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生命條碼運用在牡蠣物種鑑定之技術開發

水產試驗所 蕭聖代‧梁宏彥‧莊世昌

  牡蠣為世界產量最大的水產貝類,屬於軟體動物門雙殼綱牡蠣科,廣泛分布於世界沿岸海域。牡蠣的味道鮮美且營養價值極高,素有「海中的牛奶」之稱,由於口感滑嫩而深受老饕喜愛。台灣屬於熱帶及亞熱帶氣候,水溫暖和適合牡蠣生長,終年皆可採苗。主要採苗可分 2 個時期:一為 7 、 8 、 9 月間採苗稱為「秋苗」, 10 月至隔年 2 月間稱「春苗」,而收獲大多集中在 7 至 9 月和 11 至 12 月, 年產量可達 2,800 公噸,產值約為新台幣 32 億元。

  牡蠣為廣鹽性貝類,對海水鹽度適應極寬,無論是河口潮間帶、紅樹林、沿岸礁石、消波塊或是碼頭邊等環境均能大量生長繁殖。由於牡蠣的外殼易因生長環境的不同而有所改變,殼的型態變化極大,因此若只依靠殼的外部型態特徵很難鑑別種類,再加上牡蠣的軟體組織可提供分類依據的特徵也很少,造成牡蠣研究學者相當大的困擾。

  生命條碼( Barcode of Life )意即利用一小段的 DNA 序列來辨識物種的種類。 DNA 是由 A 、 T 、 C 、 G 四種去氧核糖核苷酸按照互補原理形成的雙螺旋鏈狀結構,由於 DNA 記錄著生物的遺傳特徵,不同物種之間的 DNA 序列皆有其不同的編排順序,就像是身分證字號一樣代表著獨立的個體,故而可利用 DNA 序列資料作為物種的鑑定,目前科學界是利用細胞內粒線體基因的 cytochrome c oxidase I ( COI ) DNA 序列來辨識物種。加拿大果爾夫大學 Hebert 教授於 2003 年便極力推動生命條碼的發展, 其目的是將 DNA 序列 視為條碼辨識 (barcoding) 應用於全世界生物 , 提供類似圖書出版的 ISBN 全球通用碼,讓每個物種都有獨特的「身分證」, 使它成為一件準確和可靠的工具,運用於物種分類,例如協助鑑別過去因形態相近而難以判定的物種,甚至不再侷限於生物完整的個體,可由其卵、種子、幼生或者一小塊組織,都能正確鑑別出其所屬為何。 DNA 條碼鑑定的技術,亦能廣泛地應用於諸如國境的進出口生物管控、食物安全、害蟲管理以及環境的監測等等。

  台灣目前已記載牡蠣共有 6 屬 18 種(巫, 1990 )。但由於牡蠣的外殼差異極大,無法成為穩定的特徵形質,因此適合以分子生物技術來協助物種鑑定及分類。如余( 2002 )利用粒線體的 COI 序列作 PCR RFLP 分析,結果發現台灣養殖的牡蠣與葡萄牙牡蠣(Crassostrea angulata )關係較為接近,但過去其一直被認為是太平洋牡蠣(C. gigas )。這也點出傳統的形態分類確實存在許多盲點,若能搭配分子生物技術於物種的分類上,將有相輔相成之效。

  有鑑於此,水產試驗所開始利用粒線體中的 COI 序列建立台灣產牡蠣之 DNA 資料庫,藉以做為日後物種比對的標準,亦可協助海關或是民眾進行物種鑑定。目前已初步完成台灣本島野生及養殖牡蠣之 DNA 序列資料,建置結果如下:

  台灣沿岸所採集的野生及養殖牡蠣主要分為 2 屬,分別為Crassostrea Saccostrea 。經過 DNA 序列比對,台灣養殖牡蠣均為葡萄牙牡蠣C. angulata ,並尚未發現太平洋牡蠣 C. gigas 。由 Neighbor-Joining method 分析中可發現C. angulata C. gigas 的親緣關係非常接近。而在台灣所採集到Crassostrea 屬只有單純一種,即葡萄牙牡蠣。此項實驗結果證實在台灣不論養殖或野生的牡蠣皆無太平洋牡蠣,目前在台灣的物種調查報告中的貝類名錄所記錄的C. gigas ,應訂正為C. angulata

  從採集到的 150 個牡蠣樣本中,除了Crassostrea 屬中的C. angulata 外,其餘種類皆屬於Saccostrea 屬,即俗稱的岩蚵或石蚵。目前發現台灣至少有 6 種牡蠣是屬於Saccostrea ,顯示台灣產牡蠣中Saccostrea 屬的物種多樣性高於Crassostrea 屬。 另外,常見於台灣海邊岩石上的黑齒牡蠣,經由 美國全國生物技術信息中心( NCBI ) 內的黑齒牡蠣S. mordax 之序列做比較,卻發現兩者有明顯差異,故而台灣產之黑齒牡蠣之種名可能為鑑定錯誤,未來將結合傳統形態學研究,針對Saccostrea 屬做更進一步的釐清。

  由於分子生物學領域的研究發展迅速,使得運用分子生物技術進行物種的鑑識,更為簡易而有效,然而其亦須配合相關物種形態資料庫的建立,方能提供有效的物種鑑識比對基準。因此,除了找出可供物種辨識的遺傳物質標幟外,最好也能配合原始標本的保存,將相同樣本來源的外部形態、比較解剖等資料一起建立,作為比對上的參考。目前台灣的牡蠣物種序列資料庫已在建立中,而牡蠣形態的資料比對仍待著手進行。希望在不久的將來,傳統形態研究搭配 DNA 序列資料建立台灣產牡蠣正確的分類系統,闡明種屬間的親緣演化關係,對於牡蠣的繁養殖研究及保種、育種等都將有重大的幫助。

圖1 岸邊岩石上常見的黑齒牡蠣

 

圖 1 岸邊岩石上常見的黑齒牡蠣。

圖2 台灣的養殖牡蠣皆為葡萄牙牡蠣C. angulata

圖 2 台灣的養殖牡蠣皆為葡萄牙牡蠣 C. angulata

圖3 執行牡蠣調查時的採集情形

圖 3 執行牡蠣調查時的採集情形。

圖4 利用軟體進行DNA序列資料的整理及分析

圖 4 利用軟體進行 DNA 序列資料的整理及分析。

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