馬鈴薯瘡痂病(圖一)主要由革蘭氏陽性細菌─鏈黴菌 Streptomyces scabies造成，受感染之薯塊表面呈現木栓化及凹陷病斑，使馬鈴薯薯塊品質降低。此病在全球及台灣的主要產區─雲林縣、台中市及嘉義縣皆嚴重發生，但目前仍沒有推薦且有效的防治方法，以致造成農損嚴重。本實驗室與農試所蔡佳欣博士進行研究合作發現「液化澱粉芽孢桿菌」 (Bacillus amyloliquefaciens, Ba01, 圖一)能於田間試驗有效抑制瘡痂病的發生(圖二；為全球首篇田間試驗論文)，防治率達61%。根據影像質譜儀分析結果發現，Ba01能夠分泌表面素(surfactin)、伊枯草菌素(iturin)及豐原素(fengycin)等來抑制瘡痂病菌的生長(圖三)。其中，表面素之分子抑菌機制亦透過in-frame markerless剔除方式獲得表面素基因簇突變株。此突變株也喪失合成表面素之能力（圖四）且無法有效抑制瘡痂病菌的生長與產孢(圖五)。以上結果證明液化澱粉芽孢桿菌Ba01具有抑制馬鈴薯瘡痂病能力，且其中一項分子抑菌機制是透過合成表面素完成。未來，盼望芽孢桿菌防治馬鈴薯瘡痂病之生物製劑能儘快完成開發並上市。
圖一 / 芽孢桿菌具防治馬鈴薯瘡痂病之潛力。馬鈴薯瘡痂病之典型病徵(圖左)、液化澱粉芽孢桿菌Ba01 (圖中)、健康之馬鈴薯(圖右)。
圖二 / 液化澱粉芽孢桿菌Ba01於雲林縣斗南鎮之田間試驗具抑制馬鈴薯瘡痂病之能力，防治率達61.1%。詳細內容請參考論文Lin et al., 2018。
圖三 / 透過影像質譜儀分析發現液化澱粉芽孢桿菌Ba01拮抗馬鈴薯瘡痂病菌時可釋出表面素 (surfactin)、伊枯草菌素(iturin)與豐原素(fengycin)。詳細內容請參考論文Lin et al. 2018。
圖四 / 液化澱粉芽孢桿菌Ba01之表面素基因簇突變株可成功透過in-frame markerless剔除方式獲得。突變株(FRY1與FRY3)皆失去合成表面素之能力。詳細內容請參考論文Feng and Chen et al., 2022。
圖五 / 液化澱粉芽孢桿菌Ba01表面素基因簇突變株喪失抑制馬鈴薯瘡痂病菌生長及產孢的能力。詳細內容請參考論文Feng and Chen et al., 2022。
參考論文連結
- Lin C, Tsai CH, Chen PY, Wu CY, Chang YL, Yang YL, Chen YL. (2018/04). Biological control of potato common scab by Bacillus amyloliquefaciens Ba01. PLoS One 13(4):e0196520.
- Feng RY, Chen YH, Lin C, Tsai CH, Yang YL and Chen YL. 2022. Surfactin secreted by Bacillus amyloliquefaciens Ba01 is required to combat Streptomyces scabies causing potato common scab. Frontiers in Plant Science 13:998707.