十字花科蔬菜救星!農試所篩選「爪哇擬青黴菌」,小菜蛾、紋白蝶幼蟲致死率高

準備享受可口的高麗菜、大白菜,但看到菜葉裡藏著毛蟲搶先「用餐」,著實讓人掃興。十字花科青菜常被鱗翅目幼蟲光顧,在田間啃光葉片,或者藏匿在菜裡妨礙銷售,但牠們對許多化學農藥已有抗藥性,讓菜農苦無對策。

為了對付惱人的菜蟲,農試所到田間蒐集寄生害蟲的菌種,費時三年篩出「爪哇擬青黴菌」,感染效果快速,一天就可讓小菜蛾、紋白蝶幼蟲食慾減退,最快三天毛蟲就會死亡,披上一層白色菌絲,致死率超過 90% ,如同毛蟲的「白死病」。

爪哇擬青黴菌除了使用在十字花科蔬菜,對其他葉菜、青蔥等也有有效,可防治甜菜夜蛾幼蟲與薊馬,使用上對人健康無虞,可望成為非化學農藥的防蟲資材。

紋白蝶感染爪哇擬青黴菌(左) 後快速長出菌絲且死亡,對照組(右)則繼續享用蔬菜大餐。(圖片提供/張淑貞)

鱗翅目幼蟲危害大,抗藥性高農民頭疼

農試所副研究員張淑貞說明,蝴蝶與蛾類等鱗翅目幼蟲食性廣泛、食量龐大,會將作物啃食到滿目瘡痍。其中十字花科蔬菜上常有紋白蝶、小菜蛾幼蟲肆虐,前者食量驚人,「可以啃到菜只剩菜梗」,後者則會藏匿在青菜間破壞賣相,重創菜農收成量、產品價格又大打折扣。

十字花科葉菜可使用多種化學農藥,但張淑貞指出,鱗翅目幼蟲繁衍速度快、每世代幼蟲量大,在多年施藥下已對多種農藥產生抗藥性,「有良好藥效的農藥恐怕不多了」。菜農若想減少蟲害,就必須增加施藥濃度或混用農藥,但這會增加農藥殘留風險;不加強施藥,則要看著滿溢的毛蟲在田間危害,處境兩難。

張淑貞表示,化學農藥的殺蟲原理較單一,而生物性防治資材的殺蟲效果多具複合機制,等於擁有不同「殺蟲手段」,害蟲較不易產生抗藥性;另外,生物性防治資材的原料對環境較友善,對人、非害蟲的生物較安全,甚至可讓有機農民使用。

不過十字花科作物的生物性防治資材較少,有機耕作菜農選項不多,仍易造成害蟲產生抗藥性。

紋白蝶幼蟲喜愛啃食十字花科作物,青花菜被「光顧」影響賣相。(圖片提供/張淑貞)

防蟲菌種在民間,農試所跑遍田野找選手

張淑貞說明,為了研究更多防治鱗翅目幼蟲資材,以減少化學農藥用量,兼顧農民生產、消費者食安和環境永續,農試所成立生物性防治資材小組,會至田間找尋寄宿害蟲的真菌或細菌,選出感染性強的菌株,進一步鑑定身份與適用防治對象,並評估是否有潛力製成資材應用。

聽來容易,但許多真菌或細菌是「高手在民間」,隱匿在不同鄉野。張淑貞表示,小組成員不僅在農試所場內尋找,還要跑到所外的試驗田區、甚至到各地蒐羅菌種,「幾乎全台跑透透」。且真菌與細菌要感染害蟲、長出明顯菌絲後,孢子才較易被察覺,成員在田間找尋菌種宛如大海撈針,費盡眼力與耐心,才找到 133 株「選手」。

菌種被相中、帶回農試所後,還要經一連串「能力測驗」。張淑貞解釋,農試所須先把菌種從死亡蟲體中分離,用培養基增殖為大量菌落,調配成液體後試驗於害蟲。每組成員負責飼養鱗翅目、薊馬、葉蟎、蚜蟲等不同害蟲,菌種要至各實驗室「接受考驗」,確認可感染的宿主與感染效果。

「績優股」菌種被選出,仍要詳盡地「身家調查」。張淑貞說明,昆蟲外表多以幾丁質、膠原蛋白等成分組成,農試所會調查菌種對應的分解酵素含量,分析它們侵蝕害蟲外層、感染蟲體速度。另外也進行生物安全試驗,確認菌種的宿主專一性,以免威脅人與其他生物安全。

當菌種通過層層篩選,農試所再用基因定序鑑定菌種,「開箱」菌種身份,開發過程「時間與金錢成本不會少」。

小菜蛾感染爪哇擬青黴菌後逐漸死亡,蟲體會逐漸長出白毛狀菌絲。(圖片提供/張淑貞)

爪哇擬青黴菌宛如毛蟲白死病,致死率逾九成

歷時三年,農試所才找到、篩出能對抗鱗翅目幼蟲的真菌「爪哇擬青黴菌」。張淑貞表示,該真菌會長出白色菌絲侵入寄生昆蟲,再以蟲體為養分繼續生長,並將白色菌絲長出蟲體,產生孢子、飄散,以感染下一個蟲體。最初爪哇擬青黴菌是因感染銀葉粉蝨,出現明顯的菌絲、產孢等發霉特徵,才在田間被發現。

微小的爪哇擬青黴菌對鱗翅目幼蟲是恐怖的「白死病」。張淑貞說明,農試所噴灑真菌試劑後僅過一天,小菜蛾、紋白蝶幼蟲進食就明顯變得趨緩,而只被噴清水的幼蟲依舊活躍的大啖十字花科葉片,「危害程度就有區別」。

隨後受真菌感染的小菜蛾、紋白蝶幼蟲逐漸死亡、長出白色的菌絲跟孢子,分別在施用三天以及四天後超過 90% 死亡,「小菜蛾三天後死亡率就 98.3%!」

不只是小菜蛾跟紋白蝶,張淑貞指出,爪哇擬青黴菌施用在青蔥的頭號害蟲──甜菜夜蛾幼蟲上,也可在四天後達 97%致死率,亦對危害多種作物的薊馬有效,應用害蟲範圍廣。她並強調,爪哇擬青黴菌屬於「蟲生真菌」,只寄生特定昆蟲,經農試所測試,該菌無危害哺乳動物健康疑慮,製成防治資材後安全性高。

液態培養技術及獨家配方,減少培養菌種成本

另外農試所也研究爪哇擬青黴菌的液態培養技術。張淑貞說明,實驗室通常用固態或液態培養、繁殖菌種,液態因繁殖速度較快,較能降低時間成本、應用在商業生產。

各種菌種最適合的培養條件不同,農試所調配出專屬爪哇擬青黴菌的液態培養配方,讓菌種在「專屬液態套房」中快速增殖,固態培養需耗時兩週才能達到的菌落濃度,於液態培養僅需五天完成,能減少培養成本。

液態培養能加快真菌繁殖,數天就有足夠菌量用於殺蟲。(圖片提供/張淑貞)

業者:市場潛力大,可望成為防蟲生力軍

地球村生態有限公司對爪哇擬青黴菌有高度興趣,董事長蘇新章指出,公司專長生產有機或生物性防治資材,客戶中不乏有機菜農,且對小菜蛾等鱗翅目幼蟲很頭痛,「躲在菜裡面就沒輒了」。他認為爪哇擬青黴菌的市場潛力大,公司亦缺乏微生物類資材,因此對該菌種躍躍欲試。

比起化學藥劑,生物性防治資材的成本與使用門檻比較高,但蘇新章觀察,許多具備專業技術的農戶善用生物性防治資材,不僅友善環境,也較能避免土壤退化、環境變遷衝擊作物收成。他亦分析,微生物類資材儲架壽命較短,爪哇擬青黴菌的商品將計畫性生產,接受客戶訂單後再供應,防止使用效果打折扣。

濕度高、溫度低的傍晚施用效果較佳

爪哇擬青黴菌活性在高濕環境較好,土表的水氣可促進真菌繁殖、感染害蟲。因此比較適用於十字花科蔬菜、一般葉菜類或青蔥等較矮作物,而不適用於較高、偏向旱作的作物,例如玉米、高粱等。

張淑貞坦言,微生物性防治資材使用條件較嚴苛,於濕度較高、溫度較低的傍晚施用效果較佳,應避免於高溫的白天使用,「陽光可能會殺死真菌」。施用時以直接噴灑在蟲體上最佳,也可以灑在作物表面,讓真菌在害蟲爬行、啃食過程入侵蟲體。

爪哇擬青黴菌僅是「領頭菌」,張淑貞透露,農試所也分別篩出有效防治蚜蟲跟薊馬的蟲生真菌,預計之後會陸續開發應用技術,期望能成為不同害蟲的微生物防治資材。另外農試所也預計對水稻重點害蟲──褐飛蝨試驗,篩出抑制的菌種,減少水稻的化學藥劑施用量,「水稻田比較濕,蟲生真菌更有潛力發展!」

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