保護植物健康的微生物

 
2018/07/18 黃姿碧 | 中興大學植物病理學系副教授     1,032
 
活動(演講)時間: 2018/04/01
 

近年來益生菌(probiotics)成為熱門話題,這些存在於我們體內,能改善內生微生物相平衡、有益宿主健康的活菌,被發現和許多人類疾病有關,深深影響人體健康。中興大學植物病理學系副教授黃姿碧指出:植物也一樣,在環境中與各種不同微生物交互作用,有的造成病害。有的則可以促進生長,甚至幫助植物增強免疫力、對抗病害。

 

目前已知能保護植物健康的益生菌有很多種,黃姿碧根據其團隊的研究,特別介紹了其中兩種:枯草桿菌(Bacillus subtilis)和蕈狀芽孢桿菌(B. mycoides),並從它們的發現、對作物的益處、商品開發、到田間的試驗成果,做了豐富完整的介紹。

 

枯草桿菌和蕈狀芽孢桿菌

 

枯草桿菌因為存在於製作納豆用的乾稻草上而得名,目前在全世界的植物益生菌上開發得最多;它的特色是能產生「內生孢子」,因此有耐熱、耐乾燥、耐環境壓力的能力。枯草桿菌不僅能防治病害,也能促進植物生長。

 

在病害防治方面,在實驗室中已經證實對番茄青枯病、水稻白葉枯病、柑橘潰瘍病、百香果炭疽病等都有防治效果,原因是枯草桿菌能產生抑菌成份,也能在植物葉片表面群聚、形成生物膜,保護植物免於病原菌的侵染。在促進植物生長方面,效果類似肥料,作物接受了枯草桿菌後,其高度、生長勢、根系等狀態都較佳。

 

蕈狀芽孢桿菌和枯草桿菌為同一屬,研究團隊先找到有潛力防治番茄萎凋病的台灣本土微生物,再篩選出兩個特別有效的菌株,鑑定後都屬於蕈狀芽孢桿菌。

 

進行試驗後證實,蕈狀芽孢桿菌有很好的病害防治效果,可對付番茄萎凋病、番茄白粉病、瓜類露菌病、瓜類碳疽病、甘藍幼苗猝倒病等。它也能促進多種蔬菜作物幼苗的生長,包括油菜、萵苣、番茄、甘藍、菜豆等。

 

蕈狀芽孢桿菌抑制病菌的原理,是由於能產生揮發性物質二硫二甲基,抑制病原菌生長;這種物質也可誘發植物的抗病反應,例如提高幾丁質分解酶和過氧化物酶等酵素的活性。在實驗室中也已證實,蕈狀芽孢桿菌的培養濾液可抑制胡瓜猝倒病原釋放游走孢子;其抑菌成份也會造成病原菌絲變形、並破壞孢子細胞膜。

 

植物保護製劑的產品商業化

 

找到植物的益生菌後,要轉變為可使用的商品,還要經過到許多過程,包括將技術從實驗室移轉給廠商、廠商開發生產流程。同時也要注意品質管制、必須通過菌數檢測的把關、檢測有無污染等。

 

而商品要在市面上販售之前,必須先經過田間試驗,也要通過毒理與環境評估。如要銷售到海外,還必須注意目標國家的登記證取得及相關法規。目前中興大學研發成功的蕈狀芽孢桿菌在台灣與中國均已取得微生物肥料登記證外,在台灣也已通過生物農藥的証照申請。至於在泰國、菲律賓、馬來西亞及越南的代理廠商從去年七月起亦已針對蕈狀芽孢桿菌的製劑產品,協助進行田間效果測試及辦理註冊的相關業務。

 

由中興大學和廠商合作開發出的各種商品,在實際施用於田間時,已經看到良好成效。例如蕈狀芽孢桿菌做爲微生物肥料的產品試驗中,在矮牽牛、萵苣的育苗,東方型百合的栽培,甜瓜的生長,以及番茄、甘藍栽培等,都有明顯效果。

 

在大面積田間試驗中,蕈狀芽孢桿菌產品使水稻台南11號、嘉義縣東石鄉的水稻台梗16號的穗稻熱病發病率降低、產量大為提高;而後者在水稻二期稻作影響嚴重的白葉枯病發病率更從53.6%降為5.7%。目前也已證實,蕈狀芽孢桿菌產品對蝴蝶蘭黃葉病、日本蔥銹病的防治都有良好效果。

 

微生物製劑的優點是取自天然,且同時具有抗病和促進生長等多重功能;和傳統化學農藥相較,不會在環境中累積太多特定物質、影響環境安全。另外微生物製劑的登記所需試驗項目,比起化學製劑的試驗項目是相對單純的。在現今對於農藥用量必須減低的期望下,微生物製劑還有很多開發的空間。【整理|科學人】

 

延伸閱讀

  1. 豐收的科學,《科學人》2017年12月:http://sa.ylib.com/MagArticle.aspx?Unit=featurearticles&id=3901