中华民国第49届中小学科学展览会作品说明书41251

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1、中華民國第49屆中小學科學展覽會作品說明書高中組生物（生命科學）科第一名最佳創意獎040713滿江紅複合群之分類研究學校名稱：國立臺灣師範大學附屬高級中學作者：指導老師：高二廖文偉黃淑芬高二盧玠民關鍵詞：滿江紅、日本滿江紅、分類滿江紅複合群之分類研究摘要採集滿江紅複合群，從外觀形態觀察、葉片與根長測量和DNA序列比對，將所採集的三型滿江紅做分類。其中三角形和橢圓形滿江紅在數種外觀形態上部分相似、部分不同，而經過trnG1F-trnR22R、rps5-trnSR、trnL-trnF三段葉綠體DNA序列比對後，確認此兩型滿江紅為同種，皆屬滿

2、江紅(Azollapinnata)。而日本滿江紅不僅在數種外觀型態上與滿江紅有明顯差異，其三段DNA序列分析更有約20%的變異，因此證明兩者為不同種。最後將實驗中的序列貼至網路上比對，發現日本滿江紅(Azollajaponica)與Azollamexicana相似度達100%，並與美洲種的四種滿江紅也有94%以上的相似度。參考日本、美洲種滿江紅相關書籍與圖鑑，及親緣關係鑑定的論文後，推論日本滿江紅的親緣關係與美洲種滿江紅較相近，極有可能是由美洲傳至日本的外來種。壹、研究動機我們在校園的生態池中看到數種不同型態的滿江紅，有綠色的也有紅褐色

3、的，有三角形的也有橢圓形的，這讓我們對這小小生物產生好奇。於是上網搜尋有關滿江紅的資料，農改會期刊上寫著台灣僅有滿江紅(Azollapinnata)一種，而關渡自然公園網站則說台灣有滿江紅和日本滿江紅兩種。除此之外，其餘大多都寫著葉片呈現三角形的是滿江紅(Azollapinnata)，而橢圓形的則屬於日本滿江紅(Azollajaponica)。由於網路上的資訊眾說紛紜，所以我們查閱滿江紅的相關書籍，其中臺灣水生植物圖誌（楊遠波等，2001）裡面對於滿江紅(Azollapinnata)的構造有詳細的敘述，但日本滿江紅(Azollajapo

4、nica)僅簡單提及，並未寫出完整資訊，且不確定台灣是否真的有日本滿江紅。在台灣水生植物圖鑑（李松柏，2007）關於滿江紅屬的介紹中，葉片形狀呈現三角形和橢圓形的都屬於滿江紅(Azollapinnata)；而日本滿江紅(Azollajaponica)的葉片形狀則是鹿角狀，小葉排列如覆瓦狀重疊。然而蕨類圖鑑（郭城孟，2001）中僅介紹Azollapinnata，但我們懷疑書中引用的一張照片可能誤用了Azollajaponica。這讓我們產生疑惑：網路與台灣水生植物圖鑑中所寫的三角形和橢圓形究竟是前者為滿江紅，後者為日本滿江紅？或是兩者其實

5、是同種？另外，既然這兩者的外觀有明顯的差異，台灣水生植物圖鑑卻認定兩者皆屬滿江紅(Azollapinnata)；而葉片外觀與此兩者不同，呈鹿角狀的卻是日本滿江紅(Azollajaponica)。我們不禁納悶，同樣具有差異極大的外觀型態，三角形與橢圓形的滿江紅是同種(Azollapinnata)，而鹿角狀的滿江紅難道不會是外觀型態不同的同一種滿江紅？而且在2007年關於滿江紅屬內物種的親緣關係之研究報告（JordanS.Metzgaretc.2007）中，並未提及日本滿江紅。因此本研究想藉由外觀型態和分子上的比較來確認這三型滿江紅的分類關

6、係。1貳、研究目的以所採集的滿江紅複合群進行分類，由外觀型態與分子上的比較，辨別複合群的相異程度，以確定其種類。參、研究設備及器材1.塑膠水槽8.蓋玻片2.培養皿9.解剖顯微鏡3.鑷子10.複式顯微鏡4.相機11.電子顯微鏡5.刀片12.離心機6.電子游標尺13.PCR設備7.載玻片肆、研究過程或方法一一一一、、、實驗流程圖、實驗流程圖肉眼觀察與解剖顯微鏡觀察比較電子顯微鏡觀察比較採樣葉切片觀察葉長寬比測量與根長度測量兩者互相比對DNA序列比較與國外研究結果比對二二二、、、採樣、採樣依照台灣水生植物圖鑑的分類，我們採用的三角形和橢圓形滿

7、江紅是由台北植物園的培養區內取得，日本滿江紅(Azollajaponica)則另外由相關單位取得，先以外觀型態區分為三型：（一）葉片形狀呈現三角形，葉片為綠色，以下以「Pt」表示之。（二）葉片形狀呈現橢圓形，葉片主要為綠色，近根部處略帶有紅褐色，以下以「Pc」表示之。（三）葉片形狀呈鹿角狀，葉片排列如覆瓦狀重疊，根毛幾乎看不到，屬於日本滿江紅(Azollajaponica)，以下以「J」表示之。2三三三、三、、、外觀觀察與測量外觀觀察與測量（一）肉眼觀察1.葉：將植株從水中夾起，放置在培養皿上，培養皿下墊上白色的紙可較清楚觀察其葉片。2

8、.根：用鑷子將植株夾起放入加水的試管中，觀察其根系差異、根毛有無和根的長度等有關根的生長情形。（二）顯微鏡觀察本實驗使用解剖顯微鏡、複式顯微鏡和電子顯微鏡觀察不同型滿江紅的葉表面、葉切片與根系，並進一步比對