., 2003)。但 由於這些單元會產生一致性演化 (concerted evolution) (Wendel et al., 1995; Graur

& Li, 2000)，因而使得每一段單元的序列幾乎一樣。如果每段單元裡的 nrITS 序 列都完全一樣，那麼用於分析序列時就不會造成問題。反之，如果 nrITS 序列不 一樣，那我們所定序出來的資料在同一個位點上就會呈現多峰 (多型性) 的情 形，因而無法判斷此位點該由哪個核苷酸組成，或者無法判斷哪個核苷酸才是屬

於同源的序列所有。然而，此種多型性的位點卻可以反映出雜交個體的親緣關係 (Aguilar et al., 1999; Bailey et al., 2003)，因此可能有利於建構相近種之親緣關係。

本研究中，nrITS 序列在附地草屬不同物種間具有高度的變異，並且在相近 種 (台灣附地草及台北附地草) 的族群之間也具有不少的變異位點，而在族群內 的變異度則明顯降低許多。然而，我們的 nrITS 序列具有多峰的現象，檢視其序 列 (附錄三) 可發現並無一位點在所有族群中皆呈現多型性的現象，也無一族群 之所有位點皆呈現多形性的情形。顯示 nrITS 序列之多型性的現象發生於特定族 群之特定位點。仔細檢視這些多型性的位點可發現此多型性的現象可能為一族群 內不同型的個體 (帶有相異核苷酸的個體) 雜交所產生的。最明顯的例子為新白 楊的族群，此族群有許多位點 (129、148、232、464 及 603) 同時帶有相異的兩 型及此兩型的雜交型，而其他的族群在這些位點中則只帶有單型的核苷酸，尤其 在位點 148、232、464 及 603 中更可以發現有一型的核苷酸在其他族群是找不到 的，因此，跟其他族群雜交而產生多型性位點的機率是很低的，所以此多型性位 點的產生極可能是由族群內帶相異核苷酸的個體雜交產生的。由於我們的 nrITS 序列具有高度的變異，對於分析台灣附地草及台北附地草兩個相近種可以產生足 夠的解析力。如果因為某些位點具有雙峰的現象而放棄此一高度變異的片段是十 分可惜的事。而且利用具有雙峰現象的位點進行多重特徵編碼 (multistate)，可 能更可以釐清相近種或雜交個體的親緣關係。

以 nrITS 序列建構之 maximum parsimony tree (圖十一) 其 CI 值達 0.866，RC 值達 0.851，代表我們的 nrITS 序列不會造成嚴重的特徵同塑 (homoplasy)，甚至 可以說只有少數的位點產生同塑的情形。MP tree 顯示外群與內群明顯具有區 隔，在內群之中，南湖附地草又可以被區分出來，而南湖大山及雪山的族群則是 混雜的。其餘台灣附地草與台北附地草的樣本則形成多分枝的支系，而這些支系 與 Wang & Shen (2001) 根據外部形態的類群區分 (葉部長寬比) 並不一致。仔細 檢視 MP tree 可發現此多分枝的支系與地理分佈具有密切相關。首先是北部與東 北部地區的族群形成一個主要分枝，其支持度高達 91%。第二個主要分枝是台灣

中部地區的族群，其支持度達 92%。其餘三個主要分枝都是台灣東部地區的族 群，支持度也不低，因此東部的族群具有高度的歧異度。NJ tree (圖十二) 的分 群結果與 MP tree 相似，並可發現台灣東部地區的族群是比較相近的。而利用 Mrbayes 建構的親緣關係樹 (圖十三) 更將東部族群的兩個主要分枝合併成一 枝。東部族群歧異度高的可能原因是東部為一個狹窄的區域，且有許多陡峭的山 脈阻隔，族群之間不易有基因交流，所以會造成具有高度變異的 nrITS 序列已產 生分化的現象。

若將台灣附地草與台北附地草的分類與 nrITS 的樹型圖 (圖十一) 比較。台 灣北部與東北部地區的族群就包含了台灣附地草 (獅頭山) 以及台北附地草 (思 源啞口、110 林道、福巴越嶺等)。同樣的，台灣東部地區的族群亦同時有台灣附 地草 (瑞穗、萬榮) 和台北附地草 (新白楊) 的分佈。nrITS 的分群結果並不支持 台灣附地草與台北附地草之類群區分。此外，必須說明的是，此形態上的區分只 單就葉部的長寬比例一個區別特徵，各個族群皆有其獨特的形態特質，極為繁 多，不及備載，因此，被鑑定成同一類群但不同族群的植株是可能會有很大差異 的。譬如，獅頭山的族群與台灣中部地區的族群雖都因為葉部的長寬比例大於 2 而被區分為台灣附地草，但獅頭山的族群植株密被長毛，此特徵是其他台灣附地 草族群所沒有的，而台灣中部地區的族群會開出淡藍色的花朵，此特徵也是其他 台灣附地草的族群所沒有的。因此，雖然因為葉部的長寬比例相當而被區分成同 一類群，但其他部位的形態特質是可能會有明顯差別的。沈淑端 (1999) 於論文 中也指出實際觀察鑑定時可發同一分類群在不同地區間的差異有時會大於與另 一分類群的差異。

B. cpDNA trnT - trnL spacer：

trnT - trnL spacer 的序列具有許多 insertion 或 deletion 的事件發生，雖然單 一位點的變異不大，但若考量 insertion 或 deletion 的變異，其累積的變異量也足 以分析台灣附地草和台北附地草兩個相近種的關係。

以 trnT - trnL spacer 所建構的 MP tree (圖十五) 顯示外群與內群具有明顯區 隔，南湖附地草、台灣附地草及台北附地草則形成多個分枝。南湖附地草屬於一 個主要分枝，支持度達 96%，特別的是，南湖大山的族群與雪山的族群具有分化 的現象，雖然支持度只有 64%，但此情形是 nrITS 所無法解析出來的。

台灣附地草與台北附地草分成數個主要分枝且有些樣本位於基部，如同 nrITS 的結果，這些分枝與地理分佈具有明顯的關聯。雪山山脈和中央山脈以西 的族群 (北部地區和中部地區的族群) 形成一個主要分枝，此分枝只有 64%的支 持度，而北部地區的族群和中部地區的族群可區分開來 (支持度 66%)。其餘東 部地區的族群如同 nrITS 的結果分成數個主要分枝，且有一些個體位於樹型圖的 基部位置。與 nrITS 結果最大的不同是，雪山山脈及中央山脈之間的族群 (思源 啞口、110 林道、710 林道、明池及太平山) 以及福巴越嶺的族群，在 nrITS 序 列中這些族群是與北部地區的族群 (霞喀羅及獅頭山) 歸在一起的，而在 trnT - trnL spacer 的分析卻與東部地區之瑞穗林道的族群合併在一起。此外，和平林道

的族群於 nrITS 的結果裡也是與北部地區的族群歸在一起，然而，在 trnT - trnL 的分析中卻是自成一個分枝。雖然 nrITS region 與 trnT - trnL spacer 的結果不同，

但並不會造成嚴重的衝突，比較大的差別在於東北部族群 (福巴越嶺、和平林道 及雪山山脈與中央山脈間的族群) 的歸群結果不同。

如果使用距離法分析 (NJ tree，圖十六)，許多 insertion 或 deletion 的變異便 無法分析，而使得變異度大為降低。但我們還是可以發現台灣附地草及台北附地 草依然可以區分成東部及西部的族群，而東部的族群原本歧異度很高，但於此處 幾乎無任何分化，雖然和平林道的族群自成一群，卻還是與東部的族群較相近。

相對的，西部的族群原本可區分成北部和中部，但在 NJ tree 中則成為一群而無 分化。雖然 NJ tree 的解析力不高，但它可以解釋台灣東西部族群的分化。譬如，

新白楊的族群於 MP tree 形成單一分枝，但我們無法知道新白楊的族群與西部族 群較近還是與東部族群較近。NJ tree 的結果可以讓我們知道新白楊族群的序列 (不包括 insertion 或 deletion 的變異) 是與東部族群較接近的。

以 Mrbayes 所建構的親緣關係樹 (圖十七) 解析力並不高。在南湖附地草 中，南湖大山與雪山的族群可以明顯區隔開來，支持度達 0.99。而台灣附地草與 台北附地草則只有和平林道的族群以及台灣西半部地區的族群可以被解析出來。

若將外部形態的區分與 trnT - trnL spacer 的樹型圖做比較。台灣東半部及西 半部的族群同時都包含了台灣附地草及台北附地草。因此，cpDNA 的親緣關係 亦不支持台灣附地草與台北附地草的區分。

C. nrITS + cpDNA trnT - trnL spacer：

nrITS 與 cpDNA spacer 序列合併後的親緣關係樹與 nrITS 的分析結果十分接 近。在 MP tree 中 (圖十九)，台灣附地草與台北附地草同樣由北部及東北部地區 的族群形成一個分枝，中部地區的族群形成一個分枝，東部地區則分成數個分 枝。與 nrITS 序列分析結果不同的是，在北部及東北部族群所形成的分枝中可發 現雪山山脈與中央山脈之間的族群以及福巴越嶺的族群又可以再被區分出來 (支持度 99%)，而和平林道的族群也可被區分出來 (支持度 55%)。另外，新白楊 及萬榮林道的族群原本在 nrITS 的結果中是被歸在一起的，序列合併後的分析結 果卻將此二族群分開，並導致一些樣本分佈於基部。此外，南湖附地草的兩個族 群也被區分開來。因此，序列合併後的結果更加明顯地發現族群之間的區隔是越 嚴重的。

D. Haplotype：

我們的資料總共有 13 個基因型。幾乎每一個基因型皆對應著特定的族群 (表 十四)，除了基因型 5 與基因型 11 皆擁有瑞穗林道的族群，基因型 8 和 9 是新白 楊的特有基因型，基因型 12 和 13 是和平林道的特有基因型，其餘之基因型所對 應的族群並不相互重疊。顯示族群間的基因交流似乎是很不順暢的。利用基因型 建構最小關聯網狀圖可以讓我們了解各基因型間的關聯，由於網狀圖可能是立體 的，所以是樹型圖所無法表達出的資訊。我們的網狀圖 (圖二十一) 顯示台灣附

地草與台北附地草各基因型間以 1 步的距離相連在一起，最遠差 4 步。網狀圖並 不支持人為的分群，例如：基因型 1 與基因型 8 同屬於台北附地草，然而，並未 歸在一起，且中間隔著一個屬於台灣附地草的基因型 5。整體而言，基因型 5 與 任何台灣附地草及台北附地草的基因型都很接近，與南湖附地草的差異也最小，

而且基因型 5 分佈廣泛 (瓦拉米、台東、萬榮林道、瑞穗林道)，因此我們推測 基因型 5 可能是較原始的基因型。由於一個族群最多只有 2 種基因型，且幾乎每 個基因型都是獨立地屬於某些特定族群所有而非共有的，因此，我們無法知道台 灣附地草與台北附地草的多樣性中心位於何處。

(4). 總結：

分子資料的結果顯示台灣附地草與台北附地草的親緣關係與地理分佈有密 切相關，卻與其類群的區分不吻合。仔細檢視野外的族群，依據區別特徵被區分 成同一類群之不同地區的族群其形態特質是可能差異很大的 (圖二十二及圖二 十三)。因此，利用此區別特徵將差異甚大的數個族群歸為同一類群能夠帶給我 們的意義可能就只有這些族群的基生葉長寬比例相似如此而已，而無法反應出彼 此的親緣關係。此外，我們將野外的個體帶回溫室種植也發現台灣附地草與台北 附地草的葉部特徵是會發生改變的。例如，思源啞口以及霞喀羅的台北附地草其 葉形會從原本小而近圓形的葉子轉變成大而長橢圓形的葉子而形成類似台灣附 地草的形態 (圖二十五)。相對的，大凍山的台灣附地草 (筆者將其種植於學生宿 舍內) 以及萬榮林道的台灣附地草也會從原本大而長橢圓形的葉子轉變成小而 近圓形的葉子而形成接近台北附地草的形態 (圖二十六)。因此，可塑性的區別 特徵也可能會造成親緣關係與類群區分不一致的結果。

由於台灣附地草與台北附地草的親緣關係與地理的分佈吻合卻無法支持此 二類群的區分，且其特徵具有連續性的變異，前人研究 (沈淑端,1999; Wang &

Shen, 2001 ) 亦發現小堅果形態、花粉形態以及染色體數目均無法區分二者。因 此，本研究結果支持台灣附地草與台北附地草應處理為同種。雖然 Wang & Shen

(2001) 依據外部形態、花粉形態以及小堅果形態將此二分類群合併成同一種，

但是依據外部形態特徵 (基生葉長寬比) 還是將台灣附地草與台北附地草處理 為兩個不同變種。本研究形質分析的結果也發現此二類群具有分化的趨勢。利用 平均值檢測也可發現基生葉長寬比例於台灣附地草及台北附地草二類群間是具 有顯著差異的。因此，本研究結果亦支持 Wang & Shen (2001) 的分類處理。

南湖附地草的外部形態在族群間明顯具有分化。然而，nrITS 的資料卻顯示 不同形態的族群是很相近的。cpDNA 的結果也顯示南湖大山與雪山的族群僅具 有一個位點的差異，顯示其分化度不高。推論南湖附地草族群的分化時間不夠 久，因此於分子資料中尚未累積足夠變異。

A B

C D

圖二十二：台灣附地草照片

A. 採集於大凍山； B. 採集於杉林溪； C. 採集於萬榮林道； D. 採集於獅頭 山。

A B

D C

圖二十三：台北附地草照片

A. 採集於霞喀羅； B. 採集於新白楊； C. 採集於思源啞口； D. 採集於太平 山。

A B

圖二十四：南湖附地草標本照片

A. 採集於南湖大山 [Z. W. Lee & C. C. Chen 666 (TNU)]； B. 採集於大霸尖山 [Z. W. Lee & P. C. Liao 780 (TNU)]。

B A

C

圖二十五：採集於思源啞口之台北附地草

A. 野外族群，植株小，葉近圓形； B. 栽植於溫室約 2 個月後，植株變大，葉 形變成長橢圓狀； C. 栽植於溫室約 10 個月後，植株又變小，葉近圓形。

A B

圖二十六：採集於大凍山之台灣附地草

A. 栽植於溫室，與野外族群之形態相似； B. 栽植於學生宿舍，植株變小，葉 形變成近圓形，圖中可看見大型葉枯萎後所留下的葉片。