安寶貞1,3、劉瑞芬2、蔡志濃1
1 行政院農業委員會農業試驗所植物病理組
2 國立台灣大學植物病理與微生物學系
3 聯絡作者，電子郵件信箱：[email protected]
摘 要
疫 病 菌 (Phytophthora deBary) 為 植 物 強 敵 ， 目 前 發 表 之 有 效 種 (species) 約有百餘種，存在台灣的約有 30 種，近年在台灣造成重大疫情者 包括 (1) Phytophthora infestans US11 菌系釀成之馬鈴薯與番茄晚疫病；(2) P.
citrophthora 新菌系引起之金柑疫病；及 (3) P. capsici 同絲配對型 (具 A2 配對型之傾向) 崛起，造成之茄科與瓜類疫病。茲說明如下：(1) 台灣自 1997 年12 月在台中后里地區爆發嚴重之馬鈴薯與番茄晚疫病後，兩個月內病害 遍及全台，並導致馬鈴薯栽培區南移至斗南地區，目前已經證實病害發生 係因強毒性菌株 US11 入侵之結果，該菌系為 A1配對型、致病性強、生長 快速 (於最適溫 20℃時，新菌系直線生長速率平均為 5.15 mm、舊菌系為 2.68 mm)、耐高溫 (新菌系最高生長溫度 27-29℃、舊菌系 24-25℃)、及抗 多種化學農藥 (滅達樂【metalaxyl】對新菌系菌絲生長抑制濃度(LD50)為 200-400 ppm、舊菌系為 0.005-0.001 ppm，抗藥性提高 4-40 萬倍)。(2) 宜蘭 地區之金柑，於1995-1997 年，爆發植株大量急速萎凋與死亡現象，伴隨嚴 重之枝枯、流膠、落葉與落果，受害地區高達 80%以上。分離到相關性最 高的病原菌為柑橘疫病菌 (P. citrophthora)，但為害金柑之菌系與一般為害 柑橘屬的P. citrophthora 菌系有很大差異。在寄主專一性方面，金柑屬疫病 菌系不會造成柑橘屬植株死亡，反之亦然；此外，兩者之菌落型態不同，
菌絲蛋白電泳圖譜略異，核醣體內轉錄區間ITS (ITS1-5.8S rDNA-ITS2) 的 基因序列亦略異。金柑菌系的ITS 序列長度均為 779 bp，且全部序列相同；
β 微管蛋白(β-tubulin) 的部份 DNA 序列(長度 651 bp)亦完全相同，所有菌 株似源自單一菌株；柑橘屬菌系ITS 全長為 782、783 或 784 bp，與柑橘菌 系相比，所有金柑菌系在ITS1 區域有 4 處鹼基對缺遺與 2 處鹼基置換，而 在 ITS2 區有 6 處鹼基置換。顯示台灣之金柑疫病非由本土柑橘屬菌系引 起。(3) 番椒疫病菌 (P. capsici) 在台灣的記錄一直為 A1配對型，直到2007 年 4 月首度發現同絲型出現，目前 (2010 年) 同絲型已遍佈全台，僅高山 地區尚可分離到A1型。與A1菌系比較，同絲型新菌系除會形成卵胞子外，
其 胞 囊 較 狹 長 且 脫 落 率 較 高 、 產 胞 較 嗜 高 溫 ( 同 絲 型 產 胞 最 適 溫 為 28-32℃，A1菌系大部分為 24℃)、且毒性較強。比較分析同絲型番椒疫病 菌系間之親緣關係，ITS 序列全長均為 753 bp，有 6 處相異，可以分為 3 群；β 微管蛋白(β-tubulin) 的部份 DNA 序列(長度 651 bp)，亦有 8 處相異，
可以分為9 群。從以上特性尚無法判斷台灣 A2菌株崛起之原因。
關鍵詞：重大疫病，晚疫病、金柑疫病、番椒疫病、Phytophthora infestans US11, P. citrophthora 金柑菌系, P. capsici 同絲型
緒 言
疫病菌 (Phytophthora deBary) 為世界上最重要之植物病原菌之一，危 害作物千種 (species) 以上，在國際上曾釀成重大疫情，對經濟、景觀及生 態都造成莫大的影響(16)。該菌之現代分類屬於藻菌界 (Stramenopila)、卵球 菌門 (Oomycota)、卵球菌綱 (Oomycetes)、露菌目 (Peronosporales)、腐霉 菌科 (Pythiaceae)、疫病菌屬。目前世界上已發現且可被接受之有效種 (species) 約有 116 種(19, 安等未發表資料)，其中在2000 年之前命名的有 55 種，在 本世紀 (至 2010 年 9 月止) 才被發現的有 61 種，速度相當驚人，存在台 灣的疫病菌約有30 種 (表一)(23, 安等未發表資料)。
表一、台灣疫病菌的種類與發現年代
Table 1. List of Phytophthora species found in Taiwan
Species Recorded
year 8. P. citrophthora (R.E. Smith &
E.H.smith) Leonian
1915 柑橘、金柑、番荔枝、
桃、花卉
9. P. cambivora 2004 山櫻花
10. P. colocasiae Raciborski 1911 芋 11. P. cryptogea Pethybridge &
Lafferty 19. P. lateralis (Tucker & Milbrath) 2009 林木 20. P. leersiae Sawada 1919 a 21. P. lepironae Sawada 1941 a 22. P. macrospora (Saccardo) Ito
&Tanaka
1927 a
Species Recorded year
Hosts 23. P. melonis Katsura 1979 瓜類 24. P. multivesiculata Ilieva, Man in ’t
Veld, Veenbaas-Rijks & Pieters
1997 虎頭蘭
25. P. meadii McRae 1997 海芋、鶯歌桃 26. P. nicotianae Breda de Haan (P.
parasitica Dasturr)
1942 柑橘、鳳梨、百香果、
摧毀了整個歐洲的馬鈴薯產業，造成18 世紀恐怖大飢荒，且導致百萬人口 的遷徙(15)。一個半世紀後 (1980 年以後)，病害捲土重來，在世界各馬鈴薯 與番茄產區氾濫成災，造成嚴重疫情，研究結果顯示主要是因晚疫病菌 (Phytophthora infestans deBary) A2 配 對 型 (mating type) 與 同 絲 型 (homothallic) 菌系 (strain) 崛起之故(17)。在1980 年代之前，從歐洲與美加 等地區收集到之晚疫病菌菌株大都屬於 A1配對型；然而 1984 年以後，歐 美各國陸續出現A2配對型或同絲型的菌株，而且強抗滅達樂農藥，導致疫 情嚴重。世界各先進國家對晚疫病之族群分佈與變異情形十分關注，陸續 開 發 出 多 種 分 子 標 記 ， 包 括 同 種 異 型 酶 譜 (allozyme patterns of glucose-6-phosphate isomerase-Gpi, malic enzyme-Me, and peptidase-Pep)(27)、 粒線體DNA 限制片段長度多型性 (mitochondrial restriction fragment length polymorphism)(21) 及DNA 指紋分析 (DNA fingerprint analysis) 等。DNA 指 紋分析所使用之核酸探針是Goodwin et al.(20)等人自晚疫病菌基因庫篩選出 來的一段DNA，能夠辨識至少 25 個之基因座 (genetic loci)。研究顯示，根 據上述分子標記之呈現情形，可將世界各地收集之晚疫病菌菌株區分為多 個基因型 (genotype)，也可以用來追蹤菌系的流向與親緣關係。
晚疫病菌之特性與病害史
晚疫病的主要寄主為馬鈴薯與番茄，病菌可為害寄主全株 (圖一＆
二)。在馬鈴薯上，造成葉枯、莖腐及薯塊腐敗，嚴重時如火燒狀；侵染番 茄時，引起花器枯萎、果實腐敗、葉枯及莖腐 (黑骨病)。本病為空氣傳播 性病害，病菌的主要傳播器官與侵染器官為胞囊與游走子，可經由空氣流 動、風雨吹彈飛濺或人畜攜帶，於短期內傳播至鄰近地區；而帶菌種薯或 種子則可經由運輸作業而傳播至非常遙遠的地區。又，本病在種薯運輸途 中或儲藏期間，均可由病薯傳至健康種薯。該病菌喜冷涼潮濕環境，低溫 高濕 (18-20℃，相對濕度 90%以上時) 之環境最適合發病；而陰冷降雨時 病勢進展極為迅速，發病最為嚴重，如果栽培為感病品種又無事先防範，
全園植株在得病後兩週內即可能會全部焦枯死亡，而且會波及相鄰與附近 薯田。
圖一、馬鈴薯晚疫病之病徵
Fig. 1. Disease symptoms of potato late blight caused by Phytophthora infestans.
(A). a disease field at Houli, Taichung in 1987; (B). infected potato tubers; (C).
an infected plant; and (D). a lesion with sporangia on the leaf lower surface.
圖二、番茄晚疫病之病徵
Fig. 1. Disease symptoms of tomato late blight caused by Phytophthora infestans. (A). an infected plant; (B). an infected stem; (C). an infected leaf; (D).
infected blossom; and (E). infected fruits.
晚疫病之初次感染源來自帶菌種薯或土壤內罹病植株殘體中的菌絲與 卵胞子。當環境合適時，病組織上長出胞囊，胞囊可釋放游走子，隨氣流 與雨露飄落在健康組織上，發芽侵染馬鈴薯或番茄各部位，被感染之組織 (主要為葉片背面) 約 3-5 天內即可長出大量胞囊，成為二次感染原，再向 外擴散蔓延 (圖三)。完成一個無性世代，快則 3-5 天，可不經有性世代，
循環不已。同絲型的晚疫病菌或與兩種不同配對型的晚疫病菌相遇時，會 進行有性生殖，經減數分裂後，產生藏卵器與藏精器 (1N)，兩者結合後形 成卵胞子 (2N)，進入休眠期，可存活 2~3 年，等環境合適時，發芽長出胞 囊，再感染健康植株。
圖三、馬鈴薯與番茄晚疫病之疾病史(安繪)
Fig.3. The disease cycle of potato and tomato late blight caused by Phytophthora infestans
晚疫病在國內之發生情形與研究狀況
日人 Kawakami and Suzuki(25) 最早於 1908 年記載台灣的馬鈴薯與番 茄發生晚疫病，1919 年 Sawada(26) 再增添兩種晚疫病菌之寄主植物，即耳
鉤草與龍珠。而後七、八十年來有關該病害與該菌之研究一直很少，正式 報告亦不多(10,22)。究其原因，台灣地處熱帶與亞熱帶，大部分季節之氣溫 均超過25℃ (病菌生長溫度之上限)，不適合病害發生，在高冷地區，病害 僅於夏季降雨較多時零星發生；在平地，亦僅在東北部於冬春季降雨時發 生(一般為 12 月至翌春 4 月【清明節前後】)，由於病害輕微防治容易，因 此未曾釀成重大災害。
直到 1997 年 12 月，冬季裡作的馬鈴薯栽培田，突然爆發嚴重的晚疫 病，由后里地區迅速向四處擴散蔓延；同時間，番茄晚疫病亦是遍佈全國(5,
14)。由於晚疫病一發生就如此猖獗，此現象與原因十分詭異。因而探討此 次晚疫病大發生之原因與研擬防治策略，成為各界關注之焦點。
1997 冬季以後晚疫病在台灣大發生之原因探討
農試所與台灣大學為探究其病因，十多年來自各地分離晚疫病菌，至 2009 年為止，共採集 350 罹病田區，包括 101 馬鈴薯田與 249 番茄田，共 獲得1,581 株病菌，包括 409 馬鈴薯菌株田與 1,172 番茄菌株；將所有 1987 年之後分離到的新菌株與早年夏季自高山地區分離保存之晚疫病菌株 8 株 作比較的結果顯示：新舊菌系均為A1配對型，新舊菌系之胞囊大小與形態 大致相似，但兩者之病原性、菌絲生長速率、生長溫度、抗藥性、及同種 異型酶圖譜均有顯著之不同。新菌系可耐高溫達27-(28)-29℃，舊菌系最高 生長溫度僅有25℃。於晚疫病菌最適生長溫度 20℃時，舊菌系每日直線生 長速率平均為0.42 mm，新菌系平均為 0.63 mm (其中 60 株之平均值)，約 為舊菌系之1.4 倍。舊菌系對滅達樂、依得利均無抗性，新菌系對達滅芬、
亞拖敏、鋅錳歐殺斯、4-4 式波爾多液尚無抗藥性，但對滅達樂具強烈之抗 性，滅達樂濃度100 ppm 時，菌絲生長速率為對照處理之 61.4-145%。將其 中60 株新菌系測試，其對依得利亦有稍許抗性，濃度 10 ppm 時，菌絲生 長速率為對照處理之 43.8-53%。新菌系對番茄、馬鈴薯均具強致病性，舊 菌系之番茄菌株僅對番茄具病原性，馬鈴薯菌株則略對兩者具病原性。
進一步以同種異型酶譜、粒線體DNA 限制片段長度多型性及 RG57 指 紋圖譜等分子標記進行分析的結果顯示，隸屬舊菌系的 8 株晚疫病菌均為
Pep:92/100, Gpi:86/100，粒線體基因型為 Ib、RG57 指紋圖譜為 US-1。而 60 株代表新菌系之菌株皆為 Pep:100/100/111，Gpi:110/100，粒線體基因型 為IIb，且 RG57 指紋為 US-11 型或帶些微變異。由以上結果顯示，1997 年 冬季以後出現在台灣平地之晚疫病為一新菌系，與先前存在本島高山地區 之舊菌系完全不同，新菌系可能為由國外新侵入之單一菌系(24)。安與劉在 2008 年所進行的研究顯示，自南投縣信義鄉所收集的菌株之粒線體基因型 均為IIb，RG57 指紋圖譜為 US-11（劉,未發表資料），顯見目前新菌系幾乎 已完全取代了舊有菌系。
結 語
自 1980 年以來，馬鈴薯與番茄晚疫病病菌 A2與同絲型菌株逐漸出現 於歐洲及世界其他各國，且迅速崛起，凌駕於A1之上，接踵而來的是許多 病害防治相關問題，包括 (1) 晚疫病菌 A2菌株的毒性 (致病力，virulence) 很強，在歐美各國造成嚴重疫情。(2) 抗藥菌株出現，增加防治成本。(3) 許 多抗病品種失去了抗性，縮短了使用年限 (即抗病性很快就被破解)，增加 了育種困難。這些都是因為田間有兩種不同配對型的馬鈴薯晚疫病病菌同 時存在所造成的結果；A1與A2菌株行有性生殖，使病菌有機會進行染色體 重組與基因交換，而在田間產生更多新的生理小種與抗藥菌株。目前我國
自 1980 年以來，馬鈴薯與番茄晚疫病病菌 A2與同絲型菌株逐漸出現 於歐洲及世界其他各國，且迅速崛起，凌駕於A1之上，接踵而來的是許多 病害防治相關問題，包括 (1) 晚疫病菌 A2菌株的毒性 (致病力，virulence) 很強，在歐美各國造成嚴重疫情。(2) 抗藥菌株出現，增加防治成本。(3) 許 多抗病品種失去了抗性，縮短了使用年限 (即抗病性很快就被破解)，增加 了育種困難。這些都是因為田間有兩種不同配對型的馬鈴薯晚疫病病菌同 時存在所造成的結果；A1與A2菌株行有性生殖，使病菌有機會進行染色體 重組與基因交換，而在田間產生更多新的生理小種與抗藥菌株。目前我國