青枯病菌與炭疽病菌

青枯病菌 Ralstonia solanacearum 為土壤傳播型細菌病原菌，屬於革蘭氏陰 性菌能夠移動的桿菌，可感染全球許多農作物並限制其生產量，在馬鈴薯上可造

11 成褐腐病，而在番茄、菸草、茄子、香蕉與觀賞植物，則會造成細菌型萎凋病或 南方萎凋病 (Mansfield al., 2012)。植株萎凋病徵是青枯病菌自植株受傷的部位、

根尖、側根產生時的裂縫進入維管束中生長，並產生胞外多醣體抑制木質部水分 運輸而造成的現象 (Mansfield et al., 2012；Abramovitch et al., 2006)。青枯病菌病 原性主要是依賴第三型分泌系統 (Type III Secretion System,T3SS)，而這跟 Hrp (Hypersensitive Response and Pathogenicity) 蛋白調控病原菌的發展與植物的 HR 有關。在植物細胞上細菌是由 HrpB 調控者 (regulator) 決定 Hrp 基因的表現，

然而這個活化作用需要植物細胞與細菌之間自然的交互作用，此作用的活化是藉 由細菌在外膜上的受器的 PrhA 蛋白將植物訊號傳入細菌胞內，並藉由 PrhJ、

HrpG、與 HrpB 調控者，整合成一個複雜調控的網絡。另外，青枯病菌其他致 病因子，包括 plant cell wall-degrading enzymes (CWDEs) 是經由第二型分泌系統 (typeII secretion system,T2SS) 被分泌出。而細菌會產生 β-1,4-endoglucanase (Egl)、

endopolygalacturonase (PehA)、exopolygalacuturonases (PehB and PehC)、

β-1,4-cellobiohydrolase (CbhA) 與 pectin methyl esterase (Pme)，其中 Egl、PehA、

PehB 幫助細菌持續致病 (Cunnac et al., 2004；Hikichi et al., 2007)。使得阿拉伯 芥感染青枯病菌 Rd4 與 Rd15 時，造成植物產生萎凋的病徵 (Lin et al., 2010)。

貳、植物基因轉殖抗青枯病菌之案例

Lactoferrin (LF) 是一個普遍存在的陽離子鐵結合乳醣蛋白，將 bovine LF (BLF) 基因轉殖到菸草、阿拉伯芥和小麥上，能夠讓植株抵抗 Rhizoctonia solani 與 Fusarium graminearum，在基因轉殖番茄上 BLF 賦予抵抗 Ralstonia

solanacearum 的能力，是由於 BLF 與 PR1 基因重組後具有抵抗病原菌能 力 (Lakshman et al., 2013)。 cationic lytic peptide cecropin B (CB) 是一個從巨型 蠶蛾 Hyalophora cecropia 分離出的蛋白，具有能夠抵抗革蘭氏陰性與陽性細菌 的能力，經由基因轉殖在番茄中可使得植株抵抗 Ralstonia solanacearum 與 Xanthomonas campestris pv. vesicatoria 的能力提高 (Jan et al., 2010)。

Jasmonate-Resistant 1-Like 1 是與番茄 Jasmonate-Resistant 1 (JAR1) 相似的蛋白，

12 JAR1 與 JA 訊號有關，經由基因轉殖到番茄上能夠抵抗 Ralstonia solanacearum (Wang et al., 2012)。這些文獻表示基因轉殖能夠讓植物抵抗青枯病菌。

參、炭疽病菌之感染機制

炭疽病菌 Colletotrichum sp. 為真菌性病原菌，Colletotrichum 為無性世代，

屬於腔菌綱 (Coelomycetes)，寄主廣泛包括許多種經濟作物，如香蕉、木薯、高 粱、玉米、番茄、木瓜、番荔枝、龍眼、芒果、波菜、豆類、黃瓜等作物 (Dean et al., 2012, Cannon et al., 2012)，可感染植株的葉片、莖部與果實 (Cai et al., 2009)。

在高濕度環境下藉由分生孢子感染寄主。分生孢子附著於植物細胞上，伸出附著 器 (appressorium)，將主要菌絲 (primary hyphae) 深入植物細胞膜上，此時病原 菌為短暫的活體營養型，之後要從植物生上獲得養分時，轉換成死體營養型，將 次要菌絲分支整個深入細胞體內，使得植物細胞死亡。炭疽病感染阿拉伯芥時，

外觀上造成黃黑色腐爛的病徵 (O'Connell et al., 2012 )。

肆、植物基因轉殖抗炭疽病之案例

NB-LRR-type disease resistance (R) 是過去習慣拿來保護植物的蛋白，因此 將阿拉伯芥 NB-LRR-type R 基因中的 RPS4 與 RRS1 共同轉殖至十字花科與 茄科作物上，能夠分別抵抗 Colletotrichum higginsianum 與 Colletotrichum orbiculare (Narusaka et al., 2013)。LJAMP2 是一個從益母草 Leonurus japonicas 分離出來的抗菌蛋白，將其轉殖到中國的白楊 Populus tomentosa 上能夠抵抗 Colletotrichum gloeosporioides 與 Alternaria alternata (Jia et al.,2010)。高粱的 MYB Transcription Factor，能夠產生 3-deoxyanthocyanidin phytoalexins 抵抗 Colletotrichum sublineolum，但是玉米的 MYB Transcription Factor 無法產生 3-deoxyanthocyanidin phytoalexins，因此將高粱的 MYB Transcription Factor 轉殖 到玉米上也有抵抗 Colletotrichum sublineolum 的能力 (Ibraheem et al., 2015)，由 以上可知藉由基因轉殖應能幫助植物抵抗炭疽病菌。

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