全國中小學科展

動物學

Social child labor?-Preliminary study of non-cocooning silk from larvae of Gray-Black Spiny ant, Polyrhachis dives(Hymenoptera Formicidae)

大部分會吐絲的昆蟲都是幼蟲時期為了結繭化蛹而從絲腺分泌絲,僅少數昆蟲利用幼蟲吐絲作為巢材,例如織工蟻。並非所有的螞蟻幼蟲都會吐絲,而像黑棘蟻工蟻調控幼蟲吐絲形成巢室內壁則非常罕見。本研究即探討黑棘蟻工蟻對非結繭蟻絲之行為調控,並分析蟻絲成份,比較蟻絲與其他有絲昆蟲的異同。結果顯示,無論從物理、化學或生理學的證據來說,黑棘蟻非結繭蟻絲都呈現特殊的適合性,用以維護蟻巢內環境的穩定。本研究為首次發表黑棘蟻幼蟲非結繭蟻絲的游離胺基酸之報告,富含丙胺酸和甘胺酸的蟻絲蛋白,是否繼蠶蜂之後可為人類所用,則有待更進一步的研究。

台灣藍鵲的習性與領域行為之研究

近年來都會區常有臺灣藍鵲出沒,讓習於都市文明的現代人不知如何應對。本研究目的在了解臺灣藍鵲的習性、合作生殖行為、領域行為,進而探討引發臺灣藍鵲威嚇、攻擊行為的因素。從民國106年2月起至111年9月止,在住家庭院前和社區進行有系統的生態習性觀察 ,透過拍照、錄影,最後實驗出顏色、距離、聲音是否影響臺灣藍鵲領域行為。結果發現:繁殖期是從三月上旬開始,七月上旬結束。當發現牠們開始築巢時,不要靠近或干擾,因為臺灣藍鵲有領域行為,要距離臺灣藍鵲至少54.4公尺以上,遠離鳥巢7.1公尺範圍以外,也要避免穿紅色衣服或桃紅色衣服在鳥巢樹下走動,才不會引起臺灣藍鵲出現威嚇行為。不要讓聲音超過 97 ±2(mean S.D.)分貝以上,那是臺灣藍鵲無法忍受的噪音範圍。所以,與臺灣藍鵲就地保育與共存,讓人們認識、理解牠,是減少衝突的關鍵。

內皮素對稻田魚(Oryzias latipes)胚胎適應酸環境之調節

哺乳類的內皮素(endothelin-1 ; EDN1)與其受體endothelin receptor B己知可共同參與腎臟排酸功能之調節,在魚類的表現上,亦有研究指出EDN1會影響到斑馬魚的排酸。本研究中以廣鹽性魚種稻田魚(Oryzias latipes)仔魚為實驗對象,經6小時以上時間酸處理後其體表排酸量皆顯著增強,且經6小時酸處理後,仔魚rhcg1及內皮素受體EDNRA2的基因表現量也顯著增加,並發現當弱化(knockdown)仔魚的endothelin-1基因後,其體表排酸量顯著下降,證實endothelin-1對仔魚排酸作用有直接的影響。而當仔魚endothelin-1的基因表現被抑制後,其離子細胞密度以及離子通道蛋白基因表現不受影響,推測內皮素並非以增加離子細胞的方式影響排酸,而是藉由轉譯後調控途徑,使其排酸功能增強。另外本研究中再將6小時及7天酸處理實驗結果比對後,推測當稻田魚仔魚面臨短期或長期酸環境刺激時,內皮素調節機制亦略有不同。

TEP1基因對埃及斑蚊(AEDES AEGYPTI)生殖能力影響之探討

登革熱為全世界最重要的節肢動物傳染疾病之一,其造成全世界每年約五千萬個病例且WHO估計全世界超過兩億人口暴露在感染登革熱的危險之下。而近年來台灣每年皆有超過1500例的登革熱病例。雖然國際間許多實驗團隊致力於開發登革熱疫苗以及抗登革熱藥物,但是都未能有突破性的結果。因此,積極的尋找替代性病媒蚊控制策略,將是控制登革熱的一線曙光。本計畫主要是探討埃及斑蚊之生殖調控分子機制,並希望透過抑制其生殖能力以達到降低病媒蚊族群的效果,藉此達到控制登革熱傳播的目的。本計畫利用RNA干擾(RNAi)的技術,將標的基因之表現抑制,再測量埃及斑蚊之產卵能力。實驗結果顯示,埃及斑蚊含脂硫蛋白之表現被抑制後,會明顯抑制其產卵能力。未來將進一步研究該蛋白質調控埃及斑蚊卵黃生成之詳細分子機制。本研究結果,有助於我們對病媒蚊之生殖調控分子機制更深入之瞭解,並且對於未來建立新的登革熱防治策略從事病媒防治工作有相當大的幫助。

新種三尾扁蟲光行為與共生藻的互利共生

三尾扁蟲(Convolutriloba)至今尚無野生棲地的觀察記錄,本研究自水族缸裡採集的扁蟲經外型描述、無性生殖以及DNA親緣關係等比對結果,證明是台灣特有的新種。本研究首次於墾丁外海發現野生三尾扁蟲棲地,其多棲息於礁石洞口,與水族缸內散布情形大有不同,因此我們設計模擬棲地使其在黑暗與光照交替的環境下生存,確認扁蟲的自然分布乃是光避性(photophobia)與光聚性(photoaccumulation)彼此調節的結果。Shannon曾指出三尾扁蟲具有光避性與光聚性,卻未探討其原因。比較扁蟲以及其體內共生藻(Zoochlorellae)在不同色光下的生理現象,共生藻紅光下光反應效率高,而扁蟲在紅光下不具光避性;其他色光下共生藻光反應效率低,則扁蟲有明顯光避性。此項發現正說明了為何扁蟲會有光避性與光聚性行為,以及扁蟲野生棲息地位於礁石洞口的原因。

泌乳素(Prolactin)對斑馬魚鈣離子平衡的影響

鈣離子在人類生理及代謝功能扮演著重要角色,已知泌乳素對哺乳類鈣離子吸收頗為重要。但在魚類生理上則缺乏這方面的研究。本實驗以斑馬魚為模式生物,探討泌乳素如何參與斑馬魚鈣離子的調控。實驗結果發現斑馬魚胚胎適應於不同鈣離子濃度中,泌乳素及其受體無明顯變化。然而將泌乳素基因弱化時,除鈣離子含量顯著下降外,鈉離子及氯離子含量亦顯著下降; 另外,泌乳素基因弱化會造成斑馬魚鈣離子通道、維生素D受體顯著上升,而降鈣素則顯著下降; 而鈣吸收細胞在發現泌乳素基因弱化後,細胞數量亦顯著下降。本研究結果可得知,泌乳素對鈣離子吸收具有相當程度的重要性,可能機制為泌乳素在上游端藉由調節其他賀爾蒙來影響鈣離子吸收。

The critical role of the first discovered detached pharynges during the successful predation of Penghu Oyster Leech

澎湖牡蠣養殖受扁形動物危害嚴重但缺乏相關研究。本研究首次採集活體澎湖蚵蛭Stylochus ( Imogine ) orientalis splendida Bock, 1913進行捕食行為研究。觀察澎湖蚵蛭捕食過程分為攻擊期、捕食期和消化期,並首次報導攻擊期中發現新型的離體咽。離體咽具負趨光性( P <0.01 ** )能朝向牡蠣殼內暗處移動,使其開閉殼頻率與死亡率增加。離體咽也顯著影響文蛤死亡率 ( P <0.01** ),20條以上離體咽即可導致文蛤死亡率 60% 以上,造成文蛤外套膜萎縮,且與數量呈高度正相關 ( R2 = 0.964 ),外套膜切片顯示離體咽可導致外套膜肌肉變細且形成許多空洞。經離體咽均質和硫酸銨沉澱法萃取蛋白質後,通過SDS蛋白質電泳比較澎湖蚵蛭離體咽、咽、與其他部位的粗萃物,分離出目標蛋白質,以MALDI-TOF質譜儀分析分子量約為10 kDa。證據顯示離體咽是蚵蛭成功捕食牡蠣的重要關鍵,亦是海洋扁蟲從未被報導過的新行為。

驚爆「膠」點-虎紋三角渦蟲黏液分析及功能推測Mucus analysis and functional speculation of Girardia tigrina

本研究進行虎紋三角渦蟲 (Girardia tigrina) 黏液分析及功能推測。利用Bradford法得知渦蟲捕食白線斑蚊幼蟲時不會分泌大量黏液;以銀染染色SDS-PAGE,並以ImageJ與Excel分析,發現渦蟲捕食蚊幼蟲前後黏液中蛋白質單體濃度無顯著增加 ( p > 0.05)。進一步以API ZYM得知渦蟲捕食蚊幼蟲時黏液中含至少8種酵素,包含磷酸水解酶、脂肪酶、蛋白酶、醣水解酶,能協助於體外行化學消化;以酵素活性染檢測,則發現渦蟲捕食蚊幼蟲時黏液中α型醣水解酶分子量位置位於25-37 kDa。未來將持續針對渦蟲捕食蚊幼蟲時黏液中酵素進行分析,如確認渦蟲捕食蚊幼蟲時黏液中蛋白酶、脂肪酶及幾丁質酶分子量位置;探討渦蟲捕食蚊幼蟲時黏液中磷酸水解酶及α型醣水解酶功能等等。

熱休克蛋白Hspb7基因表現調控之探討

小分子熱休克蛋白 B7 (HSPB7,Heat shock protein B7),又稱心血管熱休克蛋白 (cvHsp)。HSPB7表現於心肌細胞當中也表現在骨骼肌當中。我們可以從再生的肌肉細胞中看到熱休克蛋白B7大量的表現,可見其對於損傷的肌肉細胞至關重要。此外,Mef2a (Myocyte-specific enhancer factor 2A) 被發現對於Hspb7基因表現有所影響且、屬於AP-1 (Activated Protein 1) 家族的c-Jun (Jun proto-oncogene) 和Fra-2 (Fos-related antigen 2) 被發現影響了肌肉發育和參與了骨骼肌衛星細胞群的調控。 本實驗在HEK-293T細胞當中將克隆出的Mef2a、c-Jun、Fra-2與Hspb7上游不同長度且帶有螢火蟲螢光素基因之啟動子進行轉染實驗,並藉由螢光素酶檢測法觀察彼此調控關係。本研究發現,c-Jun、Fra-2對於Hspb7基因表現有抑制的成效而Mef2a有增加基因表現的成效。

The influence of lanscape on nest preferences and behavior of twig nesting Hymenoptera

The occurrence and behavior of insects is significantly affected by the environment they live in. In this thesis, I dealt with the influence of structure of landscape on nesting preferences of Hymenoptera. For this comparison I had chosen to work with twig-nesting Hymenoptera, for which I have placed artificial nest opportunities into four biotopes – heath, edge of a heath, country lanes between fields and field. The studied location is located south of Znojmo near Podyjí national park. Particularly, I have focused on small carpenter bees of genus Ceratina. My results show that there is a big difference in the species distribution between the habitates of field and heath. The habitats of edge of a heath and country lanes make up a gradient between these two biotopes. The ecosystem of fields was preferred by a sphecid wasp Pemphredon lethifer and Ceratina cyanea. On the other hand, the ecosystem of heath was preferred by Ceratina chalybea, Ceratina nigrolabiata and megachille bee Hoplitis tridentata. I had also found out that in species that are more abundant on heaths, there is higher mortality of offsprings. Heaths were a place of the highest competition between species, as a result of which species with a lower body weight (Ceratina nigrolabiata) have been pushed into narrower twigs by larger species (Ceratina chalybea). I recorded a high number of nests in biparental bee Ceratina nigrolabiata, which were guarded only by mother in fields and country lane habitats. This may indicate that Ceratina nigrolabiata is only facultatively biparental, not strictly biparental as was considered until now.