保護植物健康的益生菌 – 蕈狀芽孢桿菌
- 分類 : 活動花絮
- 日期 : 2021-05-26
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稿源：2021-05-15/臺灣研究亮點/黃振文
聯合國大會宣佈2020年為國際植物健康年(International Year of Plant Health)，其宗旨在提高全球對保護植物健康如何有助於消除饑餓、減少貧富差距及促進經濟發展的認識，因此維護農業生態環境的和諧與提升高品質的農產品，是現今農業技術發展的方向。國立中興大學植物病理學系黃振文教授的團隊戮力於農業廢棄物再生加值、農用微生物開發及微生物抗病蛋白三項領域研究，已開發出多種生物防治產品，為臺灣農業的永續發展樹立新典範。他們的研究團隊自農作物根系分離獲得之蕈狀芽孢桿菌菌株(Bacillus mycoides)，經過研究室、溫室及田間測試後，成功開發的生物製劑產品具有促進農作物之生長發育外，尚且可誘導多種農作物抗拒病蟲害的感染與危害。同時也證實該菌株對於作物的相關保健機理。該產品可有效降低農田過量施用化學肥料與農藥，避免重金屬與農藥污染環境，並可有效活化土壤生命力，創造農業的永續發展。
聯合國大會宣佈2020年為國際植物健康年(International Year of Plant Health)，該倡議宗旨為提高大眾對植物健康在全球重要問題中扮演之角色，如聯合國農糧組織提及，世界重要之農作物每年產量因植物病蟲害所造成的產量損失高達40%；更甚者，農業慣行栽培常過量施用化學藥劑而造成環境的破壞，因此發展環境友善的植物保健技術是一種重要的解決對策。
近年來，創新永續的農業栽培模式漸漸被發展出來，其中利用有益微生物解決農業栽培上的困境已經有多項相關研究，該些微生物包括：枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)、蕈狀芽孢桿菌 (Bacillus mycoides)、螢光假單孢菌(Pseudomonas fluorescens)、乳酸菌(Lactic acid bacteria)、鏈黴菌屬(Streptomyces spp.)、木黴菌屬(Trichoderma spp.)、黏帚黴菌屬(Gliocladium spp.)及繡球孢子屬(Glomus spp.)等。黃教授研究團隊從農作物根系分離獲得的蕈狀芽孢桿菌菌株(Bacillus mycoides, BM)，經過研究室、溫室及田間的測試所研發的生物製劑產品，證實具有促進作物生長及防治作物病害的功效。蕈狀芽孢桿菌的菌落生長有別於一般的細菌，其在培養基上呈現如同真菌般的生長，菌落型態因特定基因調控而由內向外呈螺旋狀生長(圖一)。
蕈狀芽孢桿菌為一類植物根圈促生細菌(Plant growth-promoting rhizobacteria, PGPR)，其常於植物根部組織及土壤中繁殖與存活，具有促進植物生長之功效；黃教授團隊所分離之蕈狀芽孢桿菌已證實可促進農作物(番茄、萵苣、油菜、甘藍及菜豆等)的生長發育，同時可誘導農作物對病蟲害的抗性。此外，搭配不同培養配方的蕈狀芽孢桿菌產品也可以促進甘藍、胡瓜、長豇豆、蘿蔔、萵苣、番茄及水稻等作物的生長(圖二)，同時該產品還能有效控制番茄萎凋病、胡瓜猝倒病、胡瓜與番茄白粉病、草莓灰黴病、甘藍根瘤病、稻熱病、蔥銹病及草莓葉蟎等病蟲害。
除應用方面的研究外，黃教授的團隊也專注在蕈狀芽孢桿菌產品促進作物生長與防治病害的主要機轉，他們的研究發現蕈狀芽孢桿菌具備以下三個特性：
1.可纏聚於作物根系與植體內部，誘導農作物產生抗病反應；
2.可分泌植物生長激素(IAA)，促進作物根系發展；
3.可釋放二硫二甲基與生物表面素異構物，破壞植物病原菌的細胞膜。
蕈狀芽孢桿菌可研製成生物肥料與生物農藥等生物製劑產品，可用於培育多種農作物的健康種苗與防治蘭花黃葉病、草莓萎凋病、番茄白粉病、胡瓜猝倒病及水稻病害等。
蕈狀芽孢桿菌製劑產品所追求的主要目標，是為了維護農業生態環境的和諧與生產高品質安全的農產品，藉以確保食品安全。本產品不但可提供農作物生育的營養肥份外，尚可誘導農作物產生抗病性，有效降低農田過量施用化學肥料與農藥，避免重金屬與農藥污染環境，有效活化土壤生命力，創造農業的永續發展。
蕈狀芽孢桿菌的形態與其保護作物健康的功效
圖一：蕈狀芽孢桿菌的形態
圖二：A. 蕈狀芽孢桿菌培育蔬菜健康種苗促進幼苗發育（左上至左下：甘藍、長豇豆、油菜、萵苣及番茄；左二：對照組、右二：蕈狀芽孢桿菌處理組）。B. 蕈狀芽孢桿菌促進草莓植株根系發育茂盛。C. 蕈狀芽孢桿菌培育金線連植株促進生長勢強壯。D. 蕈狀芽孢桿菌培育蝴蝶蘭植株有效防治黃葉病。B、C、D中，CK為對照組、BM為蕈狀芽孢桿菌處理組。