西太平洋地區鮟鱇科、棘茄魚科及單棘躄魚科（鮟鱇目）之分子系統分類

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國立臺灣大學理學院海洋研究所碩士論文

Institute of Oceanography, College of Science

National Taiwan University Master Thesis

西太平洋地區鮟鱇科、棘茄魚科及單棘躄魚科

（鮟鱇目）之分子系統分類

Molecular Systematics of the Lophiidae, Ogcocephalidae, and Chaunacidae (Lophiiformes)

occurring in western Pacific Ocean

黃崇盛

Chung-Sheng Huang

指導教授：陳韋仁博士何宣慶博士 Advisor: Wei-Jen Chen, Ph.D.

Hsuan-Ching Ho, Ph.D.

中華民國 104 年 1 月

January, 2015

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致謝

本篇論文得以完成，首先要感謝陳韋仁老師及何宣慶老師在學業上的殷切指導，帶領我從一個懵懂的大學生轉變成一個能夠解決問題的研究者。另外也感謝林秀瑾老師及蕭仁傑老師能夠在百忙中抽空，在口試期間提供許多寶貴意見。再來感謝實驗室的敦仁學長、淑惠學姊、李欣學姊及建華學長在過去的指導，讓我可以逐步熟稔實驗的操作及魚標本的處理。最後感謝實驗室的貞年學姊、珮純學姊、明慶學長及國瑋學弟平常的照顧及對論文的幫忙，讓我可以逐漸改善原本辭句不通順的論文初稿。

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摘要

鮟鱇科 (Lophiidae)、棘茄魚科 (Ogcocephalidae)、單棘躄魚科 (Chaunacidae)，

同屬鮟鱇目 (Lophiiformes)，其科內物種大部分為深海底棲性。過去由於此三科內物種間形態特徵差異不大，使某些物種分類問題懸而未解。雖然前人以形態特徵對此三科內物種分別提出種群假說，然而這些假說皆沒有進一步以其它研究方法驗證。本研究利用分子系統分類方法，對分佈於西太平洋地區鮟鱇科、棘茄魚科及單棘躄魚科的物種標本進行親緣關係之推衍，以達成下列目的：(1) 檢視西太平洋地區此三科內分析物種之有效性及其分類地位；(2) 校正西太平洋地區此三科魚類之物種多樣性及地理分布；(3) 檢驗前人根據形態特徵對此三科建構之種群假說是否成立；(4) 檢驗此三科物種與其他鮟鱇目類群（躄魚亞目及角鮟鱇亞目）間的親緣關係假說。研究結果顯示，鮟鱇亞目（鮟鱇科）為鮟鱇目最早分化類群，單棘躄魚亞目（單棘躄魚科）與角鮟鱇亞目形成姊妹群，但其餘兩類群（棘茄魚亞目及躄魚亞目）親緣關係位置無法確定。鮟鱇科內四個屬皆獨立形成單系群 (monophyletic group)，但屬間親緣關係未解決。在 Lophiodes 屬內則形成四個演化 系群，其中 Lophiodes mutilus 並非為單系群，種內至少有兩個隱蔽種。在單棘躄魚 科中， Chaunax 屬物種為單系群，其屬內物種的分類地位已進一步釐清，並發現 五個可能的新種。棘茄魚科中，共發現十個可能的新種；部分屬間親緣關係獲得 解決，然而 Coelophrys、Halieutopsis、Malthopsis 及 Solocisquama 屬未形成單系群，

其中 Coelophrys 屬的物種應被歸到 Halieutopsis 屬的基因系群內；而 Malthopsis mitrigera 及 Solocisquama erythrina 並未與其它同屬物種形成單系群。此外，

Halieutaea 屬內形成五個演化系群，何博士待發表新種 Halieutaea n. sp. 不屬於 Halieutopsis 屬其它已知的四個種群。Halicmetus 屬內形成兩個演化系群，但屬內 多數物種之分類地位仍待進一步解決。

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關鍵字：鮟鱇科、棘茄魚科、單棘躄魚科、分子系統分類、西太平洋

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Abstract

The families Lophiidae, Ogcocephalidae, and Chaunacidae belong to the order Lophiiformes. Most of the species in these three families are deep-sea benthic dwellers.

Because few informative morphological characters useful for species delineation and for inferring intra-familiar phylogeny, some taxonomic problems persist. Although the species-group hypotheses within these families have been proposed previously using morphological characters, none of them were tested with other methods. In this study, molecular systematic approach is employed. I infer species phylogeny for the families Lophiidae, Ogcocephalidae, and Chaunacidae from the samples collected in the western Pacific Ocean. Our main objectives are: (1) to evaluate the validity of the species occurring in the western Pacific Ocean of these three families; (2) to revise the species diversity and the distribution pattern of these three families in the western Pacific Ocean;

(3) to test the species-group hypotheses previously proposed based on morphology; (4) to test the previous phylogenetic hypotheses of the relationships among these three families and their relationships with other suborders (Antennarioidei and Ceratioidei).

From our results, the Lophioidei (Lophiidae) is the basal-most group within the Lophiiformes, and the Chaunacoidei (Chaunacidae) form a sister-group to the Ceratioidei. However, the phylogenetic positions of the other two suborders (Antennarioidei and Ogcocephaloidei) are not confidently resolved. In Lophiidae, four genera from the Lophiidae are monophyletic respectively, but their inter-relationships remain unsolved. Four major lineages in the genus Lophiodes are identified; Lophiodes mutilus is not monophyletic with at least two cryptic species within it. In Chaunacidae, the samples from the genus Chaunax form monophyletic group. The taxonomy status of the species within the Chaunax is further clarified; five potential new species are

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recognized. In Ogcocephalidae, ten potential new species are recognized, and intergeneric relationships are partially resolved. The genera Coelophrys, Halieutopsis, Malthopsis and Solocisquama do not appear to be monophyletic; Malthopsis mitrigera and Solocisquama erythrina are separated lineages from other Malthopsis and Solocisquama species, and the Coelophrys is nested within the Halieutopsis. In addition, five lineages are found in the Halieutaea; an unpublished species by Dr. Ho, Halieutaea n. sp., forms an additional group to four existing species-groups. Two clades are found in the Halicmetus; however, taxonomic status for the species within the genus awaits for further clarifications.

Key words: Lophiidae; Ogcocephalidae; Chaunacidae; Molecular Systematics; Western Pacific Ocean

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表目錄

表一、鮟鱇目內的分類狀況 ... 50

表二、鮟鱇科、棘茄魚科與單棘躄魚科的分類狀況及各地理區物種數，以及本研究新增或減少的物種數 ... 51

表三、EXBODI 各測站資訊 ... 52

表四、Madang 2012 各測站資訊 ... 53

表五、Taiwan 2013 各測站資訊 ... 54

表六、NanHai 2014 各測站資訊 ... 54

表七、DongSha 2014 各測站資訊 ... 55

表八、MADEEP 2014 各測站資訊 ... 55

表九、KAVIENG 2014 各測站資訊 ... 56

表十、其他實驗室或博物館所提供之肌肉組織 ... 57

表十一、採樣物種統計 ... 57

表十二、本研究所採集之鮟鱇目物種名錄 ... 58

表十三、聚合酶連鎖反應使用引子 ... 69

表十四、聚合酶連鎖反應條件 ... 69

表十五、資料庫取得的 COI 序列 ... 70

表十六、COI 基因樹內物種統計（包含資料庫序列） ... 73

表十七、所有蒐集物種合併基因樹內之 GenBank 資料庫序列 ... 74

表十八、COI 基因矩陣之序列資訊 ... 74

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表十九、鮟鱇科粒線體基因矩陣之各基因序列資訊 ... 75

表二十、鮟鱇科核基因矩陣之各基因序列資訊 ... 75

表二十一、鮟鱇科全部基因矩陣之各基因序列資訊 ... 76

表二十二、所有蒐集物種合併基因矩陣之各基因序列資訊 ... 76

表二十三、種群假說檢驗結果整理 ... 77

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圖目錄

圖一、Miya et al. (2010) 利用全粒線體基因體序列建構的鮟鱇目親緣關係樹 .... 78

圖二、Pietsch (1984) 利用形態特徵建構的鮟鱇目親緣關係樹 ... 78

圖三、Caruso (1985) 利用形態特徵建構的鮟鱇科屬間的親緣關係樹 ... 79

圖四、Caruso (1981) 的擬鮟鱇屬 (Lophiodes) 物種關係樹 ... 79

圖五、Armani et al. (2012) 鮟鱇屬 (Lophius) 物種的 Cytb 基因樹 ... 80

圖六、Endo & Shinohara (1999) 以形態特徵建構之棘茄魚科屬間親緣關係樹 ... 80

圖七、何 (2010) 以形態特徵建構之棘茄魚科屬間親緣關係樹... 81

圖八、Derouen et al. (2014) 以分子系統分類方法建構之棘茄魚科屬間親緣關係樹 ... 81

圖九(a)、鮟鱇科 COI 基因演化樹（全部屬） ... 82

圖九(b)、鮟鱇科 COI 基因演化樹（L. mutilus 種群部分） ... 83

圖十(a)、棘茄魚科 COI 基因演化樹（全部屬） ... 84

圖十(b)、棘茄魚科 COI 基因演化樹（Coelophrys 與 Halieutopsis 屬部分） ... 85

圖十(c)、棘茄魚科 COI 基因演化樹（Halieutaea 屬部分） ... 86

圖十(d)、棘茄魚科 COI 基因演化樹（Malthopsis 屬部分） ... 87

圖十(e)、棘茄魚科 COI 基因演化樹（Halicmetus 屬部分） ... 88

圖十一(a)、PNG1570 標本照，暫時鑑定為物種 Solocisquama erythrina ... 89

圖十一(b)、PNG2760 標本照，暫時鑑定為物種 Dibranchus japonicus ... 89

圖十二(a)、單棘躄魚科 COI 基因演化樹（A 部分） ... 90

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圖十二(b)、單棘躄魚科 COI 基因演化樹（B 部分） ... 91

圖十三、鮟鱇科粒線體基因演化樹 (COI+Cytb) ... 92

圖十四、鮟鱇科核基因演化樹 (RH+RAG1) ... 93

圖十五、鮟鱇科的全部基因演化樹 (COI+Cytb+RH+RAG1) ... 94

圖十六、鮟鱇目的合併基因演化樹 (全部亞目) ... 95

圖十七、M. mitrigera 與 Malthopsis 屬物種一般外型比較圖 ... 96

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前言

鮟鱇科(Lophiidae) 、棘茄魚科 (Ogcocephalidae)、單棘躄魚科 (Chaunacidae)，

分別屬於鮟鱇亞目 (Lophioidei)、棘茄魚亞目 (Ogcocephaloidei) 、單棘躄魚亞目 (Chaunacoidei)，與躄魚亞目 (Antennarioidei) 及角鮟鱇亞目 (Ceratioidei) 同屬於 鮟鱇目 (Lophiiformes) (Pietsch, 1984) （表一），其中鮟鱇科共 4 屬 28 種 (Miya et al., 2010; Ho et al., 2011; 倪等，2012)，棘茄魚科則為 10 屬 74 種 (Bradbury, 2003;

何, 2010; Ho, 2013)，單棘躄魚科為 2 屬 22 種 (Miya et al., 2010; Ho & Last, 2013)，

此三科物種在南極洋以外的各大洋皆有分布，其中約有一半的屬，其物種主要分布於西太平洋熱帶海域（表二）。它們共同衍徵 (synapomorphy) 為第一背鰭棘特化成吻觸手 (illicium)，其前端有餌球 (esca) 的構造 (Pietsch, 1984; Caruso, 1985)，

可藉由擺動或分泌化學物質的方式吸引獵物 (Bradbury, 1988; Pietsch & Orr, 2007;

何，2010)。此三科內大部分為深海底棲物種 (Caruso et al., 2007; 何, 2010; Lundsten et al., 2012; Pietsch et al., 2013)，有些物種則在水深 300 公尺至淺海範圍內行底棲 生活，包括棘茄魚科 Ogcocephalus 屬 (Bradbury, 1980) 與 Zalieutes 屬 (Eschmeyer

& Herald, 1999; Robins & Ray, 1999)；另外部分物種則有較廣的垂直分布，如鮟鱇 科 Lophius 屬 (Farina et al., 2008) 及 Lophiomus 屬，從 100 公尺內淺海至 1000 公 尺以下深海皆有分布 (Caruso, 1986; Khalaf & Zajonz, 2007)。

一、鮟鱇目 (Lophiiformes) 的系統分類

過去鮟鱇目依形態特徵被分類在副棘鰭魚總目 (Paracanthopterygii) (Greenwood et al., 1966)，但藉由分子系統分類研究 (molecular systematics)，發現其與菱鯛亞目 (Caproidei) 及魨形目 (Tetradontiformes) 親緣關係較接近，應被分

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至棘鰭魚總目 (Acanthopterygii) 中之鱸形系(Percomorpha) (Yamanoue et al., 2007;

Miya et al., 2010; Betancur-R. et al., 2013; Chen et al., 2014)。Chanet et al. (2013) 進 一步檢視過去較少人研究的軟組織，發現鮟鱇目與魨形目在鰓孔 (gill opening)、

腎臟、甲狀腺 (thyroid) 等形態有相似性，因此以此作為鮟鱇目和魨形目之共同衍徵 (synapomorphy)，支持其姊妹群關係。

根據 Miya et al. (2010) 利用全粒線體基因體所建構之親緣關係樹（圖一），

鮟鱇亞目為最早分化之類群，而角鮟鱇亞目與單棘躄魚亞目則較晚分化。在以形態特徵建構之親緣關係樹中（圖二）(Pietsch, 1984)，雖然鮟鱇亞目的演化位置與 Miya et al. (2010) 結果相同，但其它四個亞目間的親緣關係則在兩個研究中出現歧 異。鮟鱇目內的科內親緣關係，過去僅躄魚科 (Antennariidae) 有利用分子系統分類方法解決其種間親緣關係的研究 (Arnold & Pietsch, 2012) ，其它類群的研究主 要是以形態特徵進行分析 (Miya et al., 2010)。

二、鮟鱇科 (Lophiidae) 的系統分類

鮟鱇科屬間之親緣關係，過去僅一篇研究以十九個形態特徵建構 (Caruso, 1985)（圖三）。Lophiomus 與 Lophius 屬為姊妹群，共同特徵為 frontal ridge 有突 起 (knob) 或棘 (spine)，而此兩屬再與 Lophiodes 屬形成姊妹群，三屬共同特徵為 體型扁平，而體型近於球形的 Sladenia 屬則為最早分化的類群。

屬內親緣關係的研究，Caruso (1981) 整理當時 Lophiodes 屬的有效物種，並利 用十一個形態特徵建構其屬內種間之親緣關係（圖四），依其結果可將 Lophiodes 屬分成四個種群 (species group)：L. naresi 種群、L. caulinaris 種群、L. mutilus 種 群及 L. infrabrunneus（此種後來在 Ho et al. (2014) 中被認定為 Lophiodes triradiatus 的次同種異名 (junior synonym)）。Caruso (1983) 進一步整理當時 Lophiomus 及

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Lophius 屬內的物種，並試圖建構 Lophius 屬內之親緣關係，但他發現 Lophius 屬物 種彼此特徵差異不大，且祖徵 (plesiomorphy) 、衍徵 (apomorphy) 的認定困難，

最後只以 frontal ridge 的突起 (knob) 特徵認為 L. vaillanti 為較早分化物種。之後，

Leslie & Grant (1994) 針對 Lophius 屬，以七個計數形質 (meristic characters) 及十 九個測量形質 (morphometric characters)，利用最大簡約法 (maximum parsimony) 分別建立兩個形質演化樹，但兩個演化樹內之親緣關係支持度皆不高，且彼此差 異很大，印證 Caruso (1983) 無法以形態特徵建構 Lophius 屬內親緣關係的說法。

近年，Armani et al. (2012) 設計出 Lophius 屬 Cytb (cytochrome b) 基因的專一性引 子 (specific primer) 以應用於快速鑑種，並以此引子增幅 Lophius 屬所有種類的 Cytb 基因片段（566 bp），且建構 Lophius 屬的 Neighbour-joining 演化樹（圖五），

其結果形成三個演化系群 (clade)：東大西洋種群、西大西洋種群及西太平洋種群

（依照 et al. (2008) 之分類系統），除L. vaillanti 的親緣位置外，所有種 群間及種間關係皆有解決（bootstrap 值高於 70）。

鮟鱇科在西太平洋地區的物種，以 Lophiodes 屬的物種數最多（表二），其 中大部份屬於 L. mutilus 種群物種 (Ho et al., 2011)，此種群物種的背鰭棘數目皆是 五根，彼此形態特徵差異不大 (Caruso, 1981)。西太平洋地區 L. mutilus 種群物種 僅能以餌球 (esca) 與吻觸手 (illicum) 的形態、胸鰭軟條數，以及第三、第五背鰭 棘長度進行分類 (Ho et al., 2011)。當中物種 L. mutilus 與 L. iwamotoi 已有基因序列

（COI 及 RH），證明是兩物種已有遺傳上的分化 (genetically isolated) (Ho & Chen, 2013)，然而，L. mutilus 種群中，其它分布於西太平洋地區的物種（L. endoi、L.

miacanthus、L. fimbriatus），仍沒有分子證據進一步證明它們的物種有效性。另外 Ho et al. (2011) 中提及其蒐集 L. mutilus 標本中，可能有三種的隱蔽種 (cryptic species) 存在，但作者沒有提出進一步的證據支持。

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三、棘茄魚科 (Ogcocephalidae) 的系統分類

Bradbury (1967) 最早統整棘茄魚科屬間的形態差別，並將其屬分成三個類群。

第一類群包含 Coelophrys 與 Halieutopsis 屬，共同特徵為缺少牙齒、兩額骨 (frontal bones) 間無凹槽、吻觸手骨 (illicial bone) 針狀、胸鰭 (pectoral fin) 無肘 (elbow)。

第二類群包含 Malthopsis、Ogcocephalus 及 Zalieutes 屬共同特徵包括體披盾結 (buckler)、額骨形成管狀 (tube) 凹槽。第三類群包含 Halieutaea 與 Halieutichthys 屬，共同特徵額骨形成溝狀 (groove) 凹槽、第四鰓弓 (gill arch) 無片鰓 (hemibranch)。其它屬 Dibranchus 及 Halicmetus，沒有被定義歸屬的類群，而 Solocisquama 屬 (Bradbury, 1999) 則是當時尚未成立。

Endo & Shinohara (1999) 之後利用 Bradbury (1967) 所定義的其中九個形質特徵建立棘茄魚科之親緣關係（圖六），而何 (2010) 則以 91 個形質特徵建構之（圖 七）。其中 Coelophrys 和 Halieutopsis 屬親緣關係之推衍結果為此兩篇研究的主要 差異，在 Endo & Shinohara (1999) 的結果中，此兩屬形成姊妹群，且較 Halieutaea、

Halieutichthys 屬晚分化，然而何 (2010) 認為 Coelophrys 及 Hatieutopsis 為較早分 化的棘茄魚類群，且兩屬未形成姊妹群。

近年，Derouen et al. (2014) 利用兩個粒線體基因及三個核基因序列的合併矩 陣，分別建構棘茄魚科的最大似然估計樹 (maximum likelihood tree) 及貝氏樹 (Bayesian tree)，兩種方法建構出的親緣關係一致（圖八）。其結果顯示在棘茄魚科內 有三個演化系群：Halieutaea 屬、大西洋類群（包含 Ogcocephalus、Zalieutes、

Halieutichthys 屬）及印度西太平洋類群（包含其餘六個屬，不過 Dibranchus 屬物 種大部分未分布於印度西太平洋 [表二]，較具爭議），與前面三篇研究以形態特徵為基礎所建構的類群或親緣關係多處不一致，反而與屬的地理分布較相關。不 過在其結果有許多屬間的親緣關係支持度不高（包括 Halieutaea 屬的親緣位置），

另外此研究在每個屬的採樣物種只有一至四種，無法檢驗每個屬是否為單系群。

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棘茄魚科屬內系統分類的研究，何 (2010) 檢視印度洋及太平洋的棘茄魚科標 本，針對 Halieutaea 屬物種，以體盤 (body disk) 、舌齒 (tongue teeth)、棘結 (tubercle) 等形態特徵，區分為四個種群：H. fumosa 種群、H. indica 種群、H.coccinea 種群 及 H. stellata 種群。針對 Halicmetus 屬物種則依據其背鰭有無、腹膜 (peritoneum membrame) 的白與黑分成兩個種群： H. reticulatus 種群及 H. ruber 種群。之後 Ho (2013) 檢視西印度洋分布的 Malthopsis 屬物種，依據腹部主要盾結 (buckler) 間有無小刺 (prickle) ，將 Malthopsis 屬物種分成兩個種群（無名稱）。

棘茄魚科在西太平洋地區所分布的屬，主要以 Malthopsis、Halicmetus、

Halieutopsis、Coelophrys 及 Halieutaea 屬為主（表二）。其中前面兩屬的屬內物種 彼此形態特徵接近，造成許多物種分類的問題。Malthopsis 屬過去有許多鑑種錯誤 的研究，如 M. lutea (Bradbury, 2003; Ho & Shao, 2010c)、M. jordani (Ho & Shao, 2010b)等，特徵相近的特性也使此屬存在許多可能的隱蔽種 (何，2010)；Halicmetus 屬內目前只有三個有效種，其中兩種 H. niger、H. reticulatus 在西太平洋分布，但 屬內可能存在許多尚未發現或待描述的新種 (何，2010)。其中分布於西太平洋地 區的 H. ruber 標本（暫時命名為 H. cf. ruber），由於部分特徵與 H. ruber 模式標本 有些差異（保存標本背部有棕色斑點，H. ruber 模式標本則無），很有可能是另一 新種 (Ho et al., 2008)。Halieutopsis 及 Coelophrys 屬的物種由於頭蓋骨 (cranium) 及吻觸手骨 (illicial bone) 形態特徵相近，因此 Bradbury (1999) 認為它們應歸為同一屬，如C. micropa 由於同時包含此兩屬形態特徵，造成其屬別具爭議性 (Bradbury, 1988; Ho & Shao, 2008a; 何, 2010)。最後，Halieutaea 屬內四個種群間特徵差異明 顯，種群分類較無爭議 (何，2010)，但種群內部分種類如 H. fumosa 和 H. brevicauda 彼此形態相近，同樣存在許多隱蔽種或新種的可能性 (何，2010)。

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四、單棘躄魚科 (Chaunacidae) 的系統分類

Caruso (1989) 根據大西洋地區的標本，以側線神經結 (neuromast) 數目、腹 鰭軟條數等形態特徵，將單棘躄魚科分成兩個屬：Chaunax 及 Bathychaunax（此屬 後來被 Caruso et al. (2006) 認定為 Chaunacops 的次同屬異名(junior synonym)），

而針對 Chaunax 屬，以吻槽 (illicial cavity) 的顏色（黑白）分成兩個種群：C. pictus 種群及 C. fimbriatus 種群。之後，Ho & Shao (2010a) 檢視來自西南太平洋的 Chaunax 屬標本，發表新種 C. nudiventer，並提出新的種群假說，以頭上有無絲鬚 (filamentous cirri)、側線神經節旁的小棘 (spinules) 數目（4 - 8 根或 1 - 3 根，掃描式電子顯微鏡 (SEM) 照片參考其文章圖一），將 Caruso (1989) 的 C. fimbriatus 種 群再細分為 C. abei 種群及 C. fimbriatus 種群。

單棘躄魚科中，Chaunax 屬物種佔大多數，在西太平洋地區也是如此（表二）。

此屬內物種形態特徵彼此差異非常小，主要以體表顏色特徵作為分類依據，也因此保存標本一旦脫色，樣本鑑定就會變得十分困難 (Caruso, 1989)，部分情況只能靠皮膚小棘 (dermal spine) 形態、側線神經節旁小棘 (spinules) 數目等細微特徵來 進行分類 (Ho et al., 2013b)，但單由形態特徵的物種鑑定錯誤可能性高(Ho & Last, 2013; Ho et al., 2013b)，因此分子鑑種的系統極需建立。

五、粒線體基因與核基因標記 (genetic marker) 的比較

粒線體基因由於細胞內有多重複、演化速率較快等因素，在 1990 年代開始被廣泛用作分析親緣關係的工具 (Randi, 2000; Avise, 2004) ，粒線體基因體 (mitogenome) 定序技術更是為硬骨魚 (teleost) 之演化關係帶來許多研究進展 (Miya & Nishida, 2000; Miya et al., 2001; Yamanoue et al., 2007; Miya et al., 2010)。

當中 Cytb 基因 (cytochrome b) 由於同時包含演化速度快與慢的片段，適合解決各

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種分子系統分類問題 (Lydeard & Roe, 1997; Farias et al., 2001)，因此被廣為使用。

而 COI 基因( cytochrome c oxidase subunit I) 由於演化速度適中、引子 (primer) 發 展成熟，所以為動物分子鑑種 (barcoding) 最主要基因序列 (Hebert et al., 2003;

Moritz & Cicero, 2004; Waugh, 2007)。

雖然粒線體基因有上述優點，仍有些問題要注意，例如粒線體基因的演化歷史可能發生跨物種雜交 (hybridization 及 introgression) 而產生偏差，另外其基因間彼此連鎖 (link)、無重組 (recombination) 的特性，造成粒線體基因缺乏獨立性，

因此建構出的基因樹可能與真正的演化歷史歧異 (Ballard & Whitlock, 2004; Chen et al., 2008)。而不連鎖的核基因標記成為分子系統分類研究另一種選擇(Ballard &

Whitlock, 2004; Chen et al., 2008)，其中 RH 基因 (rhdopsin) 及 RAG1 基因 (recombination activating protein 1) 在大部分硬骨魚 (teleost) 的基因體內為單重複 (single-copy)，且增幅基因片段內無內含子 (intron) (Venkatesh et al., 1999; López et al., 2004)，因此是分子系統分類研究中很常使用的核基因標記 (Sevilla et al., 2007;

Chen et al., 2008)。因此，本研究選定 COI 基因作為分子鑑種的基因標記，解決物 種分類的問題，之後再利用粒線體基因 Cytb 及核基因 RH、RAG1，進一步解決物 種間的親緣關係。

六、研究目的

綜觀前人對於此三科內的系統分類研究，大部分是以形態特徵建構種群假說，

不過這些假說皆沒有被以形態以外（如分子特徵）的分析方法所驗證。另一方面，

過去由於此三科內物種間形態特徵差異不大，造成一些物種分類問題懸而未解，

亦有新種或隱蔽種的可能性存在。因此本研究是以分子系統分類的分析方法，分別對近年來主要由「台法雙邊西太平洋地區深海底棲生物多樣性調查合作計畫」

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之研究船航次於西太平洋地區採集的鮟鱇科、棘茄魚科及單棘躄魚科的標本進行親緣關係之推衍，以達成下列目的：

1. 重新檢視西太平洋地區此三科內分析物種之有效性及其分類地位，調查有無

新種、隱蔽種或同種異名的情況。

2. 校正西太平洋地區此三科魚類之物種多樣性及地理分布。

3. 檢驗前人對此三科建構之種群假說及種群間親緣關係假說是否成立。

4. 檢驗此三科魚類與其他鮟鱇目類群（躄魚亞目及角鮟鱇亞目）間的親緣關係假說。

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材料與方法

一、樣本採集

本研究的樣本，大部分來自於「台法雙邊西太平洋地區深海底棲生物多樣性調查合作計畫」之海洋研究船採樣，以下為樣本的採樣計畫代號 (campaign)：

1. EXBODI: 南太平洋地區新喀里多尼亞 (New Caledonia) 周邊海域的海底山 調查，航行自 2011 年 9 月 02 日至 10 月 10 日（共 39 天），研究船為 R/V Alis，

採樣標本之序列為 ” XB” 開頭編號，表三為其測站資料。

2. Madang 2012: 西南太平洋地區巴布亞新幾內亞 (Papua New Guinea) 馬當省 (Madang Province) 北部海域的生物多樣性調查，海洋部分的採樣時間自 2012 年 10 月 23 日至 2012 年 12 月 26 日（共 65 天），包括潟湖、海岸、近岸及近海等棲地的採樣，本研究樣本主要來自於該計畫近海底拖網的採樣，航行自 12 月 4 日至 12 月 26 日（共 23 天），研究船為 R/V Alis，採樣標本之序列為 ”PNG”

開頭編號，表四為其測站資料。

3. Taiwan 2013: 2013 年台灣周遭海域的生物多樣性調查，共有兩個航次：(1) OR31689：臺灣西南海域的採樣，航行日期自 5 月 20 日至 21 日（共兩天）， 研究船為 R/V OR3。(2) OR11037：臺灣東南海域的採樣，航行日期自 5 月 27 日至 30 日（共四天），研究船為 R/V OR1，採樣標本之序列為 ”WJC” 開頭編 號，表五為其測站資料。

4. NanHai 2014: 2014 年對南海海域的生物多樣性調查，拖網地區包括台灣西南

海域、南海東北、中沙海底山到南沙太平島附近海域，航行日期自 2013 年 12 月 30 日至 2014 年 1 月 15 日（共 17 天），研究船為 R/V OR5，航次是 ORV0030，

採樣標本之序列同樣為 ”WJC” 開頭編號，表六為其測站資料。

(24)

5. DongSha 2014: 2014 年對東沙群島周遭海域的生物多樣性調查，拖網地區包 括台灣西南海域到東沙群島周遭，航行日期自 2014 年 4 月 29 日至 2014 年 5 月 5 日（共 7 天），研究船為 R/V OR1，航次是 OR11072 ，採樣標本之序列同樣為 ”WJC” 開頭編號，表七為其測站資料。

6. MADEEP 2014: 後續針對巴布亞新幾內亞 (Papua New Guinea) 東部海域的 生物多樣性調查，採樣時間自 2014 年 4 月 21 日至 2014 年 5 月 8 日（共 18 天），研究船為 R/V Alis，採樣標本之序列為 ”PNG” 開頭編號，表八為其測 站資料。

7. Kavieng 2014: 後續針對巴布亞新幾內亞 (Papua New Guinea) 新愛爾蘭省 (New Ireland Province) 周遭海域的的生物多樣性調查，採樣時間自 2014 年 8 月 27 日至 2014 年 9 月 07 日（共 12 天），研究船為 R/V Alis，採樣標本之序 列同樣為 ”PNG” 開頭編號，表九為其測站資料。

8. Other: 少數早期研究船的標本，測站資料已遺失，採樣地點來自於新喀里多

尼亞 (New Caledonia)、萬納杜 (Vanuatu)、索羅門群島 (Solomon Islands) 的周邊海域，採樣標本之序列為 ”ICTI” 開頭編號。

另有其它樣本來自於臺灣漁港近岸底拖網所捕獲之下雜魚堆採集，採集地點主要於宜蘭大溪、南方澳漁港（臺灣東北海域）及屏東東港漁港（臺灣西南海域），

採樣標本之序列為 ”WJC” 開頭編號。也有部分肌肉組織是其他實驗室或博物館提供（表十），採樣標本之序列為 ”WJC” 或 “HCH” 開頭編號。表十一為所有採樣物種統計，表十二為採樣標本物種列表（含博物館編號）。

(25)

二、種類鑑定

本研究在三個目標科蒐集的標本共有 369 隻，當中鮟鱇科 86 隻、棘茄魚科 181 隻、單棘躄魚科 102 隻，另外其它鮟鱇目類群，共有躄魚科 4 隻及角鮟鱇亞目 3 隻標本。物種鑑定工作主要由何宣慶博士及論文作者進行。鮟鱇科鑑種主要參考 Ho et al. (2011) 針對西南太平洋地區鮟鱇科物種分類的文章，並另參考 Caruso (1981)、Caruso (1983) 兩篇文章內的檢索表及形態資料。棘茄魚科主要參考何 (2010) 對於印度太平洋地區棘茄科物種的分類學論文，在 Malthopsis 屬另外也有 參考 Ho (2013) 的檢索表。單棘躄魚科大部分蒐集樣本是 Chaunax 屬的物種，由 於目前尚無此屬完整的檢索表或文獻，因此目前只能把蒐集樣本的特徵，對照回 Caruso (1989)、 Ho & Shao, (2010a)、Ho & Last, (2013)、Ho et al. (2013b) 等文章 發表物種所描述的形態，作為鑑種依據。而對於鑑種困難的標本，只能先鑑定到 屬的層級，之後再以 COI 基因樹的結果回推（如：是否與其它鑑種無爭議標本的 序列形成單系群）。採樣計畫 MADEEP 2014 及 Kavieng 2014 的研究船標本由於標本尚未抵臺，而 Other 的標本則已遺失，因此皆未進行物種鑑定，本研究僅有進行序列資料分析。

三、DNA 萃取及基因增殖、測序

在不破壞魚體形態特徵的前提下，剪取大約 50-100 (mg) 的肌肉組織或其軟條，

放至 95%酒精，儲存於-20℃冰箱。之後萃取 Genomic DNA 時，以實驗操作組 (Tissue Total DNA Auto Kit, TANBead) 進行萃取。

聚合酶連鎖反應 (Polymerase Chain Reaction, PCR) ，取約 10-50 (nmol) 濃度 的 DNA，增幅特定基因片段。每個標本先增幅粒線體基因 COI，之後再依據建構 出的 COI 基因樹，對每個物種的基因系群選擇一標本，增幅核基因 RH、 RAG1。

(26)

而鮟鱇科因為須進一步解決 Lophiodes 屬種群間演化關係的問題（詳見下文），所 以特別再設計引子，放大粒線體 Cytb 基因。表十三、表十四分別為聚合酶連鎖反 應使用之引子及反應條件。PCR 產物利用 AMPure 磁珠操作組 (Agencourt

Bioscience Corp) 進行純化，之後純化產物送給台大生技中心分析，以 ABI 3730 型 DNA 測序儀 (Applied Biosystems) 進行定序。COI 基因測一股序列（從 3’或 5’

端），而其它三個基因由於序列長度較長，所以分別從3’及 5’端測兩股序列。

四、序列編輯與網路資料庫序列下載

定序結果之色譜資料 (chromatograms) 以CodonCode Aligner v4.04 進行編修及轉檔 (fasta檔)。檢視其基因序列品質，將前後及中間品質較差的資料去除或標 記成N。而對於具兩股序列資料者（如 Cytb、RH、RAG1基因），則把兩股序列合 併成一個重疊序列 (contigs) 。另外核基因 RH 及 RAG1 有出現異形合子 (heterozygote) 的機會，須另外找出序列中兩股序列訊號強度相等的位置，將其位點 (site) 標記為退化性鹼基記號 (degenerate bases symbols; W, S, M, K, R, Y)。

除定序序列外，本研究也從網路資料庫下載序列進行之後的親緣關係分析，

包括：(1) 美國國家生物技術資訊中心 (NCBI, National Center for Biotechnology Information) 之 GenBank 資料庫 (Benson et al., 2012) (2) 台灣野生動物遺傳物質 冷凍典藏資料庫 (Shao, 2015a) (3) 生命條碼資料庫 (BOLD system, The Barcode of Life Data System) (Ratnasingham & Hebert, 2007)。下載序列包含資料庫內鮟鱇科、

棘茄魚科及單棘躄魚科的大部分序列（主要為 COI 基因），除此之外，也在鮟鱇 目可能的兩個姊妹群—菱鯛亞目與魨形目 (Miya et al., 2010)，下載部份序列作為 基因樹的外群 (outgroup)。表十五為所有資料庫取得之 COI 基因序列物種及編號，

表十六則為加入資料庫序列後的物種統計。

(27)

五、親緣關係分析

（一）COI 基因序列的排列與演化樹建構

以標本及資料庫內的所有 COI 序列，分別建立鮟鱇科、棘茄魚科及單棘躄魚 科的 COI 基因樹，以檢視此三科內分析物種之有效性，並檢驗過去以形態特徵所 歸納出的種群假說，

將三個科之COI序列，以 MEGA v5.2 (Tamura et al., 2011) 進行分析，先以 Clustal W (Thompson et al., 1994) 自動排列程式進行排列 (align)，之後再進行手動 檢查與編輯，將所有序列資料的長度刪減成一致。然後利用 RAxML 7.3.2 (Stamatakis, 2006) 建立最大似然估計樹 (Maximum likelihood tree)，以軟體中之 thorough bootstrap分析，建立十組獨立運算（每組為1000重複），之後的bootstrap 值為十組運算結果之平均，其中核苷酸替換 (nucleotide substitution) 模式設定為 GTR + G (Yang, 1994) 。此三科 COI基因演化樹之外群為：魨形目 Ostracion immaculatus (NC_009865)、Monacanthus chinensis (NC_011925)，菱鯛科 Capros aper (NC_010958)、Antigonia capros (NC_003191)。

另外部分序列間進行 pairwise distance 或 mean distance 分析，以理解序列之間的變異程度，使用軟體為MEGA v5.2，核苷酸替換模式設定為K2P (Kimura, 1980)。

（二）鮟鱇科之合併基因矩陣與演化樹建構

針對鮟鱇科，以粒線體基因 COI、Cytb 及核基因 RH 及 RAG1，建立合併基因 樹，以檢驗 Caruso (1981) 以形態特徵所建構出的種群假說及演化關係。

所有基因序列先進行排列，方法如上。之後以 Mesquite 2.75 (Maddison &

Maddison, 2014) 合併序列資料，建立以下三種資料矩陣：

(28)

1. 粒線體基因 (COI+Cytb) 矩陣 2. 核基因 (RH+RAG1) 矩陣

3. 全部基因 (COI+Cytb+RH+RAG1) 矩陣

所有矩陣同樣以軟體 RAxML 7.3.2 建構最大似然估計樹，設定值如上。外群部分，粒線體基因樹同樣使用 GenBank 資料庫內魨形目及菱鯛科物種的序列，核 基因樹使用本研究 Lophius 及 Lophiomus 屬物種的序列，全部基因樹則使用本研 究 Lophius 屬物種的序列。

粒線體基因與核基因樹分別建立，是因為兩種基因可能有不同的演化歷史，

須分別建構以比較結果（詳見前言），而全部基因樹因為包含所有的序列資訊，

建構出的基因樹理論上有最佳的解析度 (resolution)。

（三）所有蒐集物種之合併基因矩陣與演化樹建構

以所有蒐集物種（包含一些躄魚科 (Antennariidae)及角鮟鱇亞目 (Ceratioidei) 物種）之 COI、RH 及 RAG1 基因，建構三基因合併基因樹，以解決棘茄魚科及單 棘躄魚科內，COI 基因樹無法解決之種間及種群間親緣關係問題，另外亦可檢驗 鮟鱇目五個亞目間之親緣關係與前人假說是否相符。所有序列依照上一部分方法，

合併於同一序列矩陣，之後以軟體 RAxML 7.3.2 建立最大似然估計樹，設定值如 上。外群部分，為 GenBank 資料庫內 Chen et al. (2014) 所提供的魨形目及菱鯛科 序列（表十七）。

(29)

結果

一、序列分析

表十八至表二十二為所有序列矩陣的詳細資料，粒線體基因 COI 及 Cytb 的簡 約性訊息位點 (parsimony informative site) 比例較高，在鮟鱇科全部基因合併矩陣 中（表二十一）， COI 及 Cytb 基因共提供約 75.2% 簡約性訊息位點，不過其中 大部分的簡約性訊息位點都在第三密碼子 (3^rd codon) ；相反地，核基因 RH 及 RAG1 的簡約性訊息位點比例較低，不過在每個密碼子的分佈較平均，且在所有蒐 集物種之合併基因矩陣中（表二十二），RH 及 RAG1 基因序列之總長度較長（兩 基因佔總長度約 78.9%），共提供約 75.1%的簡約性訊息位點。

二、COI 基因的親緣關係分析

（一）鮟鱇科內的親緣關係

本研究共蒐集鮟鱇科魚類 COI 基因序列 105 條（包含資料庫的序列），分析 序列包含全部鮟鱇科的四個屬，亦包括分布於西太平洋十二個有效種其中之九種。

圖九(a)、(b)為鮟鱇科之 COI 基因樹。鮟鱇科四個屬皆形成單系群，不過當中 Lophiodes 屬的 bootstrap 值（支持度）低於 50，四屬間關係的節點支持度也都很 低。基因樹中 Lophius 屬共有六個已知物種，本研究蒐集標本中僅包括一個西太平 洋物種(L. litulon，採集於臺灣宜蘭大溪漁港)，其餘全為 GenBank 資料庫存取的大 西洋物種序列。其中每個種皆獨立形成單系群，而種間關係部分，西大西洋種 L.

americanus 與 L. gastrophysus 形成姊妹群，西太平洋種L. litulon 再與前述單系群形 成姊妹群，其它種間關係的 bootstrap 值都不高，且其餘東大西洋的三個物種沒有形成單系群。

(30)

基因樹中 Lophiodes 屬共有十個已知物種，本研究採集標本共六種（L. endoi，

採集於臺灣東港及南方澳；L. iwamotoi，採集於巴布亞新幾內亞 [新紀錄種]、新 喀里多尼亞；L. miacanthus，採集於臺灣漁港；L. mutilus，採集於臺灣南方澳及東 港、巴布亞新幾內亞、新喀里多尼亞；L. naresi，採集於臺灣大溪、南方澳、東港 及南海海域；L. triradiatus，採集於巴布亞新幾內亞周遭海域，全為新紀錄種。各 物種地理分布資訊詳細見表十二。），其它四種序列來自於 GenBank 資料庫或其 它實驗室所提供之組織標本，皆非西太平洋物種。除 L. mutilus 以外，大多數物 種均分別形成單系群。屬內共有四個主要的演化系群，符合 Caruso (1981) 所定義 的三個種群及 L. triradiatus（圖四）。基因樹中 L. triradiatus 種群由單一物種組成 以外，其餘 L. naresi 種群共有 L. insidiator 及 L. naresi 兩種，L. caulinaris 種群有 L. caulinaris、L. reticulatus 及 L. spilurus 三種，L. mutilus 種群共有 L. endoi、L.

iwamotoi、L. miacanthus、L. mutilus 1 及 L. mutilus 2（分成兩基因系群）五種。種 群形成單系群的支持度以 L. triradiatus 及 L. mutilus 種群較高，bootstrap 值皆在 80 以上，其餘種群稍低，bootstrap 值小於 70。

四種群間關係，COI 基因樹無法有效地解決（bootstrap 值皆低於 50）。而在 種群內之種間關係， L. caulinaris 種群中 L. reticulatus 與 L. spilurus 形成姊妹群，

L. caulinaris 與前述單系群形成姊妹群，不過這些關係之 bootstrap 值大約都在 60 左右。而在 L. mutilus 種群部分，L. iwamotoi 與 L. mutilus 2 形成姊妹群，此單系群 與其他物種之親緣關係由近而遠分別是 L. miacanthus、L. mutilus 1 及 L. endoi，其 種間關係的支持度（bootstrap 值）都在 70 以上。

在種內的部份，L. triradiatus 及 L. mutilus 1 內各有兩個基因群 (haplotype group)

（基因群間 pairwise distance 值分別為 0.025 - 0.027 及 0.016 - 0.019），L. triradiatus 的兩基因群在分布範圍上沒有差異，標本皆採於巴布亞新幾內亞周圍海域。而 L.

mutilus 1 的其中一基因群只分布在台灣西南至東北海域，另一基因群在臺灣西南

(31)

海域、巴布亞新幾內亞至新喀里多尼亞皆有分布，兩基因群群在臺灣西南海域重疊。

（二）棘茄魚科內的親緣關係

本研究共蒐集棘茄魚科魚類 COI 基因序列 221 條（包含資料庫的序列），分 析序列包含全部棘茄魚科的十個屬（表十六），亦包括分布於西太平洋 32 個有效 種其中之 20 種。圖十(a)為包含棘茄魚科全部屬之 COI 基因樹，由於本研究所使用 的 COI 序列長度不長（570 bp），基因樹內屬間親緣關係的大部分支持度不高，

因此這部分僅提出棘茄魚科各屬內的結果：

1. 腔蝠魚屬 (Coelophrys) 與擬棘茄魚屬 (Halieutopsis)

圖十(b)為此兩屬之 COI 基因樹，Coelophrys 屬物種未形成單系群，且其所有 物種被包含在 Halieutopsis 屬的基因系群中，使 Halieutopsis 屬物種形成併系群 (paraphyly) 關係。基因樹中 Coelophrys 屬共包含兩個已知物種（C. micropa 為本 研究採集標本，採集於巴布亞新幾內亞北部海域及南海；C. brevicaudata，GenBank 資料庫序列）及一個可能新種（Coelophrys sp.1，僅一個標本，採集於臺灣東港）。

基因樹中 Halieutopsis 屬包含有五個已知物種、一個何博士待發表新種（Halieutopsis n. sp. ，採集於巴布亞新幾內亞東部海域、新喀里多尼亞），一個未鑑定種

（Halieutopsis sp.1，採集於巴布亞新幾內亞周遭海域，標本尚未抵臺，無法確定 為已知物種或可能新種），共有四個已知物種的序列由本研究採集標本取得（H.

bathyoreos，採集於臺灣東南海域及巴布亞新幾內亞北部海域；H. nasuta，採集於 巴布亞新幾內亞周遭海域，為新紀錄種；H. nudiventer，採集於臺灣東南海域及南 海；H. stellifera，採集於臺灣南部海域、巴布亞新幾內亞東部海域。詳見表十二。）。

一個由台灣遺傳資料庫取得的物種 H. tumifrons (ASIZP0801273, ASIZP0801274)，

(32)

標本經重新鑑種後改為 H. ingerorum （何，私人通信）。這些物種大部分皆獨立 形成單系群，不過當中 H. nudiventer 及 H. bathyoreos 在同一個基因系群當中，兩 物種 pairwise distance 最高值只有 0.005。另外台灣遺傳資料庫的兩條 H. ingerorum 序列雖彼此間遺傳差異極低（pairwise distance 值為 0.003），但未形成單系群。在 種間親緣關係上，部分 bootstrap 值高的單系群，包括 H. nasuta 與 Halieutopsis n. sp.

形成的單系群、Halieutopsis sp. 1 與前面兩種形成的單系群，以及 H. ingerorum 與 H. nudiventer、H. bathyoreos 共同形成之單系群。

2. 棘茄魚屬 (Halieutaea)

圖十(c)為 Halieutaea 屬之 COI 基因樹，整個屬形成單系群。基因樹中共有五 個已知物種（皆由本研究採集標本取得，H. cf. coccinea，僅一個標本，採集於巴 布亞新幾內亞北部海域，保存標本體色為灰黑色，與 H. coccinea 保存標本通常之 乳白色不同（何，2010）；H. fumosa，採集於臺灣大溪及南方澳；H. cf. fitzsimonsi，

僅兩個標本，採集於臺灣南方澳，背部無黑斑，與其南非模式標本 (Gilchrist &

Thompson, 1916) 背部有兩黑斑相異；H. stellata，採集於臺灣東港、大溪、南方澳 及巴布亞新幾內亞。詳見表十二。）、一個何博士待發表新種（Halieutaea n. sp.，

採集於臺灣東港、南方澳）及兩個可能新種（Halieutaea sp. 1，採集於新喀里多尼 亞；Halieutaea sp. 2，採集於巴布亞新幾內亞周遭海域）。大部份物種獨立形成單 系群，但 H. cf. coccinea 與 Halieutaea sp. 2 在同一個基因系群中，標本間 pairwise distance 最高值只有 0.007。

依照何 (2010) 對 Halieutaea 屬四個種群的描述，形質特徵上 H. cf. coccinea 與 Halieutaea sp. 2 應屬於 H. coccinea 種群，H. fumosa 種群只包含 H. fumosa 一種，

H. indica 種群亦僅有 H. indica 一種；H. stellata 種群共有 H. stellata、H. cf. fitzsimonsi、

Halieutaea sp. 1 三種，而本研究 COI 基因樹支持此種群假說（圖十(c)），且支持

(33)

度相當高（bootstrap 值高於 80）。而何博士待發表新種 Halieutaea n. sp.則形態上 不屬於以上任何種群，並在 COI 基因樹中，形成第五個演化系群。

在種群間關係，大部分節點支持度不高，H. coccinea 與 H. stellata 種群分支 的節點 bootstrap 值 74 為最高。在種間關係上，H. stellata 種群內的採集於新喀里 多尼亞的可能新種 Halieutaea sp. 1 與較廣泛分布的 H. stellata 形成姊妹群，其次是 H. cf. fitzsimonsi 與前面兩者所形成的單系群。H. coccinea 種群中，大部分由 Halieutaea sp. 2 標本所形成的基因系群內，出現本研究採集的 H. cf. coccinea 及 GenBank 資料庫的 H. fitzsimonsi (KP201938) 序列（臺灣採集，應為誤鑑之標本），

而此基因系群再與 GenBank 資料庫內的 H. coccinea (GU804994) 序列形成姊妹群。

H. indica 種群部分，本研究蒐集的 H. indica 標本與 GenBank 資料庫的 H. fitzsimonsi (JF493612) 序列形成姊妹群，此序列應為物種H. indica 之誤鑑。

最後在種內的部份，所有 Halieutaea 屬物種內皆沒有明顯遺傳分化基因群，

不過部分物種內有明顯形態變異。在 H. stellata 種內有胸鰭白緣（H. stellata [pale]）、 黑緣（H. stellata [black]）兩種的形態（部分樣本未檢視此特徵）。另外 H. coccinea 種群內的個體腹部出現明顯形態變異，H. cf. coccinea （PNG789，於巴布亞新幾 內亞北部海域採集）腹部佈滿大型顆粒狀棘結，Halieutaea sp. 2 (tubercle) 腹部為 小型顆粒狀棘結，Halieutaea sp. 2 (smooth) 則為完全光滑。

3. 海蝠魚屬 (Malthopsis)

圖十(d)為 Malthopsis 屬之 COI 基因樹，整個屬未形成單系群，其中一物種 M.

mitrigera 與其他物種遺傳分化程度很大，與 Halieutaea 屬形成姊妹群，但其 bootstrap 值不高。本部分基因樹中除 M. mitrigera（採集於臺灣南方澳、南海、巴 布亞新幾內亞），亦包含 Malthopsis 屬另外七個已知物種，本研究採集標本共五 個已知物種（M. annulifera，採集於臺灣南方澳、巴布亞新幾內亞 [新紀錄種]、新

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喀里多尼亞 [新紀錄種]；M. asperata，採集於新喀里多尼亞；M. gigas，採集於南 海、臺灣東港及南方澳；M. kobayashii，採集於臺灣南方澳、南海）、兩個可能新 種（Malthopsis sp. 1，採集於巴布亞新幾內亞、新喀里多尼亞及臺灣南方澳；

Malthopsis sp. 2，僅兩個標本，採集於新喀里多尼亞。詳見表十二。）及一個未鑑 定種 (Malthopsis sp. 3，採集於巴布亞新幾內亞東方海域，標本尚未抵臺，無法確 定為已知物種或可能新種)。雖然本研究標本的物種多數形成單系群，不過資料庫 取得的 M. tiarella (HQ945900 & ASIZP0800798)、M. jordani (AP005978) 及本研究 的一隻 M. kobayashii (HCH1482) 序列被包含在其它種的基因系群中，另外外形彼 此相近且遺傳差異極低（pairwise distance 值為 0.004 - 0.007）的 Malthopsis sp. 3，其 不同個體也未形成單系群。

依據 Ho (2013) 對 Malthopsis 屬物種所定義的兩個種群，基因樹中腹部有小刺 的物種有 M. asperata、M. tiarella、M. kobayashii 三種，腹部無小刺的物種有 M.

annulifera、M. gigas、M. jordani、M. lutea、M. mitrigera、Malthopsis sp. 1、Malthopsis sp. 2 等七種，而 Malthopsis sp. 3 還未檢視此特徵。在基因樹中，根據此特徵所定 義的兩種群皆未形成單系群。

在種間親緣關係上，所有節點 bootstrap 值皆未高於 50。而種內部份，M.

mitrigera 基因系群內有兩個基因群（基因群間 pairwise distance 值為 0.004 – 0.009），一基因群分布範圍包括巴布亞新幾內亞及台灣，另一基因群僅包含一隻巴布亞新 幾內亞樣本。另外在 M. kobayashii 的基因系群中，同時出現腹部有小刺（M.

kobayashii [prickle]）及無小刺（M. kobayashii [smooth]）的標本。

4. 牙棘茄魚屬 (Halicmetus)

圖十(e)為 Halicmetus 屬之 COI 基因樹，整個屬形成單系群，並有很高的支持 度。本屬除 H. reticulatus（一個標本，採集於南海）之外，大部分的物種鑑定還無

(35)

法解決（詳見討論），在基因樹內共有四個演化系群（支持度高，bootstrp 值皆高 於 80），目前暫分別命名為 H. niger 1（採集於巴布亞新幾內亞）、H. niger 2（採 集於巴布亞新幾內亞、新喀里多尼亞、萬納度）、Halicmetus sp. 1（採集於巴布亞 新幾內亞）及 Halicmetus sp. 2（採集於巴布亞新幾內亞、新喀里多尼亞），其形 態特徵皆屬於何 (2010) 所定義的 H. ruber 種群。

在種間關係部分，支持度高的類群包括：H. niger 1 與 Halicmetus sp. 1 所形成 的單系群、Halicmetus sp. 2 與其他 H. ruber 種群物種所形成的單系群。其中有背鰭 的 H. reticulatus 與所有無背鰭的 H. ruber 種群物種分開，支持何 (2010) 的種群假 說。在種內的部份，H. niger 2 內亦可分為兩個基因群（基因群間 pairwise distance 最高值為 0.021），一基因群在巴布亞新幾內亞及新喀里多尼亞周圍海域分佈，另一基因群則分布在南海至巴布亞新幾內亞周圍海域。

5. 棘茄魚科其他屬

除了前面提到的五個屬，本研究採集的一隻巴布亞新幾內亞北方海域標本

（PNG1570），依其照片外形（圖十一(a)）推測為 Solocisquama erythrina，在 COI 基因樹中（圖十(a)）單獨形成一個演化系群，沒有在其它 Solocisquama 屬物種所 形成基因系群中（Solocisquama stellulata，僅一個標本，採於臺灣宜蘭大溪漁港；

Solocisquama sp.，GenBank 資料庫序列），使 Solocisquama 屬未形成單系群，不 過此鑑定仍須形態檢視進一步確認。

其次，本研究 Dibranchus 屬物種標本僅在巴布亞新幾內亞海域採集到一隻

（PNG2760），在 COI 基因樹中它與 GenBank 資料庫的 D. atlanticus 序列形成姊 妹群（圖十(a)，bootstrap 值為 98）。目前依其西太平洋地區的採樣地點，及其照 片外形（圖十一(b)），將其鑑定為物種 D. japonicas，不過由於還未進行形態檢視，

因此無法排除其為 Dibranchus 屬其它新種的可能。

(36)

最後， Ogcocephalus 屬包含四物種的序列（圖十(a)），其中 O. cubifrons 的序列為本研究定序取得（組織標本由佛羅里達自然史博物館提供）。在結果中形 成兩個基因系群：O. nasutus 與 O. vespertilio，以及 O. cubifrons 與 O. declivirostris，

兩個基因系群內序列間彼此的基因差異皆很小（pairwise distance 最高值分別為 0.002 及 0.009）。另外，本研究在 Halieutichthys 屬也有三物種的序列（H. aculeatus、

H. bispinosus 及 H. intermedius，見圖十(a)），但三物種的基因差異亦不大（pairwise distance 值最高為 0.009）。

（三）單棘躄魚科內的親緣關係

本研究共蒐集單棘躄魚科魚類 COI 基因序列 115 條（包含資料庫的序列），

分析序列包含全部單棘躄魚科的兩屬，亦包括分布於西太平洋十二個有效種其中 之七種，圖十二(a)、(b)為單棘躄魚科之 COI 基因樹。本科共有兩個屬：Chaunacops 及 Chaunax，由於 Chaunacops 屬只有 GenBank 資料庫內的一條序列，因此這部份 僅提供 Chaunax 屬內的結果。Chaunax 屬在 COI 基因樹呈現單系群，共有八個已 知物種、一個何博士待發表新種（Chaunax n. sp.，採集於臺灣）、四個可能新種

（Chaunax sp. 1，採集於南海及巴布亞新幾內亞；Chaunax sp.2，採集於臺灣周遭 海域及南海；Chaunax sp. 3，僅一個標本，採集於新喀里多尼亞； Chaunax sp. 4，

採集於巴布亞新幾內亞）及兩個未鑑定種（Chaunax sp. 5，僅一個標本，採集於巴 布亞新幾內亞；Chaunax sp. 6，採集於萬納度周遭海域。兩物種標本遺失，未進行 形態鑑定，無法確定為已知物種或可能新種），本研究蒐集標本共六個已知物種

（C. abei，採集於臺灣東港及南方澳；C. apus，採集於臺灣、南海、巴布亞新幾 內亞、新喀里多尼亞及萬納度，全為新記錄種；C. braviradius，採集於臺灣東港、

南海；C. fimbriatus，採集於臺灣大溪、長濱；C. penicillatus，採集於臺灣漁港、

巴布亞新幾內亞；C. reticulatus，採集於新喀里多尼亞。詳見表十二。），其中

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EF609320 序列在 GenBank 資料庫內種名為 C. cf. flammeus，不過 2014 年在生命條 碼資料庫 (BOLD system) 已更新為 C. russatus。本研究蒐集的物種大部分獨立形 成單系群，但部份資料庫內取得的序列無法與本研究的同種標本形成單系群，如 C. pictus、C. abei。

依照 Ho & Shao (2010a) 所定義的種群形態，歸類為無絲鬚的 C. abei 種群物 種含 C. abei、C. apus、C. breviradius、C. russatus、Chaunax sp. 1、Chaunax sp. 2、

Chaunax sp. 3 及 Chaunax sp. 4，共八種。頭上有絲鬚的 C. fimbriatus 種群物種含 C. fimbriatus、C. reticulatus 及 Chaunax n. sp.，共三種。吻槽黑色的 C. pictus 種群 物種含 C. penicillatus 及 C. pictus，共兩種，Chaunax sp. 5、Chaunax sp. 6 因為目前 無標本，無法鑑定形態特徵。在 COI 基因樹中只有 C. pictus 種群為單系群，C.

fimbriatus 及 C. abei 種群則都沒有，不過 C. abei 種群的四物種 C. abei、C. breviradius、

Chaunax sp. 2 及 Chaunax sp. 4 形成一個基因系群，其 bootstrap 值為 86。種間關係 的部份，COI 基因樹解析度不高，只有在部分節點有較高支持度。

三、鮟鱇科之合併基因親緣關係分析

在 Lophiodes 屬種群間關係的部分，粒線體基因樹（圖十三）中 L. triradiatus 與 L. naresi 種群為姊妹群，但其 bootstrap 值未超過 50，而與此單系群親緣關係最近 的為 L. mutilus 種群，其次為 L. caulinaris 種群。然而，在核基因樹（圖十四）及 全部基因樹（圖十五）中，L. mutilus 種群和 L. naresi 種群成為姊妹群，L. triradiatus 再和前述單系群成姊妹群，與粒線體基因樹不一致，但同樣其種群間關係支持度不高，只在全部基因樹內所有 bootstrap 值均高於 50

在 L. mutilus 種群內關係的部份，全部基因樹與粒線體基因樹皆和 COI 基因樹 結果一致，在核基因樹中 L. endoi、L. mutilus 1 與其他所有物種呈現多枝性關係

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(polytomy)，且 L. miacanthus 和 L. mutilus、L. iwamotoi 的姊妹群關係支持度很低，

不過其它的種間關係與 COI 基因樹相同。

四、所有蒐集物種之合併基因親緣關係分析

圖十六為所有蒐集物種之合併基因樹，在鮟鱇目五個亞目間的關係部分，鮟鱇亞目為最早分化類群（bootstrap 值為 88），角鮟鱇亞目與單棘躄魚亞目形成姊妹群（bootstrap 值為 100），躄魚亞目與棘茄魚亞目亦形成姊妹群，但支持度低

（bootstrap 值低於 50）。

在鮟鱇科內的部份，由於 Lophiomus 屬種類無法增幅其 COI 序列，所以基因 樹僅含 Lophius 及 Lophiodes 屬的序列，沒有四屬間關係的結果。在 Lophiodes 屬 內的種群間關係，和前部分所做的核基因樹及全部基因樹結果相同（與粒線體基因樹不同），且每個節點 bootstrap 值約為 60，種群內種間關係也和前面的每個基因樹相同。

在棘茄魚科的部份，除了 Zalieutes 屬的物種外，其餘九個屬皆於本研究所採集 的標本中取得序列資料。整個科形成單系群，科內親緣關係部分，Coelophrys 屬物 種在 Halieutopsis 屬物種所形成的基因系群中，其餘棘茄魚科的各類群與前者的親 緣關係由近而遠分別為物種 Solocisquama erythrina、Halicmetus、Dibranchus 及 Malthopsis 屬（扣除掉 M. mitrigera），Ogcocephalus 屬和 Halieutichthys 屬亦形成 的姊妹群。

在屬內關係的部份，除了 Malthopsis 屬未解決以外，每個屬內的種間關係，

解析度明顯較 COI 基因樹佳。Halieutaea 屬內的種群如 COI 基因樹所呈現，分為 五個基因系群，其親緣關係：H. stellata 種群與 H. coccinea 種群為姊妹群，新定義

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的種群 Halieutaea n. sp. 與前兩者的單系群成為姊妹群，但 H. fumosa 和 H. indica 種群與其餘三種群彼此間的親緣關係尚未解決（bootstrap 值低於 70）。Halicmetus 屬部分，與 COI 基因樹及前人研究結果一致，分兩大類群：H. ruber 種群及 H.

reticulatus 種群。在 Halieutopsis 屬與 Coelophrys 屬所形成的基因系群中，H. stellifera 為最早分化的物種，Coelophrys 屬的兩個物種其次，其餘的四個 Halieutopsis 屬物 種則在最後分化出來，其中 H. nasuta 與 Halieutopsis n. sp.形成姊妹群。

至於單棘躄魚科內 Chaunax 屬的結果，與 Malthopsis 屬相同，其種間親緣關 係未解決，且對照前人研究以形質特徵為依據的種群分類，在合併基因樹中亦不被支持。

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討論

一、鮟鱇目內亞目間的親緣關係

本研究建構之亞目間親緣關係，與 Miya et al. (2010) 以全粒線體基因體序列 所建構的結果大致吻合（圖一），單棘躄魚亞目與角鮟鱇亞目形成姊妹群，鮟鱇亞目與另外四個亞目形成姊妹群，而躄魚亞目及棘茄魚亞目雖彼此為姊妹群，但 因支持度低，此親緣關係仍無法確定。由於 Miya et al. (2010) 已經將鮟鱇目內大 部分的科，定序其中幾個物種的全粒線體基因體序列進行分析，因此鮟鱇目未來如果要以分子系統分類方法解決亞目間親緣關係問題，就必須以其它核基因標記進行分析。

二、鮟鱇科內的親緣關係

本研究 Lophius 屬的COI 基因樹，支持 Armani et al. (2012) 的部份結果（圖五）， 西大西洋種 L. americanus、L. gastrophysus 及西太平洋種 L. litulon 皆獨立形成演化 系群，但不同的部份是東大西洋的物種沒有形成單系群，且西大西洋種是和西太 平洋種形成姊妹群，而不是與東大西洋的物種。本研究及 Armani et al. (2012) 所 用的基因標記長度都較短（600 bp 以下），且都是粒線體基因，要完全解決Lophius 屬內的親緣關係可能需要更長或更多的基因標記。

Lophiodes 屬的結果，支持 Caruso (1981) 定義種群的有效性，但所有基因樹皆 與他的親緣關係假說不同（圖四）。Caruso 假說建立於十一個形態特徵的分析，

當中他提到鮟鱇科四個屬中，Lophiomus、Lophius 屬及當時一半種類的 Lophiodes 屬物種的背鰭棘數目都是六根，因此認為背鰭棘六根為鮟鱇科物種的祖徵。而其 Lophiodes 屬關係樹也符合 Caruso (1981)假說，最早分化的 L. naresi 種群，及其次

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分化的 L. caulinaris 種群都是六根，最後分化的 L. infrabrunneus （本研究的 L.

triradiatus）及 L. mutilus 種群則分別是三根及五根，因而推論背鰭棘數目減少為 Lophiodes 屬物種演化的趨勢。但本研究的結果並不支持此推論，事實上後來演化 的 L. mutilus 種群與 L. naresi 種群的背鰭棘並非最少的三根。由以上推論可得知 Lophiodes 屬物種的背鰭棘數目改變，可能不是 Caruso (1981) 所認為的單一演化 事件。

最後，本研究發現 Lophiodes 屬的兩個物種 L. miacanthus 及 L. iwamotoi 被包 含在 L. mutilus 的基因系群內，有四隻台灣蒐集的 L. mutilus 樣本（在基因樹中以 L. mutilus 2 表示）與 L. iwamotoi 形成姊妹群關係。L. mutilus 1 與 L. mutilus 2 兩基 因系群間，COI 序列之 pairwise distance 值為 0.08 左右，已經相當於 L. mutilus 1 與 L. miacanthus、L. iwamotoi 的差異程度（值分別約為 0.07、0.09）。另外 L. mutilus 1 內出現兩個基因群，彼此基因差異雖然不大，但兩基因群的 bootstrap 值皆超過 50。此結果顯示目前符合 L. mutilus 形態的標本內，有二至三個隱蔽種存在，印證 Ho et al. (2011) 的推測。未來在分類學上，建議要對 L. mutilus 的形態描述進行調 整，並對其隱蔽種建立新種。

三、棘茄魚科內屬間的親緣關係

棘茄魚科屬間的親緣關係雖然本研究很多部分未解決，但還是能以部分結果檢驗 Bradbury (1967) 所提出的屬類群假說。她所主張的屬類群共有三個：I.

Coelophrys 與 Halieutopsis 屬；II. Malthopsis、Ogcocephalus 與 Zalieutes 屬；(3) Halieutaea 與 Halieutichthys 屬。而本研究的結果僅支持第一類群，及第二類群中 Ogcocephalus 與 Zalieutes 屬的有效性，其中 Coelophrys 與 Halieutopsis 屬分析物 種在所有的基因樹中皆在同一個基因系群，而 Ogcocephalus 與 Zalieutes 屬在 COI

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基因樹中則為姊妹群關係。

另外與其它系統分類研究比較，本研究的合併基因樹與 Derouen et al. (2014) 的結果較相似（圖八），科內扣除 Halieutaea 屬及物種 Malthopsis mitrigera，同樣 形成兩個演化系群：大西洋類群（Ogcocephalus 及 Halieutichthys 屬）和印度西太 平洋類群（其餘五個屬），因此棘茄魚科的演化歷史可能與地理事件有關。不過 本研究的結果顯示 Halieutopsis、Coelophrys、Malthopsis 及 Solocisquama 屬可能都 不是單系群，與 Derouen et al. (2014) 所假設不同，因此對於棘茄魚科屬間的親緣 關係及屬的分類地位，有賴進一步的研究釐清。

四、棘茄魚科屬內的親緣關係

（一）腔蝠魚屬 (Coelophrys) 與擬棘茄魚屬 (Halieutopsis)

在本研究，不管是 COI 基因樹或合併基因樹的結果，Coelophrys 屬物種皆在 Halieutopsis 屬物種所形成的基因系群中。此結果印證過去 Bradbury (1999) 的推論，

她檢視完 Coelophrys brevicaudata 的骨質結構後，發現此物種的頭蓋骨及吻觸手骨 形態，近似於 Halieutopsis 屬的物種，因此她提議在審視更多 Coelophrys 屬物種標 本後，可進一步確立是否將此兩屬歸成同一屬。Ho & Shao (2008a) 、何 (2010) 在檢視完此兩屬形態特徵後，則認為部分特徵特殊，如較小腹鰭、球狀外形等，建 議 Coelophrys 屬應獨立，不過該兩篇研究皆有提及 Halieutopsis 屬內物種形態變異 很大，也因此 Coelophrys 屬物種的特殊特徵，可能只是 Halieutopsis 屬多樣形態中 的一種形態變異。

另一方面，本研究發現 H. nudiventer 與 H. bathyoreos 之間的遺傳差異非常 小，在形態上，此兩個物種也是差異不大，最明顯的差別是在背上棘結 (tubercles) 的面數 (facets) (何，2010)。因此，本研究推測 H. nudiventer 與 H. bathyoreos 可

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能為同種異名，未來形態研究再做更多分析後，可建議把物種 H. bathyoreos (Bradbury, 1988) 歸入 H. nudiventer (Lloyd, 1909)。

（二）棘茄魚屬 (Halieutaea)

Halieutaea 屬的結果，每個種群皆形成單系群，但 Halieutaea n. sp.未被包含在 其他已知的四個種群內(何，2010)，因此腹部棘結尾端分岔的 Halieutaea n. sp.建議 建立為新的種群。另外，將舌齒 (tongue teeth) 特徵對應到本研究所建構該屬之親 緣關係：H. coccinea、 H. stellata 種群與 Halieutaea n. sp.在合併基因樹中形成單系 群（圖十六），三類群物種的舌齒同為水滴狀齒落（何， 2010；何，私人通信）。

而 H. fumosa 種群物種的舌齒為卵圓形齒落，H. indica 種群物種的舌齒為斧頭狀齒 落 (何，2010)，兩種群在 COI 基因樹中亦皆為單系群（圖十(c)）。Halieutaea 屬 物種舌齒特徵之演化方向為後續可以探討的問題。

其次，本研究發現 H. coccinea 種群中雖然可以腹部棘結的特徵歸納出三個類 群：H. cf. coccinea、Halieutaea sp. 2 (tubercle)、Halieutaea sp. 2 (smooth)，不過它 們彼此間的基因差異很小。從此結果推測此特徵差異只是同種的三個形態，此物種腹部棘結的大小，可能是受到生態因素（如海底質成分）的影響，而非物種演 化的結果，回顧何 (2010) 所描述同屬不同種的 H. indica 標本，腹部也有類似的 種內變異出現。另一方面，本研究採集的 H. coccinea 種群標本與 GenBank 資料庫 內南非的 H. coccinea 序列 (GU804994) 有些基因差異（COI 序列間 pairwise distance 值為 0.009 - 0.016），因此這些標本是否為物種 H. coccinea 還有待釐清。

最後，本研究也發現 H. stellata 標本內，出現胸鰭白緣及黑緣兩種形態，但它們彼 此間的基因序列差異亦很小（COI 序列間 pairwise distance 最高值 0.004），推測可 能也是生態因素（如海底質成分）造成它們的變異。