放线菌的开发与应用.pdf

1陳啟楨菌應用學放線菌的開發與應用陳啟楨菌應用學化學農藥的使用逐增多，在過及重複的使用下，往往造成(1)抗藥性品種的出現，(2)土壤及水源污染，(3)對非標的生物的毒害，(4)低有微生物的存活。因此大家開始尋找可以取代化學農藥及化學肥的物質與方法，以期低對化學農藥及肥的依賴。2陳啟楨菌應用學有機農業的概並非最近才有，有機農業所強調的是天然、健康、永續，所注重的是與自然和諧共存。而生物防治(biological control)是有機農業中十分重要的一環，藉由病害的天敵控制病害的觀早在本世紀初即有人提出，但並未受到重視，直到最近才再受到重視。生物防治，簡單的就是用各種人為或自然的方法，促進自然界拮抗微生物的活，達到減少病害發生的目的(Baker and Cook,1974)。陳啟楨菌應用學生物防治策主要是直接或間接用微生物低作物病害的程(Maloy,1993)，因此廣義的生物防治還包括用性費蒙誘害蟲、植物抽出物防治病蟲害、土壤添加物或營養物之施用、培育抗病品種等以防治病蟲害。3陳啟楨菌應用學生物防治的原與應用定義：用任何措施，促進自然界拮抗微生物的活，因而抑制或低植物病原的活，達到減少病害發生的手段均稱為生物防治法(Baker and Cook,1974)。陳啟楨菌應用學生物防治法的種很多，包括抗病、抗蟲育種，用天然素材，微生物製劑及經遺傳工程改造之微生物或微生物製劑等。4陳啟楨菌應用學用拮抗微生物作為植物病蟲害的防治，也是用自然界中原即存在的微生物，包括細菌、真菌、放線菌及病毒。其應用的原包括抗生、競爭、寄生、誘導抵抗性、菌根菌及混植等。陳啟楨菌應用學拮抗微生物須具有下各項條件:?可以生活在根圈、種子周圍、胚軸、病原休眠組織附近或土壤內。?可以產生廣效性、高毒性的抗生素，且被土壤吸收或分解。?拮抗微生物所產生的抗生素，會抑制其他相關的拮抗微生物。?拮抗微生物所產生的抗生素，會對植物造成傷害或損失。5陳啟楨菌應用學?拮抗微生物遇到營養物激應比病原快發芽，生長快速、競爭性強。?拮抗微生物應比病原能適應極端的環境變化，即拮抗微生物應有廣泛的生長溫、水分潛勢、酸鹼範圍。?拮抗微生物應適於大規模的商業生產及田間操作。陳啟楨菌應用學有關拮抗微生物的應用最常的是細菌及真菌如Pseudomonas pudia可以產生pseudobactin誘使具病原性之鐮胞菌對葡萄競爭較為敏感，因而增加無病原性Fusarium oxysporum之拮抗作用(Lisansky et al.,1995)。6陳啟楨菌應用學Pseudomonas spp.和根部病原競爭營養，且會產生抗生物質，以抑制根圈中其他的微生物。Pseudomonas fluorescens可以減少馬薯、甜菜根表面之真菌及革氏陽性細菌的目，並促進植物生長，其促進生長的作用主要是改變根部微生物的組成及產生抗生作用，與限制病原生長所需之元素，另外可加強植物根部吸收營養、加強營養的溶解性、加強根部附近植物生長激素的含。陳啟楨菌應用學真菌的拮抗作用主要為競爭及超寄生，有些還可產生抗生素如Trichoderma、Gliocladium、Penicillium可以產生廣效性的抗生素。有些真菌還可形成菌根(mycorrhizae)，幫助植物生長，外生菌根菌還可以產生抗生素或誘導寄主植物產生，此外可以產生揮發性物質阻止病原活動。7陳啟楨菌應用學黑僵菌及僵菌是常用作為生物防治的真菌，主要用其寄生於病原體或害蟲的能(Adams,1990)。放線菌具有產生抗生素及胞外酵素的能，極有潛做為拮抗生物，因此引起廣泛的興趣。陳啟楨菌應用學拮抗性放線菌的發展與應用8陳啟楨菌應用學放線菌在土壤中主要扮演：(1)分解有機質；(2)抑制或促進其他生物或植物的生長；(3)轉化化學物質或有用的物質，(4)可以產生多種抗生素及細胞外酵素，如分解蛋白質、纖維質、蟹殼質，故可用此性質應用於對付具有蟹殼質細胞壁的微生物(Krause et al.,1985;Bailey and Coffey,1986)。陳啟楨菌應用學如添加蟹殼質或幾丁質到土中，可以防治Fusarium solani f.sp.phaseoli、Fusarium oxysporum f.sp.conglutinans、Fusarium oxysporum f.sp.cubense、Rhizoctonia solani，主要因放線菌所分的幾丁質分解酵素可引起病原菌絲的溶解。9陳啟楨菌應用學放線菌做為生物防治的優點在於，放線菌以土壤為主要棲息場所，因此一旦當成生物製劑施用時，較產生適應問題，尤其施用於土壤中很快就能增殖 佔有優勢，而眾多的放線菌種中，僅有少是人體、動、植物病原菌，因此比較會對人體、環境造成威脅。陳啟楨菌應用學放線菌所產生的抗生素最早被用於人體及動物疾病的治與防治，到50代開始有人嘗試用放線菌所產生的抗生素防治植物細菌性病害。1948Arnstein等人發現放線菌所產生的抗生物質musarin可以抑制枯絲核病菌(Rhizoctonia solani)的生長(Arnstein et al.,1948)。10陳啟楨菌應用學從Streptomyces ureofaciens所分的四環黴素(tetracycline)，曾被用於防治柑橘枯病。從S.griseochromogenes分出blasticidin-S用於防治水稻稻熱病(Pyricularia oryzae)。由S.cacaoi subsp.asoensis所產生的polyoxin可用於水稻紋枯病(Rhizoctonia solani)、煙草白星病(Cercospora nicotianae)及筍莖枯病(Phoma asparagi)的防治。陳啟楨菌應用學從S.kasugaensis分出kasugamycin用於防治水稻稻熱病、S.hygroscopicus subsp.limoneus分出validamycin用於防治水稻紋枯病(廖，1984)。11陳啟楨菌應用學由於土壤性作物病害在病害管上較為棘手，而放線菌又以土壤為其主要棲所，因此開始嘗試以放線菌做土壤性病害的生物防治Chattopadhyay與Nandi用S.longisporus防治Helminthosporiumoryzae及Alternariasolani(Cattopadhyay and Nadi,1982)。陳啟楨菌應用學Rothrock與Gtottiieb以S.hygroscopicussubsp.geldanus產生的geldanamycin防治R.solani引起的碗豆根腐病(Rothrock and Gottlieb,1984)。Filonow等人用Actinoplanes missouriensis、A.utahensis、Amorphosporangiumauranticolor及Micromonospora sp.處大豆種子，可以有效低由Phytophthoramegasperma f.sp.glycinea所造成的根腐病(Filonow and Lockwood,1985)。12陳啟楨菌應用學用S.graminofaciens的發酵液可於溫室中防治Pyrenochaetalycopersici引起的番茄木栓根化病(corky root)及Phomopsissclerotioides造成的胡瓜根腐病(Bochow,1989)。陳啟楨菌應用學以拮抗菌防治番茄病害，結果發現S.pulcher及S.carescen的培養液(80%)即可有效地抑制萎凋病菌(Fusarium oxysporum f.sp.lycopersici)、Verticilliium albo-atram及Alternaria solani孢子的發芽、菌絲生長和產孢能，S.pulcher或S.citreofluorescens的培養液(80%)，則可完全抑制潰瘍病菌(Clavibacter michiganensis subsp.michiganensis)及青枯病菌(Ralstoniasolanacearum)的生長(El-Abyad et al.,1996)。13陳啟楨菌應用學用S.lydicus WYEC108菌株做種子粉衣處，可低碗豆種子受腐黴病菌(Pythium ultimum)的危害，保護達60%以上，研究發現S.lydicus WYEC108除可阻擾P.ultimum孢子發芽外，亦可破壞菌絲的細胞壁(Yuan et al.,1995)，另Mahadevan等人發現WTEC108具有高分幾丁質分解酵素的能，這可能是其具有拮抗性的原因。陳啟楨菌應用學雖然相關的研究相當多，但多僅止於實驗室或溫室試驗，到目前為止真正商品化的產品只有Mycostop，是由荷的Kermira公司所開發出的，主要用從苔蘚炭所分出的S.griseovirides製成的微生物製劑，用防治Fusarium所引起的病害，推出初期以治康乃馨萎凋病為市場導向。14陳啟楨菌應用學該菌株所產生的芳香族抗生物質heptaene，可用防治多種作物病原菌，包括Alternaria brassicicola、Rhizoctoniasolani、F.oxysporum f.sp.dianthi、F.oxysporum f.sp.basilici、F.oxysporum f.sp.narcissi、F.culmorum及Botrytis cinerea，均有錯的效果(Lahdenper,1987;Tahvonen,1993;Hiltunen et al.,1995)。陳啟楨菌應用學除可拮抗細菌性及真菌性病原菌外，放線菌所產生的抗生素對於蟲害的防治也有相當錯的效果，最廣為人知的是S.avermitilis所產生的avermetin是一種很好的蟲劑;一株分自中南美洲地區的放線菌S.costaricanus能有效地控制植物寄生性線蟲(Dicklow,1993)。15陳啟楨菌應用學生物農藥迄今尚無法完全取代化學農藥。而欲以生物農藥完全取代化學農藥是有實際上的困難，因為到目前為止還沒有任何一種方法可完全控制作物病害，陳啟楨菌應用學農業專家所提出的病害綜合防治法，是如何運用各種方法，如經由抗病育種提高作物本身的抵抗性、添加各種添加劑以誘發作物抵抗性、改變生長環境以低病蟲害的發生、用拮抗生物、施用生物農藥並配合耕作法，以期低對化學藥劑的依賴性。