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防止稻熱病蔓延有招 專家：應導入抗病基因超前部署

發稿時間：2023年4月12日

發稿單位：台灣科技媒體中心

國際期刊《公共圖書館：生物學》（PLOS Biology）今（12）日發表稻米和麥等作物感染真菌「稻熱病菌」（麥子感染即稱麥熱病菌）的研究，研究結果指出，2016年在亞洲與非洲出現的麥熱病基因起源於南美洲，與在尚比亞和孟加拉大流行的B71稻熱病菌是不同的基因型，並發現其中一種「Rmg8基因」的小麥可抵抗這種真菌。由於台灣有長久的種稻歷史且擁有多樣品種，近年也開始發展麥作，過去更曾發生嚴重稻熱病，台灣科技媒體中心邀請台灣研究稻熱病專家說明此研究，並提供未來可防治的方向。

國立嘉義大學副校長／生化科技學系暨研究所教授 陳瑞祥說明，此研究證明亞洲與非洲的稻熱病病菌可能起源於南美洲，對於了解此病原真菌在全世界的散播及演化路徑，以及不同地區小麥抗病育種策略具有顯著的參考價值，而相同的研究方法亦可應用於分析感染水稻的稻熱病菌族群。陳瑞祥表示，稻熱病菌在 1892年即已發現可感染水稻，但感染小麥的病例則是在 1985年才首次在巴西發現，目前2022年植物病理研究期刊上已有研究證據發現有特定的稻熱病菌（M. oryzae Oryzae (MoO)）會同時感染水稻及小麥。

國立臺灣大學植物病理與微生物學系教授沈偉強說明，稻熱病菌是感染水稻的病原菌，但目前研究顯示它是「複合種」，可感染許多包括小麥及大麥等禾本科的作物，或雜草造成麥熱病。麥熱病最早發生於南美洲，近年擴散到亞洲、非洲，因大面積種植小麥品種子，造成感染發病導致作物嚴重歉收，而引起國際重視。沈偉強指出，此研究的重要性是研究團隊發現南美洲小麥感染眾多不同基因型的麥熱病菌裡，B71基因型就是傳播到亞洲、非洲後，造成小麥感染大流行的同一株麥熱病菌。

沈偉強說這篇研究也發現帶有「Rmg8」抗病基因的小麥，能夠抵抗B71基因型麥熱病菌感染，可以利用具有此抗病基因的小麥品種進行種植及抗病育種，此外研究用烯酸酯類殺菌劑「strobilurin」測試，仍可有效防治B71基因型的麥熱病菌。

由於稻熱病菌這種真菌有不同的交配性別（不是每種真菌都有不同性別），不同真菌的交配型可以做有性生殖，沈偉強對此指出，這篇研究發現在實驗室誘導的環境下，可以讓一個非洲尚比亞麥熱病菌株與來自非洲小米不同交配型的稻熱病菌做有性生殖、產生後代，因此可能產生遺傳基因更多樣的病原菌，造成病害發生及管理的風險。

另外，該研究將有麥熱病菌孢子的懸浮液，直接滴在不同小麥品種的葉子上，觀察感染及病斑大小，沈偉強對此提醒，稻熱病是空氣傳播性病害，應以較為符合真實感染的方式，例如噴霧來感染實驗用的小麥葉，並將病害嚴重程度分級，評估「Rmg8」基因品種或其他小麥種源的抗病等級來提供更為明確的抗病育種目標，所以還需更為審慎評估「Rmg8」小麥的抗病性。

臺灣部分地區開始種植小麥，雖然尚未有麥熱病傳出，但沈偉強認為，應該進行小麥種源的分析及發病的監測，避免疫情的發生。沈偉強實驗室的研究發現，臺灣稻熱病菌譜系多樣且不斷演替，在田間有許多禾本科雜草的中間寄主，可以殘存再感染水稻；近年來也發現台南善化、官田地區的一個秈糯水稻品種（台中秈糯2號），有以往臺灣非常少見的稻熱病菌譜系，基因型極為特殊，也與臺灣常見稻熱病菌有性生殖的交配型不同。若此類菌株可與其他譜系稻熱病菌進行有性生殖，會增加稻熱病菌遺傳多樣性與產生病害的風險，因此沈偉強認為，有必要長期監控病原菌族群的動態變化及高風險的稻熱病菌譜系。

臺灣大學植物病理與微生物學系鍾嘉綾教授與農業試驗與改良場所同仁近年也積極研究水稻抗病育種，導入有效的抗病基因在「台南11號、高雄145號」等良質米品種上，以有效管理並降低疫情發生的風險。沈偉強建議，育種的工作需要有效規劃及長時間的投入，每個國家種植的小麥或水稻品種多元，各地亦有偏好的品種，因此重要的是超前部署，積極收集及篩選抗病種源，及早進行有效抗病基因的導入，防範麥熱病及稻熱病的發生。

英國科學媒體中心與此篇研究作者之一的東英吉利大學塞恩斯伯里實驗室執行主任尼克．塔爾博特（Nick Talbot）11日在研究發表記者會上提到，此研究顯現出基因組分析的技術可以大大幫助作物育種人員更有效的選擇用來開發抗病作物品系的基因，是很好用來監測、警覺與準備預防稻熱病的工具。另一位共同作者孟加拉農業大學（BSMRAU）生物技術與基因工程研究所教授托法札爾．伊斯拉姆（Tofazzol Islam）認為，目前稻熱病最嚴重的兩個國家是中國和印度，造成感染大流行的稻熱病菌株傳播到中國和印度會很嚴重，需要透過類似的研究來預警和提供抗病育種的資訊。

稻熱病菌（Magnaporthe oryzae）的孢子散播在氣流中，在濕度較高、溫度適宜的環境下會感染稻米，而其有中一類分支的麥熱病菌感染的是大麥、小麥等農作物，造成種子數量減少，俗稱稻熱病或麥熱病。而這篇分析稻熱病菌的最新研究指出監測基因組可能有助於追踪病原體的進化情形，並幫助開發能抵抗這些病原的農作物，以防止作物歉收的情況。

研究文獻：

[1] Latorre SM, Were VM, Foster AJ, Langner T, Malmgren A, Harant A, et al. (2023) Genomic surveillance uncovers a pandemic clonal lineage of the wheat blast fungus. PLoS Biol 21(4): e3002052. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3002052

[2] Paul, S.K., Mahmud, N.U., Gupta, D.R. et al. Oryzae pathotype of Magnaporthe oryzae can cause typical blast disease symptoms on both leaves and spikes of wheat under a growth room condition. Phytopathol Res 4, 9 (2022). https://doi.org/10.1186/s42483-022-00114-4