一、炭疽病菌
炭 疽 病 菌 (Colletotrichum spp.) 在 分 類 學 中 屬 真 菌 界 (Fungi) 、 子 囊 菌 門 (Ascomycota)、糞殼菌綱(Sordariomycetes)、小叢殼目(Glomerellales)、小叢殼科 (Glomerellaceae)、炭疽病菌屬(Colletotrichum) (Réblová et al., 2011),目前被列為 世界十大重要真菌性植物病原第八名(Dean et al., 2012)。炭疽病菌可為腐生、寄 生菌 (Hyde et al., 2009b),危害之植物寄主十分廣泛,在臺灣至少有206種寄主植 物,包含果樹、蔬菜、觀賞花卉等 (中華民國植物病理學會,2002),且單一病菌 亦可能感染多種植物。炭疽病菌除直接感染植物,造成收成欠佳外,亦會潛伏感 染,造成採收後之損害,並農產品進出口時造成經濟損失。
在自然界中,炭疽病菌主要以分生孢子作為感染源,在高濕度的環境下發芽 產生發芽管,尾部膨大形成附著器,以附著器侵入植物組織後,可在寄主上產生 葉斑、萎凋等病徵,植物死亡後會在殘體中殘存,作為下次的感染源 (Cannon et al., 2012)。
現今炭疽病菌屬(Colletotrichum)之鑑定主要分兩種,傳統上以寄主範圍及形 態構造特徵為分類依據,但因培養時間、環境以及鑑定者之誤差,常使菌種之分 類出現分歧。目前則多以分子鑑定作為較準確之分類方式,其中又以多基因座分 析探討炭疽病菌親緣關係、種間鑑定最為廣泛應用 (胡,2013)。現今炭疽病菌之 種類持續增加,至2013年世界上已有文獻記載之炭疽病已增加至128種,而田間 常見之三大複合種gloeosporioides complex、boninense complex、acutatum complex 之分類研究在近年間才有顯著的進步 (Weir et al., 2012),未來是否會變動則尚未 可知。
二、菱角炭疽病
臺灣菱為菱科(Trapaceae) 、菱屬(Trapa)之一年生水生作物 (黃,1993),適 合栽培於低窪的沼澤地或池塘,為臺南官田地區常見之經濟作物。種植方式主要 與水稻輪作,並在第一期稻作收成後,將每年二月播種於育苗池之菱角移入本田 區,每年九月至十一月為主要收穫期 (阮,1995)。
臺灣菱已知病害有三種分別為菱角炭疽病、菱角白絹病、菱角紋枯病,田間 常見之主要病害則為菱角炭疽病及菱角白絹病,菱角紋枯病則少見或零星發生。
菱角炭疽病由 Colletotrichum gloeosporioides Penzig 所引起,主要危害植株葉片,
尚可為害葉柄及果實 (陳和李,1999)。
本病害發生最適合溫度為 24-28℃,發病初期在葉表產生黑褐色之細小斑點,
嚴重者則會癒合成不定型之大班塊,葉片變薄、黑褐化乾枯 (陳和李,1999)。依 照植物保護手冊,推薦用藥共有 24.9%待克利乳劑(Difenoconazole)、70%甲基鋅 乃浦可濕性粉劑(Propineb)、 50%撲克拉錳可濕性粉劑(Prochlorate manganese)等 三種 (費和王,2007)。
三. 中草藥萃取液防治法
植物作為生活常用之中草藥行之有年,主要源自於植物本身含有的特殊物質,
這些物質包含生物鹼(Alkaloids)、皂素(Saponins)、香豆素(Coumarin) 、酚類 (Phenols)、單寧(Tannins)、葡萄糖苷(Glucosides) 、類胡蘿蔔素(Carotenoids)、類 黃酮(Flavonoids)、類萜(Terpenoids)等 (Cowan ,1999)。而這些天然產物也在近 年來被學者以不同溶劑製作成萃取液,用以防治植物病蟲害。研究中指出防治病 Júnior 以香茅、番石榴、丁香、羅勒等精油抑制 C. gloeosporioides 孢子發芽,發 現在濃度1,000 μl/L 可完全抑制孢子發芽 (Souza Júnior et al. 2009);大風子之水 萃取液、酒精萃取液對於白菜炭疽病的孢子發芽抑制效果極佳,甚至可達到完全 抑制的效果 (謝等,2005)。在菌絲生長抑制之報導中,2009 年 Souza Júnior 發現 香茅在濃度 1,000 μl/L 下可完全抑制炭疽病菌 C. gloeosporioides 菌絲生長 (Souza Júnior et al., 2009);濃度 0.06%百里香精油就可使 C. gloeosporioides 菌絲 停止生長 (Bosquez-Molina et al. 2010)。
除直接測試防治效果外,許多研究亦針對植物資材研究其所含之有效成分,
如:霍香所含的單帖類methyl chavicol,能有效抑制炭疽病菌C. gloeosporioides孢 子發芽 (Costa et al., 2015)。此外,methyl chavicol亦能有效抑制細菌的生長 (Kim 2008);五味子富含cadinane type compounds (Song et al., 2007),這些物質被認為 具有抑制真菌生長的效果 (Wu et al., 2005);丁香主要抑菌物質為丁香酚(eugenol),
可使立枯絲核菌細胞壁穿孔、菌絲原生質滲漏、菌絲表面皺縮,並抑制菌絲生長 (林等,2002);在肉桂的研究中,在過往即有學者提出肉桂醛為抑制真菌的主要 物質,2008年亦有學者指出其抑制真菌的效果主要來自於肉桂醛(cinnamaldehyde)
等物質的化學結構 (Cheng et al, 2008);薑黃萃取出的薑黃素Curcuminoids能有效 的抑制炭疽病的菌絲生長 (Cho et al., 2006);大黃酒精萃取液能有效的防治黃瓜
白粉病 (Yang et al., 2009);蛇床子,山茱萸在2010年曾用於十字花科炭疽病之孢
子發芽抑制試驗中 (林等,2010),此外蛇床子中蛇床子素之衍生物JS-B (C12H10O3) 也在2010年被研究出具有抑制真菌之效果 (Wang et al., 2010)。
四、拮抗微生物防治法 (一) 枯草桿菌
枯草桿菌(Bacillus subtilis)在分類上屬於厚壁菌門(Firmicutes)、芽孢桿菌綱 (Bacilli)、芽孢桿菌目(Bacillales)、芽孢桿菌科(Bacillaceae)。枯草桿菌為常見的格 蘭氏陽性菌之一,已知的病害防治機制包含抗生素的產生(antibiosis) (Katz et al., 1977)、誘導抗病(induced resistance) (Kloepper et al., 2004)、營養競爭(nutrient competition) (Korsten et al., 1995)等。已知脂胜肽類 (lipopeptides) 抗菌物質是抑 制病原菌生長的主要原因,這些物質包含 Iturin(伊枯草菌素)、surfactin(表面素) 等 (Bais et al., 2004;Ahimou et al., 2000)。前人研究指出,Bacillus subtilis CMB32 會分泌出 Iturin A、Fengycin、Surfactin A 等物質抑制 Colletotrichum gloeosporioides 之菌絲生長 (Kim et al., 2003)。而 Bacillus subtilis YM10–20 所分泌的物質亦可 滲透進入 Penicillium roqueforti 孢子中,抑制孢子的發芽 (Chitarra et al., 2003)。
在臺灣,已被商品化的枯草桿菌菌株包含 Bacillus subtilis Y1336、Bacillus subtilis WG6-14、Bacillus subtilis BM 136 等,而國外也有許多枯草桿菌被開發作為商品,
並廣泛應用於農業 (謝等,2011 )。
(二)木黴菌
木黴菌(Trichoderma sp.)在分類上屬於子囊菌門(Ascomycota)、不完全菌亞門 (Deuteromycotina )、絲孢綱(Hyphomycetes) 、叢梗孢目(Moniliales)、淡色孢綱 (Moniliaceae )。木黴菌可與作物根部共生,幫助作物根部發育,並且防治植物病 原菌,已知的主要作用機制包含抗生物質之產生(antibiosis)、超寄生病原菌 (hyperparasitism)及營養競爭(nutrient competition)、誘導抗性(induced resistance)、
細胞壁分解酵素(cell wall hydrolase enzyme)之產生 (陳等,2014)。木黴菌也是一 種常見的根圈菌(plant growth-promoting rhizobacteria, PGPR),其所產生的外切幾 丁質分解酵素(exo-chitinases)能夠透過水解細胞壁的方式抑制土壤病原病的生長 (Solanki et al., 2011);而在盆栽試驗中,T. harzianum isolate T-39 能有效的防治
Colletotrichum acutatum 在草莓上引起的炭疽病。 (Freeman et al., 2004)。臺灣以 木黴菌製成之商品頗多,其中常以 Trichoderma asperillum 系列菌種製成之商品 作為防治資材,主要借助其防治病蟲害、增加產量、幫助作物根系之效果 (陳等,
2009),國外亦曾報導過 T. harzianum 所產生的 exo-chitinases 具有抑制 Fusarium sp.的效果 (Kumar et al., 2012)。
(三)鏈黴菌
土壤中常見的鏈黴菌(Streptomyces spp.)也常被用於生物防治,許多鏈黴菌研 究指出,鏈黴菌的施用能夠有效抑制植物病原菌的生長 (Errakhi et al., 2007;
Maldonado et al., 2010);而在鏈黴菌防治炭疽病的研究中,有研究指出鏈黴菌的 使用可以避免受到芒果炭疽病的感染,使芒果在儲存時能夠有更佳的品質 (Haggag et al., 2011);在石斛蘭上施用鏈黴菌 Streptomyces hygroscopicus,能有效 的防治炭疽病菌 Colletotrichum gloeosporioides 的感染 (Prapagdee et al., 2008);
而鏈黴菌萃取物的使用可以有效的降低辣椒炭疽病感染率,並增加產量 (Heng et al., 2015;Suwan et al., 2012)。Streptomyces sp. 產生之二次代謝物,能有效抑制 炭疽病菌 Colletotrichum gloeosporioides 之孢子萌發以及菌絲生長 (Soares et al., 2006)。常被使用的鏈黴菌商品為 Actinovate® 及 Mycostop®,分別含有 S. lydicus WYEC108 與 S. griseoviridis strain K61 兩種鏈黴菌之孢子 (Crawford et al., 1993;
Lahdenpera 1987 ),國內來自鏈黴菌並商業化的藥劑如嘉賜黴素(Kasugamycin) 、 保粒黴素(polyoxins) 、維利黴素(Validamycin A)等,已普遍應用於多種重要植物病 害的防治 (蔡等,2010)。
五、植物流行病學 (Manners et al., 1963),也會影響植物角質層的形成,間接影響植物對於病原菌的 抵抗能力 (Colhoun, 1962)。除上述因子外,風(wind)、光線(light)、土壤營養(soil nutrient)等因子亦是影響病害的環境因子。
在環境影響炭疽病的前人研究中,溫度、濕度、風力會影響番石榴炭疽病菌 (Colletotrichum gloeosporioides) 分 生孢子 的 發芽 (germination)與附 著器 的形成 (appressoria formation) (Moraes et al., 2015); 柑 橘 炭 疽 病 (Colletotrichum gloeosporioides)在潮濕的環境中會產生大量孢子,若處在乾燥的環境中,炭疽病
的分生孢子很容易失去活性 (Denham et al., 1981);毛豆炭疽病(colletotrichum truncatum)會藉由風力傳播,擴大感染面積。 (Buchwaldt et al., 1996)。