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多黏類芽孢桿菌(Paenibacillus polymyxa)


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多黏類芽孢桿菌(Paenibacillus polymyxa)為兼性厭氧革蘭氏陽性菌。
在國外部份地區被廣泛用於醫藥(抗生素類藥物)、環保(汙水處理)及農業(生物製劑、生物肥料,飼料添加等)等領域,是一具有眾多商業化潛力之菌種。但目前我國使用此菌種作為商業應用仍是非常稀少。本篇將特以介紹多黏類芽孢桿菌應用於農業領域,尤其針對病害防治及促進作物生長為討論重點。
根據多篇研究文獻報導,多黏類芽孢桿菌具有降低病害嚴重度及促進植物生長之功能(Mei et al.,2014)。
在降低病害嚴重程度方面,主要有三大機制;
  

1. 產生多種抗菌物質

抗菌物質主要有分為兩大群,其一為多黏菌素(polymyxins)、polypetins、gavaserin、saltavalin等多肽類抗生物質,對於細菌有極佳之抑制效果。另一類為殺鐮孢菌素(fusaricidin)類,對革蘭氏陽性細菌、放線菌及真菌具有良好之抑制效果。
  

2. 產生抗菌相關之水解酵素

如產生葡聚醣酶、蛋白酶、幾丁質酶、木聚醣酶等,可對病原真菌之細胞壁產生一定程度之分解,使之細胞壁合成受阻,造成死亡。另外也可誘導植物產生抗病性。
  

3. 增強根圈群聚能力

增加植物根系根圈纏繞之群聚力,促使更多有益菌與植物共生,使根際形成生物膜,如此可有效防治如冠腐病類之腐根性病原。
田間作物病害防治實例;多黏類芽孢桿菌在國內外之溫室及田間試驗均有多篇文獻報告指出可防治多種病害,如草莓灰黴病、菸草黑莖病、甜椒疫病、油菜黑莖病、花生冠腐病、葉菜類立枯病及萎凋病等。
在促進植物生長方面,於土壤中具有固氮、溶磷、溶鉀等功能,並可分泌部分植物激素,如;生長素(auxin)、吲哚乙酸(IAA)、細胞分裂素(cytokinin)、勃激素(gibberellins)、乙烯等。多黏類芽孢桿菌在土壤中可增加土壤孔隙以便增強植物根系的生長。
綜觀多黏類芽孢桿菌於土壤中與植物共生之優勢,實可作為微生物製劑或是生物肥料用途。
參考文獻:
1. Paenibacillus polymyxa: A Prominent Biofertilizer and Biocontrol Agent for Sustainable Agriculture.(Kiran et al)
2. Paenibacillus polymyxa produces fusaricidin-type antifungal antibiotics active against Leptosphaeria maculans, the causative agent of blackleg disease of canola (Beatty and Jensen, 2002)
3. Colonization of peanut roots by biofilm-forming Paenibacillus polymyxa initiates biocontrol against crown rot disease (Haggag and Timmusk, 2007)
4. Induced systemic resistance and growth promotion in tomato by an indole-3-acetic acid-producing strain of Paenibacillus polymyxa (Mei et al.,2014)
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