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神奇作物「解毒劑」: 解密天然殺菌劑- 鏈黴菌

神奇作物「解毒劑」: 解密天然殺菌劑- 鏈黴菌

編譯 張瑞玶編輯 林韋佑

「鏈黴菌(Streptomyces)」是在野生植物、作物以及自然環境中都能找到的細菌,特別是在土壤表層以及植物根部等位置常常都能發現鏈黴菌。台灣農民常聽到的「蔡18菌(谷特菌」商品其中就有鏈黴菌的成分!

除了農業使用,鏈黴菌也是人類製作抗生素的主要材料,肺結核病使用的抗生素藥劑就是來自於鏈黴菌。除了醫療使用外,近年來越來越多研究報告指出鏈黴菌能夠抑制作物有害病菌的生長,未來鏈黴菌很有機會成為對環境友善農藥(例如殺蟲劑與殺菌劑)的天然替代品。


「以人工方式合成生物具有的化學分子,並研發讓人類使用的合成技術」這門學問稱做「合成生物學(Synthetic Biology)」,合成生物學與農業跨領域日新月異的發展,也讓作物家能夠進一步的探究,如何將醫學研究中的鏈黴菌應用於農業領域。

研究顯示:微生物不僅有助於促進植物根系的生長,並且還能夠有效地控制土壤中植物害蟲的數量。跨國農業集團- 
法國De Sangosse公司正投入一項生物農藥研究計畫,其計畫經理Thomas Rey與法國科學家在2016年與植物科學家合作發表了一篇鏈黴菌作為天然殺菌劑的分析報告,文章被刊登於植物趨勢期刊(Trends in Plant Science)。
鏈黴菌的菌落
圖片來源: https://www.flickr.com/photos/microbeworld/4834181717/in/photostream/

報告指出:「鏈黴菌是一種獨特的土壤微生物,並且能夠多種具有生物活性的分子物質,不僅能夠保持植物根系的健康,還能促進植物生長。」

鏈黴菌還具有保護植株與解毒的神奇功效,當土壤中的致病菌釋放對作物有害的毒素時,鏈黴菌能產生對保護作物的「解毒劑分子」-  一種能夠保護作物健康的活性物質,讓作物免於真菌病害。鏈黴菌的特殊功效,反映出其具有能夠幫助農民以永續方式來保護作物的潛力。


運用鏈黴菌作為保護植株的概念雖然簡單明瞭,然而,植物周圍的土壤富含多樣性的微生物。
科學家仍需要找尋各種且更精確的方式來探討:土壤中多樣性的微生物與植物的交互作用,以及微生物所釋放的代謝物對植物生長的影響,並明確釐清微生物與環境互動中的各種細節問題,才能夠真正的幫助人類將知識準確地轉移至因為接觸鏈黴菌而受益的作物之上。

人類第一次從鏈黴素純化出氯黴素(常見抗生素)並進行研究試驗,圖為Mildred Rebstock 及 Eugene H. Payne.兩位科學家。圖片來源:維基百科 https://en.wikipedia.org/wiki/Mildred_Rebstock#cite_note-8

然而在研究鏈黴菌的農業應用時,Rey與他的團隊也做出重要提醒:鏈黴菌應用在農業時,要小心避免發生生物安全問題。畢竟鏈黴菌是抗生素的成分之一,進行研究時更需防止作物致病菌產生抗生素的機會。更得防堵抗性菌株再度釋放於環境之中,也要注意人類與動物的有害病菌對抗生素產生適應性的機會。

關於鏈球菌的誘變或是鏈球菌基因組編輯相關的研究,在環境方面的申報與運用也仍須進行更精確的確認。儘管含有許多潛在且具有挑戰性的困難,Rey與他的團隊仍然認為,過去涉及鏈黴菌藥物與醫學的研究,已為鏈黴菌應用於農業奠定了扎實的基礎。

最後Rey表示,「使用微生物保護植物是一種未來生物農業發展的新趨勢,雖然鏈黴菌也不是唯一一種可用於生物防治的微生物, 但鏈黴菌卻是一個非常獨特的存在,因為它是少數可以跨越藥理學以及農業領域研究的微生物之一,持續的進行深入研究與運用此研究概念和成果,將有益於未來的農業發展。」


資料來源: 每日科學 Dec 1, 2016   Natural alternatives to protect plants inspired by pharmaceutical research

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基因編輯「脫靶效應」的隱憂,仍待育種家尋求解方

基因編輯「脫靶效應」的隱憂,仍待育種家尋求解方 編譯 張瑞玶/編輯 林韋佑/責任編輯 柴幗馨

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