跳到主要內容

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

留言

這個網誌中的熱門文章

【鈣與作物品質,進階篇】鈣肥怎麼挑?哪時後施?怎麼用?實習の植物醫生筆記

【鈣與作物品質,進階篇】如何選擇鈣肥?哪時候施?怎麼施?
(本文由科技農報(智耕農工作室)大虫農業共同企劃)

作物除了需要氮、磷、與鉀肥等主要元素,次量與微量元素例如:鈣、鎂、錳與鐵也是不可或缺的要素。「次量與微量元素往往是影響口感、風味、與蔬果品質的關鍵」。


這概念對專業農友來說已是老生常談。鈣肥種類怎麼選?施用的時機?以及施用方法?以下整理了中興大學土環系吳正宗教授,以及肥料從業人員的經驗分享,期許農友都能「投資肥料有賺有賠,施用前請詳閱使用說明書」。


鈣肥是一種土壤改良資材,用途大多為中和土壤的酸性。依照鈣肥種類,大致上可分為,石灰類、爐渣類、以及生物性的蚵殼與蟹粉。好鈣肥的標準,取決於改善酸鹼值的效率,即「以最少施用量就能顯著改善土壤酸鹼度」,因此就環境保育的角度與經濟效益而言,氯化鈣與硫酸鈣是相對等級較差的鈣肥。


不只是保養品,植物精油變身消滅蔬菜害蟲的生物農藥!

不只是保養品,植物精油變身消滅蔬菜害蟲的生物農藥! 編譯 張瑞玶/編輯 林韋佑

蘿蔔蚜蟲(Lipaphis pseudobrassicae)要當心了!美國農業研究局(Agricultural Research Service, ARS)與土耳其阿納多盧大學(Anadolu University)的研究學者們發現,許多由土耳其藥用植物所製成的植物精油,當加入生物殺蟲劑之中使用時,對蚜蟲害蟲具有致命的殺傷力。

當具有芳香的植物精油噴灑於植株外表時,這將有助於植物吸引昆蟲或使昆蟲敬而遠之,此外,經噴灑芳香植物精油的植株還具有抵禦高溫、寒冷或防禦細菌侵擾等功效。

植物精油大多是從風乾後的開花植物中萃取而製成,常用於製作藥品、農業化學藥品、化妝品以及食品工業中。由於植物精油中所含有的生物活性化合物,對昆蟲與蟎蟲具有潛在的毒性,然而對人類與野生動物是相對安全的物質,因此具有芳香類的植物精油,在近年來也已成為友善環境的生物農藥與殺蟲劑開發者的關注焦點。


美國密西西比州的兩個美國農業研究局(Agricultural Research Service, ARS):天然產物運用實驗室(Natural Products Utilization Laboratory)和小型水果研究站(Small Fruit Research Station)的生物農藥研究人員針對25種藥用植物,分別製成植物精油,再藉由噴灑植物精油於作物上,來評估植物精油對於蘿蔔蚜蟲的毒性影響。接受測試的作物為美國東南部常受到蘿蔔蚜蟲危害的作物,包含羽衣甘藍、芥菜、青花菜、高麗菜、蘿蔔、番茄與櫛瓜等蔬菜作物。





研究成果顯示,其中有17種植物所製成的植物精油,比起美國常用來作為有機殺蟲劑所使用的薄荷精油與迷迭香精油,對蘿蔔蚜蟲具有更顯著的致命性。

此外,植物病理學家David Wedge、園藝學家James Spiers、昆蟲學家Blair Sampson、以及土耳其阿納多盧大學的化學家Nurhayat Tabanca等人也證實,使用許多野生植物所製成的植物精油,都可以比使用薄荷精油或迷迭香精油還低的濃度,成功達成100%的蚜蟲致死率。

研究人員還表示,繖形科幅花芹屬Bifora、香薄荷屬(Satureja)與鼠尾草屬(Salvia)的植物,是針對消滅蚜蟲重要且有效化合物的主要植物來源。其中,科學家們對於野生植物──幅花芹(B…

歐洲生物殺蟲劑的現況與發展

歐洲生物農藥的現況與發展 編譯 柴幗馨/編輯 林韋佑

生物性農藥被認為是可以取代傳統化學合成殺蟲劑與殺菌劑的新興病蟲害管理資材,近十年來逐漸成為全球農業科學界熱門的研究領域之一。儘管許多科學文獻證實真菌與植物萃取物等具有殺蟲劑的應用價值,但田間試驗的效果往往不如理想,在不同作物栽培系統中的功效也還需要更多研究來支持,因此生物農藥的使用推廣仍有成長的空間。




歐洲的農藥登記行政手續相當繁雜,目前登記核准使用的生物性農藥數量只有60種,美國核准使用的項目卻已高達2000種,相較於美國、印度、巴西、中國等國家,歐洲的生物農藥市長並不大。

全球所有的生物農藥品項中,超過九成以上為蘇力菌,有趣的是生物性農藥的產值正在以每年成長10%的速率逐年向上提升。科學家預估在2040年至2050年之間,生物性農藥劑的產值將會趕上傳統的化學合成農藥。

生物性農藥依照來源可分成:礦物性、或來自動物性、植物性、與微生物性的天然萃取物,由於成分具有抑制害蟲的效果,對環境的危害較少,普遍被看好未來將能取代現行人工化學合成農藥。

除了蘇力菌之外,關於天然萃取物對蟲害管理的研究還有:蝶豆花萃取物防治斜紋夜盜蛾,絲狀真菌(SAY-Y-94-01)抑制炭疽病菌,哈氏木黴菌抑制鐮孢菌引起的根腐病,防治昆蟲的蘇力菌(Xd3),從乳酸菌LPT-111的發酵萃取能抑制葉角班病,以及葡萄枝幹萃取的生物鹼類化合物-的白藜蘆醇,對斜紋夜盜蟲與蚜蟲的防治應用等。


隨著農藥製劑技術的進步,相較於傳統農藥,來自天然萃取物的生物性農藥的專一性高,對環境的衝擊較小,且藥劑殘留在自然中的機率也低,更可以搭配作物病蟲害綜合管理(IPM),有效降低傳統殺蟲劑的使用量,這些優勢將有助於產業人士爭取鬆綁相關法規的機會。

參考資料:Agriculture Jan 2018, Current Status and Recent Developments in Biopesticide Use