作物抗病育種之現況與展望
緒 言
台灣由於位處於亞熱帶及熱帶的特殊地理環境,一年四季極適合各項 作物的種植,但由於氣候上屬於高溫多濕,病害特別容易繁衍滋生,生產 各種作物時病害的發生相當普遍且種類繁多(7, 26, 39)。
在農藝及飼料作物方面,例如:水稻常見重要病害有稻熱病、紋枯病、
白葉枯病、縞葉枯病(26, 44);雜糧作物方面,大豆常見重要病害有露菌病、
白粉病、銹病、紫斑病及細菌性斑點病(11, 12, 14, 15),玉米常見重要病害有露 菌病、銹病、莖腐病、葉斑病、煤紋病及病毒病(26,115),落花生為露菌病、
白粉病、銹病及葉斑病(26, 46),紅豆常見重要病害有露菌病、白粉病、銹病、
紫斑病及細菌性斑點病(12, 13, 14, 19),薏苡常見重要病害為葉枯病,落花生為 露菌病、白粉病、銹病及葉斑病(26,46);特用作物方面,山藥常見重要病害
有莖枯病(79, 80);飼料作物方面,尼羅草常見重要病害有銹病(40)。
在園藝作物方面,例如:荔枝常見重要病害有露疫病及褐根病(42),鳳 梨為萎凋病、花樟病及赤色病(29),番木瓜為輪點病毒病及疫病(26),香蕉為 黃葉病(26),芒果為炭疽病(26),百香果為病毒病(26);茄科蔬菜常見之重要 病害有病毒病、晚疫病、青枯病、根瘤線蟲、萎凋病及細菌性斑點病(2, 3, 5, 6,
24, 59, 60, 61, 62, 77, 78, 88, 91),十字花科蔬菜為病毒病、軟腐病、黑腐病、根瘤病、
黃葉病、露菌病、黑斑病及黑腳病(26),葫蘆科蔬菜為病毒病、白粉病、露 菌病、疫病、炭疽病、蔓枯病、蔓割病、果斑病及根瘤線蟲,豆科蔬菜為 病毒病、銹病、白粉病、根腐病及萎凋病,蔥科蔬菜為銹病及病毒病(26); 唐菖蒲常見之重要病害有首腐病及灰黴病(111, 112),聖誕紅常見重要病害為 苗 腐 病 、 苗 立 枯 病 、 灰 黴 病(71), 彩金蘭則為莖腐病(103)。
在各項作物主要病害種類中,一般而言由真菌引起的葉部病害,大致 上可以藥劑加以防治,但在防治過程中若使用藥劑不當或過量,不但對防 治者本身及消費者的健康有危害之虞,同時易污染週遭環境及破壞生態的
平衡,也增加生產成本的負擔。
一些由土壤傳播所引起的真菌性病害如蔓割病、萎凋病、根瘤病、根 瘤線蟲及細菌性病害如青枯病等,無有效藥劑可供防治或防治的效果極為 有限,而由病毒引起的病毒病則無藥劑可提供防治,被視為植物的絕症。
因此,作物病害的發生已成當前台灣地區農作物生產的重要限制因子之一(7,
26, 39)。
作物病害的防治方法包括:法規防治方法、物理防治方法、耕作防治 方法、生物防治方法、化學防治方法及綜合防治方法等(7,26,120)。其中在生物 防治方法中的使用抗病品種,被認為是最安全且有效的病害防治方法(121)。
我國已於 2002 年正式加入 WTO,預期農產品開放進口的競爭壓力會 隨著時間的增進而漸漸顯現,因而農業生產將無可避免接受更為嚴酷的挑 戰。在國內消費者不斷重視與要求作物種類、數量及品質的提昇,同時對 作物產品的安全性亦日益重視的前提下,進行作物的品種改良、更新及選 育優質抗病的作物新品種已成現階段農業生產的重要研究課題。因此,如 果能夠育成抗病品種提供農民種植,不僅可逐漸降低對化學農藥之依賴,
減少破害生態的平衡,並能生產安全優質的作物品種,以保障國人的健康,
同時確保我國農業得以永續經營及發展。
本文之主要目的乃在敘述自民國 89 年至 96 年間台灣地區各試驗改良 場所育成之作物新品種及其特性,並著重於作物抗病品種育成方面之介 紹,將近幾年來我國在作物抗病育種方面的成果展現給本國農民在種植作 物時之選擇及學術研究之參考。
現階段我國作物抗病育種現況
茲僅將民國 89 年至 96 年,最近 8 年來我國各農業試驗改良場所結合 各作物育種、病蟲害、土壤、肥料、生理、統計等研究人員夙夜匪懈、不 辭辛勞、共同努力研發育成的新品種,依水稻、雜糧、特作、飼料、果樹、
蔬菜及花卉等七項作物種類別,依序將其育種目標、成果及抗病種類介紹 於后,以供全體農業研究人員參考,並作為未來作物抗病育種目標規劃之
依據。
一、水稻育種方面:
水稻目前仍是台灣最重要的農藝作物,然隨者時代的變遷及經濟的發 展,國內稻作的發展目標遂由過去注重產量為主而轉至現階段強調品質的 提昇,育種目標改以提昇品質為主,產量為輔並進策略,並在現今注重環 境保育及農業永續發展的趨勢下,強調生產衛生、安全及優質稻米產品已 成稻作產業努力研發新方向(67,102)。
台灣稻作育種,始於西元1895 年日本佔據台灣之後,由當時日本總督 府進行有計畫的引種、選種及雜交育種工作,為台灣稻作品種改良奠立基 礎,並使台灣從秈稻栽培地區,逐漸改變為以種植稉稻為主的地區。台灣 水稻育種制度由光復至今,歷經多次變革,其中最大變革係於民國74 年成 立稻作育種小組,並自民國75 起開始採行團隊育種的模式,將台灣各水稻 育種改良場所間的界線打破,各改良場所水稻育種人員成為一體,充分發 揮團隊精神,共同分工合作執行各項水稻育種計畫,有效促成國內水稻品 種改良之合作整合及加速新品種育成之效率(67)。
民國 89 年至 96 年合計 8 年期間,國內各農業試驗改良場所計新育成 21 個水稻品種,其中屬於稉稻有 13 個品種,秈稻 2 個品種,糯稻 6 個品種 (表 1)。對病害具抗性的計有 15 個品種(表 2),分別為「台農 71 號」(108)、 台農75 號(109)、「桃園1 號」(68)、「桃園糯2 號」、「高雄143 號」(35)、「台東30 號」、「花蓮19 號」、「台中191 號」(48)、「台農秈22 號」(70)、「台農糯73 號」、
「台南糯10 號」(27)、「高雄秈糯8 號」(10)、臺中秈糯2 號(90)、「花蓮20 號」 及「台南11 號」(28)等;而對病害不具抗性的則有6 個品種,分別為「桃園3 號」(69)、「高雄144 號」(9)、「高雄145 號」(34)及「台東糯31 號」(76) 、台農秈 糯21 號、台中 192 號(17)等。上述15 個具抗病性的水稻新品種皆抗稻熱病,
其中「台農71 號」除抗稻熱病之外亦兼抗白葉枯病,「台農秈22 號」兼具抗 縞葉枯病及耐白葉枯病(表 2),另有「桃園糯2 號」、「台東 30 號」、「台農秈 22 號」、「桃園3 號」及「台南糯10 號」等5 個品種兼具抗二化螟蟲、褐飛蝨、
白背飛蝨及斑飛蝨等蟲害(表 2),臺中秈糯 2 號兼具抗稻熱病、縞葉枯病、
白背飛蝨及斑飛蝨等蟲害(表 2)。有關抗白葉枯病之抗病性方面,僅農業試 驗所在民國 90 年育成的「台農71 號」及嘉義分所民國 93 年育成的「台農 秈22 號」等2 個品種具有抵抗性(表 2)。至於縞葉枯病之抗性方面,則僅農 業試驗所嘉義分所在民國 93 年育成的「台農秈22 號」及95 年台中區農業 改良場育成之臺中秈糯2 號等 2 個品種具有抵抗性(表 2)。
國內自民國七十年以來,所有水稻育種材料及種原均需針對稻熱病之 抗病性進行檢定及篩選,因此目前育成的水稻品種大多數抗稻熱病,少數 兼具抗其他種病蟲害(41)。而台灣從事稻熱病的抗病育種之研究,肇因於西 元1926 年日本據台時期種植的日本型水稻品種嚴重發生稻熱病,造成幾乎 無收穫的重大損失,因此開啟稻熱病抗病育種的契機,至今有關稻熱病抗 病育種之研究未曾間歇中斷,從早期民國 55 年的抗稻熱病品種「台南五 號」,至今能不斷有新的抗稻熱病品種育成推出,然隨著新品種的產生,相 對稻熱病原菌生理小種亦隨之而改變,不斷產生新的生理小種感染抗病品 種,使抗病品種失去抗性而引發再度罹病,特別是在栽種單一種抗病品種 的情形下,稻熱病原菌變異產生新的生理小種的機會就更大,而為防止新 生理小種的快速產生,宜輪種不同抗病性的水稻品種或種植多品系與混合 品種,使品種多樣化,可有效防止稻熱病的大流行。另農業試驗所嘉義分 所於民國88 年在稻熱病統一病圃進行抗性檢定時發現,一般秈稻對稻熱病 之抵抗性遠較梗稻為強,尤其是在第一期作時期特別明顯(41)。
二、雜糧作物方面:
雜糧作物新育成的品種計有甘藷、玉米、大豆、黑豆、紅豆、落花生、
蕎麥及薏苡等 18 個品種(表 1)。其中育成甘藷 3 個品種及毛豆 1 個品種,
但不具任何抗病性;玉米 2 個品種,分別對露菌病、莖腐病、病毒病、銹 病、葉斑病及煤紋病具抗病性(表 3);大豆 3 個品種,分別對紫斑病、露菌 病、白粉病及銹病具抗病性(表 4);黑豆 1 個品種,對露菌病及紫斑病具抗 病性(表 4);紅豆 1 個品種,抗白粉病(表 4);落花生 2 個品種,分別對銹病、
葉斑病及黑斑病具抗病性(表 5);薏苡 2 個品種,分別對葉枯病具抗病性(表 6)。茲將各育成品種之特性分述如下:
表1. 民國八十九年至九十六年台灣各農業改良場所育成之作物新品種
Table 1. The list of new released crop varieties by the research institutes and districted agricultural improvement stations during 2000-2007 in Taiwan
作物種類 Kind of
crops
育成品種及數目 Sorts and no. of new
released varieties
品種數 Total
抗病品種數 Sorts and no. of disease
resistance varieties
品種數
表2. 新育成水稻品種之抗病種類及等級
Table 2. The kinds and level of disease resistance of new developed rice varieties 品 種 Rice blast
白葉枯病2 Bacterial leaf blight
of rice
縞葉枯病3 Rice strips
台農71 號 2001 R4 R 註:1. Pyricularia oryzae Cavara.
2. Xanthomonas campestris pv. Oryzae (Ishiyama) Dye.
3. Rice stripe virus 4. R:Resistant 5. MR:Moderate resistant 6. T:Tolerant
7.抗二化螟蟲 8.對褐飛蝨、白背飛蝨抵抗性良好
9.抗褐飛蝨及斑飛蝨,對二化螟蟲略具容忍性
10.抗褐飛蝨、斑飛蝨及白背飛蝨 11.抗褐飛蝨
表3. 新育成玉米品種之抗病種類及等級
Table 3. The kinds and level of disease resistance of new developed corn varieties 品 種 leaf blight
煤紋病6 Northern leaf
blight
台南22 號 2000 R7 R R R
台農 4 號 2002 MR8 MR MR
註:1. Sclerospora sacchari Miyake
2. Puccinia sorghi Schw.;Puccinia polysora Underw 3. Pythium aphanidermatum (Edson) Fitzp.
4. Maize dwarf mosaic virus-B
5. Cochliobolus heterostrophus Drechsler.
6. Setosphaeria turcica (Luttr.) Leonard et Suggs 7. R:Resistant
8. MR:Moderate resistant
表4. 新育成大豆、黑豆及紅豆品種之抗病種類及等級
Table 4. The kinds and level of disease resistance of new developed soybean, soya bean and small red bean varieties
品 種
註:1. Peronospora manchurica (Naoum.) Syd.
2. Cercospora kikuchii (Mastsum. et Tomoy.) Saw.
3. Phakopsora pachyrhizi Syd 4.Soybean mosaic virus(SMV)
5. Erysiphe pisi DC.
6. R:Resistant
1. 甘藷:農業試驗所嘉義分所及桃園區農業改良場分別於民國 92 年 96 年 育成甘藷「台農72 號」、「桃園 3 號」及「台農 73 號」3 個品種。
(1)「台農 72 號」,商品名稱為「黃金甘藷」,株型半直立,葉形為心
(1)「台農 72 號」,商品名稱為「黃金甘藷」,株型半直立,葉形為心