台灣高山地區蜘蛛之絲基因多樣性研究

摘要

高山為台灣十分特殊的生態系,此生態系的生存環境相對而言也較為嚴酷;劇烈的溫度變化,稀薄的空氣,經常性的強風和強烈的紫外線照射等形成較短暫的生物可活動,考驗著生物生存適應的能力,這樣的環境是探討生物演化的良好場所。蜘蛛利用各種絲蛋白所組成,具有優於大部分人造纖維之強度及彈性,極適合做為紡織及生物醫學方面的材料。蜘蛛絲的基因組成及物理特性和高山生態環境間之關聯為何,是非常值得探討的問題。本研究之目的之ㄧ為利用系統化及定量之採集法調查台灣高山及低海拔地區蜘蛛相,並依不同的主要棲地類型,比較蜘蛛族群結構之差異,探討其與不同地區支特殊氣候因子的關係。目的之二為藉比較台灣高山及低海拔地區之蜘蛛絲基因,探討高山地區之特殊氣候因子及地理阻隔模式如何影響絲基因之演化,並藉蜘蛛絲特性之分析比較嘗試了解不同高山地區蜘蛛絲基因之組成與結構和高山生態環境間之關聯為何。我們分別在 1000 公尺以下之蓮華池、1500–2000 公尺之南投縣人倫林道、2000–2500 公尺之瑞岩溪野生動物重要棲息地、2500–3000 公尺之鳶峰以及3000 公尺以上之合歡山各設立 12 個 10 m × 10 m 採集樣區,在計劃執行期間已完成三次之採集,並已完成第一季標本鑑定與資料分析。初步結果顯示無論是物種豐富度及平均度皆以中低高拔之闊葉林為最高,中高海拔之針闊葉混合林次之,而以高山箭竹草原最低。中低海拔之闊葉林之各功能群之蜘蛛組成較為平均,以結網性蜘蛛為主要物種,而海拔高度愈高,非結網性蜘蛛之比例也隨著提高。在 3000 公尺以上的環境中結網性蜘蛛雖然不多,但卻有草蜘及金蜘科種類分布於其中。未來將繼續完成第四季資料之採集分析,並開始針對上述高海拔蜘蛛種類其絲之基因組成及物理特性加以探討。

(1)台灣高海拔及低海拔地區蜘蛛相調查及曳絲收集。(2)台灣高海拔及低海拔地區蜘蛛絲物性分析。(3)台灣高海拔及低海拔地區蜘蛛絲曳絲基因序列之進一步增幅及定序。(4)不同環境干擾地區,蜘蛛絲基因組成、結構與環境因子關聯性之探討。蜘蛛絲無論在生物醫藥或者工業界都有極大之應用潛力,各主要工業國家都不遺餘力探討其基因組成與表現特性之關係。以往之蜘蛛絲生物學研究皆由歐美團隊利用特定物種進行;能在台灣各高山地區生存之蜘蛛極有可能擁有具特殊表現特性之絲基因,而成為國家重要的資源。本計劃利用具特殊行為生態特性之台灣種類,有機會發現比現有材料更優良之生物高分子,並能瞭解造成這些特殊物理特性之分子構造為何。本研究若能順利完成,不僅能建立台灣高山及低海拔地區之蜘蛛多樣性保育基礎資料;充實高山地區生物之基因多樣性資料庫;亦可能發現極具應用價值之基因資源。

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更新:Jan-24-2014 11:34:24 (Taiwan, GMT+08:00).