利用多黏類芽孢桿菌防治草莓炭疽病

Abstract

草莓因為其獨特的香味和營養價值深受民眾喜愛，為一高經濟價值作物。Colletotrichum spp.引發之炭疽病對草莓生產影響甚鉅，但過度依賴化學農藥防治炭疽病卻容易造成環境汙染、病原抗藥性增加以及草莓的食品安全問題，是以許多替代防治方案被提出，使用生物性防治資材如生物防治細菌即為其中之一。類芽孢桿菌屬細菌 (Paenibacillus spp.) 是近年常被研究的生物防治細菌。已知本實驗室所分離之多黏類芽孢桿菌 (Paenibacillus polymyxa) 對於草莓灰黴病菌具有拮抗之作用，且於草莓植株或根圈土壤施用其營養細胞懸浮液，均能減緩灰黴病的發病程度，指出本菌株具有生物防治之潛力，故本研究進一步分析多黏類芽孢桿菌對草莓炭疽病之防治效力，並探討其作用機制。透過植體上之防治試驗發現於草莓葉部或冠部預先處理多黏類芽孢桿菌菌液，可降低該部位之炭疽病發病程度。另一方面，從生體外試驗得知，多黏類芽孢桿菌對炭疽病菌之菌絲生長與孢子發芽具有明顯的抑制效果，故多黏類芽孢桿菌可能藉由直接抑制炭疽病菌以防治草莓炭疽病。進一步以逆相高效能液相層析法分離多黏類芽孢桿菌所產生的抗菌活性物質，並以基質輔助雷射脫附游離質譜技術進行成份鑑定，結果顯示多黏類芽孢桿菌應可透過外泌殺鐮孢菌素(fusaricidins)類似物質抑制炭疽病菌之生長。此外，將多黏類芽孢桿菌之菌液處理草莓的葉部或是根部，也可以誘發草莓未處理葉部對炭疽病的系統抗病性，降低炭疽病菌發病的程度。而多黏類芽孢桿菌明顯誘導草莓抗性之效力至少可維持五天，最低有效誘導濃度為2 × 107 CFU/mL。後續以苯胺藍對草莓葉部染色，發現預先處理多黏類芽孢桿菌能在接種炭疽病後二至四天觀察到較對照組高量的癒傷葡聚糖沉積。而且多黏類芽孢桿菌於接種炭疽病菌前二至四天處理，在接種炭疽病菌後所誘發癒傷葡聚糖的沉積量最大。於葉片發現預先處理多黏類芽孢桿菌在接種炭疽病菌後4、8、12、24小時可觀察到較對照組高量的活性氧物質。綜合上述結果說明多黏類芽孢桿菌可藉由直接抑制病原菌或是誘發植物系統抗病性，減緩草莓炭疽病的發病程度。