植物病原細菌研究室

國立屏東科技大學植物醫學系

Department of Plant Medicine

National Pingtung University of Science and Technology

植物病原細菌研究室

Phytobacteriology Laboratory

研究室主題

Main topics in the lab

提升作物的抗病性，使作物能抵抗病原菌的為害為農業科學領域研究上的重要議題，本研究室的研究主題係鎖定在可造成植物病害的病原細菌。我們的研究方向包括探討植物病原細菌如何感染植物的過程與開發植物病原細菌的快速偵測技術。除此之外，在尋求更友善防治植物病害發生方式的需求下，有益微生物的篩選與其後續開發也是我們努力的方向。我們從植物生長的環境中分離出有益細菌後由植物免疫的角度出發，找出可廣效防治植物病害微生物菌株的篩選模式。最後，我們也探討微生物的發酵製程的最佳條件與配方分析，期待能為農業科研貢獻一份心力。

Improving the disease resistance of crops to bacterial disease is an important topic in agricultural science. In our laboratory, the main subjects including:

1. The pathogenicity of plant pathogenic bacteria during infection process.

2. Development rapid pathogen detection methods on contaminated (infested) seeds.

3. Screening plant immunity-intensifying microbes for biological control.

4. Using fermentation technologies to develop various applied methods for plant disease control.

由土壤分離的Bacillus amyloliquefaciens PMB04與PMB05菌株可防治在多種作物上之植物病害。包括番茄青枯病(bacterial wilt on tomato)、西瓜果斑病(bacterial fruit blotch on watermelon)、草莓炭疽病(anthracnose on strawberry)、檸檬潰瘍病(bacterial canker on lemon)、水稻白葉枯病(bacterial leaf blight on rice)及文心蘭軟腐病(bacterial soft rot on Oncidium orchid)。

在機制研究上，PMB04菌株為對於多種植物病原菌具有良好的拮抗作用；而PMB05菌株則為具有提升植物免疫的菌株。目前我們正致力於篩選不同種類可以強化植物免疫且能促進植物生長的菌株

In terms of mechanism, the strain PMB04 has a good antagonistic activity against a variety of plant pathogens; while the PMB05 is a plant immunity-intensifying strain.

We are currently working on screening different bacterial species that can intensify plant immune responses and promote plant growth.

植物免疫路徑

植物免疫的啟動中，在植物細胞表面受器對於病原菌相關小分子(pathogen-associated molecular patter, PAMP)辨識後的啟動稱之為PAMP-triggered immunity (PTI)。PTI主要發生在病原菌與寄主植物細胞接觸時，植物細胞表面受器辨識到真菌病原或細菌性病原所產生的PAMP而快速啟動植物防禦反應，通常視為寄主植物細胞面對病原菌的第一道防線。是否所有的PAMP都可以啟動植物防禦訊號也是我們正在進行中的有趣主題。

強化植物免疫反應的微生物

由於許多拮抗細菌應用在不同植物細菌性病害的防治上卻顯現與拮抗作用的強弱沒有絕對的關係。在利用西瓜果斑病的研究中顯示，拮抗活性確實在病害防治上可扮演部分角色，但植物免疫反應的提升也是病害防治成功與否的關鍵因子。前述Bacillus amyloliquefaciens PMB05菌株具有廣譜性病害防治能力，本研究室研究團隊證明了此菌株確實可提升植物PTI的防禦路徑外，也能後續激活MAPK路徑。具有提升植物免疫功能的PMB05菌株也分別於2019年及2020年取得中華民國發明專利與美國發明專利。

Application of Bacillus spp. strains with multiple functions such as antagonistic activity, plant immunity intensification, and phosphate solubilizing activity to promote plant healthy would be a promising strategy in the future.

發展可快速篩選強化植物免疫反應的微生物篩選平台

A Rapid system to screen plant immunity intensifying microbes

目前實驗室仍持續建構提升植物免疫微生物的篩選平台與其實際應用面向來搜尋未來可應用於作物病害防治的潛力菌株。在科技部的支持下，目前已完成了利用光合作用螢光訊號的評估模式(中華民國發明專利 I620821)與綠色螢光蛋白轉殖植物可應用於篩選提升植物免疫(PTI)微生物菌株(中華民國發明專利 I731353)。

應用綠色螢光蛋白轉殖植物即時評估植物免疫反應的啟動狀態。

發酵技術與微生物製劑

Fermentation technology

為了實現有益微生物的田間應用，探索發酵技術的配方與流程來強化微生物菌株對增強PTI反應的影響。同時，也探討微生物製劑劑型與作物植體的最佳處理模式。

We also explore the formula and process of fermentation technology to strengthen the effect of microbial strains on the intensification of PTI response.

微生物發酵流程實務訓練與研究的整合讓學生有更廣的視野

Integration of practical training and research on the microbial fermentation technique allows students to have a broader vision.

Disease incidence was reduced in the treatment with PMB05 on seeds of bitter gourd.

西瓜種子果斑病菌快速偵測技術開發

Development of rapid detection technology for Acidovorax citrulli on watermelon seed

我們建立了一套簡易的流程可以在24小時左右的時間直接偵測西瓜種子上是否帶有果斑病菌。未來我們可將此技術結合微生物製劑的種子包覆技術處理，使即使汙染有果斑病菌的種子能大幅降低果斑病的發生。

We have established a simple process that can detect Acidovorax citrulli on watermelon seeds directly in about 24 hours. In the future, we can combine this technology with the seed coating treatment of microbial agents. So that even if the seeds are contaminated with the pathogen, the incidence of fruit blotch can be greatly reduced.

種子包覆技術

Seed Coating Technology

為了能夠讓微生物製劑的使用更為方便，目前所開發的粉劑在甘藍種子上的處理已證明可以有效減少病害的發生。在種子包覆技術的研究上，發展出不同種子可以包覆微生物製劑的通用配方式我們近來的目標。實驗室正朝向發展多元的微生物製劑劑型，使未來配合實際的應用更為多元。

To make the use of microbial agents become more convenient, powders have been developed and further treated on cabbage seeds. In terms of the research of seed coating technology, establishing a general coating formula for different seeds is our current goal. We're trying our best to make the microbial agents to have more diverse forms for actual applications.