Formulation of a Microbial Protein Product for Control of Soilborne Vegetable Diseases

研製低毒性、殘效短且低環境污染的生物性農藥，作為作物病害綜合管理的一種重要策略，是世界各國努力的工作目標。近年來，科學家們發現植物遭受微生物攻擊，會出現一系列誘導抗病的防禦反應現象，例如植體產生活性氧，出現過敏性反應，合成與累積病程相關抗性蛋白及植物防禦素等。這些誘導抗病因子大多具有廣效性與系統性的特色，可用於防治多種作物病害。因此，嘗試利用微生物蛋白研製植物保護製劑，是目前生物防治的新方向，頗值得吾輩深入探討。本計畫的主要目的在於(1)篩選具有促進作物生長與防病功效的植物病原真菌激活蛋白，進而鑑定該激活蛋白的種類、分子大小與功能分析；(2)研製具防病的微生物蛋白製劑，評估其在網室與田間施用方法與次數、防病功效及影響因子；(3)探討微生物蛋白製劑防治蔬菜病害的原理和儲架壽命。The long-term use of chemical pesticides has not only created problems of theincreased contamination of the environment and fungicide-resistant plant pathogens,but also has concerns of adverse effects on mammalian. Biological control hasemerged as one of the most promising alternatives to chemicals because it mostlyexploits natural cycles with reduced environmental impact. Plant have evolveddiverse defense mechanisms to protect themselves against potential fungalpathogens, including hypersensitive cell death, phytoalexin biosynthesis, expressionof pathogenesis-related proteins, the oxidative burst, and local cell wallreinforcement. Induction of these defense responses requires recognition by themicroorganism-derived signals, collectively referred to as elicitors. Therefore, we tryto develop the microbial protein formulation for biocontrol of plant pathogens and usethe product as an alternative or complementary strategy for management ofvegetable diseases in organic farming or other sustainable agriculture system. Theobjectives of this research project are to (1) identify the efficacies and characteristicsof activator proteins extracted from plant fungal pathogens on suppressing soilbornevegetable diseases, (2) formulate a microbial protein product and study efficaciesand methods of applying the product for control of vegetable diseases undergreenhouse and field conditions, (3) understand the mechanism of the product forcontrolling vegetable disease and study its shelf life under different conditions

Studies on the biological characteristics of curciferous black spot pathogens, alternaria brassiciola and A. brassicae

本省十字花科蔬菜黑斑病主要是由 Alrnaria brassicicola （ Schw. ） Wiltshire 與 A.rassicae （ Berk. ） Sacc. 等兩菌所引起， 其中以 A.rassicicola 的出現率最高。A. brassicicola 的分生孢子具縱橫隔膜，暗褐色 ，有或無口喙，長串鏈生，大小為 7.7-46.3 x 7.7-19.3/nm；A. brassicae 的分 生胞子亦具縱橫隔膜，淡褐色，有 15.4-115.5/nm 長的口喙， 單生或短鍵生，大 小為 77.0-231.2 x 15.4-30.8/nm。這兩種病原菌具有相同的寄主範圍，除為害花 芥藍、蘿蔔、芥菜、油菜、甘藍、包心白菜與青江白菜等十字花科蔬菜外，亦可為 害細葉碎米薺。比較兩菌菌株間的致病毒力，發現 A. brssicicola 菌株間的致病 毒力差異顯著， 而 A. brassicae 菌株間則差異不明顯。 大部分的 A. brassicicola 先形成附著器， 再行侵入寄主，惟 A. brassicae 主要是經由氣孔 侵入。在芥藍罹病田的病株殘體、表土和雜草上，可偵測到十字花科蔬菜黑斑病菌 （ Aernaria braxxicicola ）的存活， 其中以存活在芥藍病株殘體的菌量密度最 高。 將 A.brassiae 和 A.brssicicola 的孢子懸浮液分別噴佈在五種雜草上，發 現兩菌在野莧和水丁香和牛筋草的存活數量隨時間的增長而下降，其中以水丁香最 不利本菌存活; 惟接種 A.brassicicola 在細葉碎米薺與山芥菜兩個月時，菌量有 明顯增加的現象。將感染兩菌病葉及裸生分生孢子，分別混入五種不同土壤中，發 現兩菌在病葉之菌體的存活百分率高於其裸生的分生孢子，且溪湖的土壤最有利於 兩菌的存活。此外，調查本省各地採收的 36 批十字花科蔬菜種子，證明種子上有 黑斑病菌存活， 其中有十八批攜帶 A.brassicicola 及二批攜帶 A.brassicase。 各批種子中， 攜帶這兩種菌的百分率分別介於 0-63 ％之間。 在田間， A. brassicae 潛隱感染第二位葉的百分率與第七位葉感染黑斑病的罹病度間呈正相關 。利用傷口接種法及調查各位葉之黑斑病罹病度與葉序間的關係，發現病斑在幼葉 的擴展速率較在老葉緩慢。經由原之光譜儀，紫外光光譜儀和 Microldahl 法分析 比較白花芥藍各位葉的營養元素含量， 顯示各位葉的氮含量與其葉序間的關係是 Y=9.5+0.4X-0.18X （ R=0.72，P<0.0001 ）。 進一步統計分析發現白花芥藍第六 位葉的營養元素含量， 顯示各位葉的氮含量呈負相關 Y=9.7-0.1X （ r=-77， P<0.0001 ）。 在溫室， 比較施用肥料對黑斑病發生的影響， 發現白花芥藍施用 150ppm 之氮肥， 可減輕 A.rassicicola 的為害，但卻使 A.assicae 的為害增加 ； 若施用 100ppm 或 250ppm 磷肥時， 分別可降低 A.brassicicola 或 A. brassicae 為害白花芥藍的罹病度； 至於鉀肥的施用量需高於 200ppm 才可有 效降低兩種菌為害植株的百分率。進一步以水耕栽培法研究，發現白花芥藍缺錳與 鋅元素時，可促進葉片病斑的擴展。顯然，白花芥藍植物體內的營養元素含量可影 響本菌為害葉片的罹病度。 由白花芥藍表分離的微生物經由生葉檢定法研究對 A. brassicicola 的拮抗作用，發現 Bacillus 屬的 BP-11 與 BS-25 兩菌菌株均 可降低 A. brassicicola 為害白花芥藍的病斑數與罹病度。BR-11 與 BS-25 兩菌 株除可抑制黑斑病菌的分子孢子發芽外，還可促使黑斑病菌發芽管腫脹而瓦解。評 估十六種氮素源與十種碳素源影響 BR-11 與 BS-25 拮抗黑斑病菌的效果，發現在 SGB （ suose-lutamic acid broth ）培養二或四天後，就具有防白花芥藍黑斑病 的效果。此外，在網室內試驗，發現現 BR-11 與 BS-25 兩拮抗菌在黑斑病菌為害 白花芥藍之前施用，才能有效防治病害的發生。 （關鍵字：十字花科蔬菜黑斑病，分生孢子形態，寄主範圍，白花芥藍，雜草，種 媒病原，存活，潛隱感染，氮元素，蔗糖酸培養液，Bacillus sp. ） #9305465 #930546