修訂/黃璋如博士

撰文/園丁編

 

放線菌是一種介於細菌和真菌間的微生物,其種類眾多,在各種土壤、淡水、海水、堆肥、動物、植物等環境都可發現它的蹤跡。而大多數的放線菌都可產生多種二次代謝物,如:抗生素,不僅廣泛應用於醫療產業,甚至在農畜業的栽培與病害防治上都能扮演關鍵角色。

 

放線菌的特性:

  1. 在開始添加有機物到土壤的初期,細菌與真菌的活性和數量都會快速增加,通常要到有機物質腐敗的後期,放線菌的活動才會顯著增強。
  2. 放線菌主要活躍於0~pH8.0間的土壤環境,屬於嗜中性微生物,若在低pH值環境下,其活性會大幅降低甚至無法適應。
  3. 放線菌具有好氣性,因此當土壤水分含量過高,將會導致放線菌缺氧而無法生存;反之,放線菌對於較乾燥土壤的適應力遠高於一般細菌,甚至在細菌幾乎消失的乾旱地域中,放線菌也能倚賴自身的孢子維持生存與菌數。
  4. 大部分放線菌的最適溫度為25℃到30℃間,有一些兼高溫性的菌種則可以在55℃到65℃之間保持生長,並隨周遭有機物質的增加,土壤溫度升高亦可使放線菌數量倍增。

 

放線菌的功用:

  1. 可以促進廢棄物分解,解決環境污染問題,在堆肥上得作為作物肥料,提高廢棄物的價值,達成資源循環利用的目標。
  2. 放線菌的菌絲結構可以分解土壤中的有機物質,將植物落葉或動物屍體分解成小分子化合物供其他生物使用,且其所產生的代謝物亦可間接促進植物生長,如:感染黑腐病菌的落花生,雖然放線菌無法控制其病害的發生,但卻可以增加作物的產量。
  3. 而由於放線菌可以分泌多種抗生素及細胞外酵素來分解蛋白質、纖維素、幾丁質等物質,因此在線蟲的防治上尤為顯著,因為線蟲的體壁與蟲卵的主要成分為幾丁質,所以放線菌能藉由分解線蟲與其蟲卵達到防治蟲害並保護植物的效果。
  4. 此外,放線菌還具有固氮作用,除了可以改善土壤酸鹼值,使林木生長加速外,也可提高苗木的存活性,因此對珍貴樹種的保育相當重要。

 

而放線菌之所以受到廣大農民的喜愛就是因為牠能防治線蟲!

(⚠請留意,「放線菌」防治「線蟲」,此線非比線喔!)

 

但你知道為什麼線蟲討人厭嗎?

線蟲又可稱為圓蟲,是世界上數量最多且種類歧異度極高的多細胞生物,其體積非常微小,需要倚賴顯微鏡才能被觀察到。在農業上,植物的寄生性線蟲不只會破壞植物的根部組織,有些甚至會在偷食作物時傳染病毒,且線蟲的繁殖速度非常快,足以導致農作物大量死亡,造成全世界每年數十億的農業損失!

依照線蟲的生活習性與寄生方式大致可分為三種型式,由於寄生方式不同,因此危害植物的方式也不太一樣。

 

◆內寄生:此類線蟲突破植物表皮後,會從傷口處入侵並持續破壞周圍的組織,並於適當部位寄生。又依其寄生部位不同而分為:

    • 地上部寄生:如可可椰子紅輪病病原線蟲會造成可可椰子樹幹的內部組織壞死,以致整株枯死。
    • 地下部寄生:依其活動情形則可分為以下二種。
      • 固著寄生:如最常聽到的根瘤線蟲,其會引發受害根部的細胞巨型化,進而形成瘤腫,阻擋水分、養分的運輸,影響植株的發育,產生矮化、葉片變小、黃化及易脫落等病徵。
      • 遷移寄生:如引起柑桔類衰弱病的南方根腐線蟲,牠們並非固定在一定組織內寄生,而是任意在組織內遷移、攝食及產卵。

 

◆半內寄生:此類線蟲寄生時會將蟲體的一部份浸埋在植物的組織中,另一部份與土壤接觸。依其生活方式不同又可分成:

    • 固著寄生:這類線蟲一旦刺穿寄主組織後,蟲體便不再移動,像是大豆包囊線蟲、甜菜包囊線蟲等皆可使寄主的根系受害,植株黃化與枯死。
    • 遷移寄生:這類線蟲活動極強,如冠線蟲及螺旋線蟲等皆可隨意刺食。

 

◆外寄生:此類線蟲只會將口器插入植物組織吸取養分。依其侵害部位則可分成:

    • 地上部寄生:這類線蟲如水稻白尖病病原線蟲、菊花葉枯病病原線蟲等,會在寄主地上部溼度較高的部位潛移、刺食與繁殖,像是生長點即可能是最直接受害的地方。
    • 地下部寄生:這類線蟲主要在跟圈土壤中棲息。依據寄生的習性又可分為二種。
      • 固著寄生:這類線蟲會破壞根系引發植物病害,如釘線蟲。
      • 遷移寄生:這類線蟲不只會破壞根系,還會傳播毒素病原,如針線蟲。

 

因此,為了打敗這討人厭的線蟲,農友會特地在土壤中增加幾丁質(例如施放蝦蟹殼粉)以餵食放線菌並增加放線菌數量,進而抑制線蟲的數量,減少對作物的侵害!

 

小補充

幾丁質為一種聚合物,是一種廣泛存在於生物,如:甲殼類生物(蝦與蟹的外殼)、真菌(子囊菌、擔子菌與不完全菌的細胞壁)、線蟲(卵與體壁)、昆蟲(外骨骼) 等體中的醣類,其主要功能為支持及保護生物本體,亦已廣泛應用在農業、化妝品、醫學材料等用途上。

而幾丁質除了可以觸發植物自身的防禦系統,使植物迅速增加體內分解幾丁質的酵素活性,並產生其他細胞壁分解酵素或像是酚類複合物、植物防禦素等的抗菌物質來增加抗病能力。

農業實務上,常在土壤中添加幾丁質(蝦蟹殼粉),以促進土壤中的放線菌繁殖,再透過放線菌所釋放的分解酵素與抗生物質,防治線蟲或抑制病原菌,達到保護植物的目的!

圖1放線菌

– 圖片來自台灣農業大百科 王仁佑 –

圖2 根瘤線蟲

– 原圖請參考引用資料〔3〕 –

引用資料

  1. 楊爵因(2020),線蟲學研究,國立台灣大學植物病理與微生物學系,http://www.ppm.ntu.edu.tw/zh/nematology
  2. 庭瑜(2018),【放線菌】,大虫農業,https://www.facebook.com/bworm01/posts/1730999403603488/
  3. 安心高品質蔬果農場(安心蔬果、低硝酸鹽高植化素蔬菜)(2015),放線菌簡介,https://pse.is/ttrsd
  4. 蔡東纂(2011),植物寄生性線蟲為害植物之方式,行政院農業委員會農業試驗所植物病理組,https://www.tari.gov.tw/sub/form/index-1.asp?Parser=2,28,341,303,322,,225
  5. 蔡東纂(2009),根瘤線蟲,植物保護圖鑑系列19,107-110,https://www.baphiq.gov.tw/publish/sweet/sweet_Pdf/03-14.pdf
  6. 簡道南(2006),土壤中的放線菌、真菌與藻類,台肥刊物,47(1)
  7. 李豐在(2005),應用幾丁質防治植物病害之原理與實例,花蓮區農業專訊,54,14-15,https://www.hdares.gov.tw/upload/hdares/files/web_structure/771/bull-54_14-15.pdf
  8. 石信德(2001),放線菌在永續農業中的應用,輔導有機農業經營作物有機栽培管理技術,17-24,https://pse.is/vxg69
  9. 蔡勇勝,常用植物保護用微生物介紹,農業藥物毒物試驗所,https://www.tcavs.tc.edu.tw/upload/1000622110105.pdf

 

延伸閱讀

  1. 黃振文(2020),害菌、益菌在農場的植物邂逅,科技大觀園,https://scitechvista.nat.gov.tw/c/sT8P.htm
  2. 林玉婷(2020),柑桔枯了,可能是線蟲惹的禍!2大診斷撇步讓農民快速抓出始作俑者,食力,https://www.foodnext.net/science/technology/paper/5234451102
  3. 游昇俯(2020),柑橘枯了 原來是線蟲作怪,農傳媒,https://www.agriharvest.tw/archives/38632
  4. 林怡均(2019),不止芭樂,連苦瓜也肥力大增!木黴菌幫分解,植物開新根,上下游,https://www.newsmarket.com.tw/blog/123467/
  5. 高雄區農業改良場(2013),線蟲病害,行政院農業委員會,https://kmweb.coa.gov.tw/subject/subject.php?id=11755
  6. 吳彰哲、黃瀚寧(2010),蝦蟹殼中的寶貝—幾丁質,科學發展,448,12-19,http://203.145.193.110/NSC_INDEX/Journal/EJ0001/9904/9904-02.pdf
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