從自然中找幫手，生物農藥為害物防治尖兵
1,279
生物農藥可分為天然素材農藥、微生物農藥、生化農藥三大類，應注意的是，可用於生物防治的微生物如蘇力菌、枯草桿菌等僅是泛稱，以芽孢桿菌屬（Bacillus spp.）為例，「spp.」代表此屬包含多種尚未鑑定出的不同菌種，甚至同一菌種但不同菌株（strain）的殺菌效果仍有所差異。將乾枯稻草泡水幾天，取一滴水透過顯微鏡便能觀察到枯草桿菌，但真正具有抗病效果的菌株，要經由專業人員研究、分離出來，也因此自行培養的微生物農藥容易藥效不一。以下為常見生物農藥作用機制及防治對象。
天然素材農藥
植物無法移動，為了防止病蟲侵擾，有些種類自行分泌抗蟲物質，即是天然素材來源之一，例如提煉自印度楝樹的印楝素，對昆蟲有拒食、忌避、絕育等多種作用。甲殼素顧名思義是以蝦、蟹等甲殼類動物殼為原料，其中成分幾丁質、幾丁聚醣可改良土壤，作為病蟲害防除劑、肥料、殺蟲劑、除草劑等控制釋放劑。常用於防治福壽螺的苦茶粕，有效成分提煉自山茶屬植物如油茶茶皂素，作用機制包括胃毒、忌避、附著後堵塞體表氣門造成窒息等。
微生物農藥
■蘇力菌 為昆蟲病原細菌，會產生殺蟲結晶毒蛋白，幼蟲吃下後進入腸道，在高鹼性腸液、蛋白質分解酶的作用下被分解成原毒素，再活化成具有活性的毒素，並與昆蟲腸壁皮細胞結合，迫使細胞穿孔、腸道崩解而死亡。
主要防治對象為鱗翅目害蟲，實際防治種類依各廠牌而有不同，有些專門防治單一種昆蟲如玉米螟，有些可同時防治小菜蛾、紋白蝶等數種昆蟲。然而無法殺死成蟲與蟲卵，只對幼蟲有作用，對體型較小或齡期較小的幼蟲通常效果較好。
■核多角體病毒 當昆蟲吃進葉面的病毒農藥，病毒會在蟲體腸道的鹼性環境下溶出，進而感染蟲體，昆蟲出現體節膨大、體壁顏色變淡、常爬至高處呈倒吊姿勢等病徵。蟲體潰爛死亡後，會釋出更多病毒，在適合環境下，可在田間引發流行病。若混用速效化學殺蟲劑，相對導致蟲體內病毒增殖時間不足而降低病毒產量。
目前主要防治斜紋夜蛾、甜菜夜蛾，在於核多角體病毒須以活蟲體接種來生產，成本較高，針對這兩種雜食性、容易產生抗藥性又不好防治的大型昆蟲進行資材商品化最符合效益。
■枯草桿菌 會與病原菌競爭根系養分，進而成為優勢菌種，降低病原菌危害；加上可產生內生孢子，逆境下容易存活；產孢過程可產生對多種病原菌具抑制作用的抗生物質，應用性極廣。其抗生物質為多重作用機制，因此不易發生抗藥性問題。可直接噴施作物葉部，保護免受真菌病害，例如菜豆銹病；也可施用土壤或作為種子保護劑，預防土壤傳播性病害。目前臺灣也有可防治細菌性病害的枯草桿菌商品正在進行農藥登記程序，預計2018 年年底上市。
■液化澱粉芽孢桿菌、蕈狀芽孢桿菌 為生物農藥界新星，近年陸續有相關研究成果發表，以行政院農業委員會農業藥物毒物試驗所分離液化澱粉芽孢桿菌菌株「Ba-BPD1」為例，可降低蝴蝶蘭黃葉病罹病率達58％；中興大學植物病理學系教授黃振文發現，蕈狀芽孢桿菌可進入植物體與之共生、促進作物生長，提高作物抗逆境能力，並減緩土壤傳播性病害發生，例如茄科真菌性萎凋病、立枯病、猝倒病、白粉病。兩者皆可作為生物殺菌劑，但液化澱粉芽孢桿菌酵素產生能力較強及多元化，也有溶磷效果，亦可應用在溶磷菌肥料、飼料添加物。
■木黴菌 普遍存在於環境中的腐生性真菌，目前生物農藥最常應用的菌種之一。其防治、抑制作物病原菌害的機制可歸類為5類：產生抗生素防治病害，以立枯絲核病菌、腐黴菌、疫病菌引起的病害為主；與病原菌進行營養競爭，減少病原菌孢子發芽所需養分，例如鐵、氮、碳、氧等適宜病原菌生長的微量元素；可產生外切型幾丁質分解酵素分解纖維素，透過水解細胞壁抑制土壤病原菌生長；寄生於作物病原菌，形成超寄生，降低其危害；木黴菌菌絲釋放部分合成物，誘發作物產生系統性抗病反應。
■鏈黴菌 屬於放線菌，防治機制與木黴菌類似，包括分泌抗生素、營養競爭、超寄生，所產生的抗生物質高達1千多種，應用於多種醫療用抗生素。其中可應用於農業包括氨基醣類抗生素，在植物體內具移行性，可干擾病原菌細胞蛋白質合成；四環黴素類抗生素可抑制病原菌核醣體蛋白；核酸類抗生素作用於病原菌去氧核醣核酸合成系統，抑制前驅物或酵素合成；大環內酯類抗生素能阻斷病原菌蛋白質合成；多烯類抗生素可與病原真菌細胞膜的類固醇結合，具破壞細胞膜功能；多肽類抗生素可抑制病原菌細胞壁合成。
■黑殭菌、白殭菌、綠殭菌 皆屬蟲生真菌，主要由昆蟲體壁直接侵染，不須經由消化系統即能發生作用。真菌的分生孢子接觸昆蟲後沾附體表，適當環境下便發芽形成發芽管，侵入的菌絲利用寄主體內營養不斷繁殖增長，各組織最終被破壞，體內充滿菌絲而死亡，是接觸菌種而全身呈黑、白或綠色，如同發黴般，孢子藉由風力傳播繼續感染。這類真菌會受紫外線影響，一般在濕度70％以上、低於35℃環境較易存活，生產成本比一般細菌類生物農藥高，商品化前尚有些門檻待解決。
生化農藥
■費洛蒙 由生物分泌出體外，可引發或刺激同種個體產生某些行為反應的揮發性化學物質，極少量就能發揮作用，專一性極高，不會引發他種生物的反應，依其作用又可分為性費洛蒙、警戒費洛蒙、軌跡費洛蒙等。目前農業應用最廣泛的是性費洛蒙，其作用機制是以化學合成量產雌蟲，吸引雄蟲前來交尾，誘殺雄蟲以達到降低族群量，主要用於防治、監測斜紋夜蛾、甜菜夜蛾等鱗翅目昆蟲、甘薯蟻象等危害。警戒費洛蒙則是生物分泌用以警告同類此處有天敵，目前僅有農業藥物毒物試驗所研發的薊馬警戒費洛蒙。
對生態相對友善，仍須謹慎使用
相對於化學農藥，生物農藥整體來說對人類、哺乳類動物幾乎不會造成傷害，但若將尺度放在「整個生態系」的影響下，還是存在著個別差異。臺中市政府農業局副局長蔡勇勝表示：「像核多角體病毒這種絕對寄生性病原微生物，不會影響非目標生物，但蘇力菌對其他鱗翅目昆蟲如鳳蝶還是可能有影響，影響大小則受農田與自然棲地環境的距離左右。雖然所有農藥上市前都必須提供對環境生態的毒理試驗資料，也特別測試蜜蜂這種授粉昆蟲，但畢竟無法窮盡所有對非目標物種的可能影響。」不過就如同農業藥物毒物試驗所生物藥劑組副研究員謝奉家所言：「友善環境農業是全球趨勢，不會再走回頭路。」生物農藥的研發，某方面也代表著人類對環境破壞的反省，透過反省而謹慎地摸索農業生產與自然生態的平衡之道。
參考資料
石信德、黃振文（2005）。生物農藥：保護植物的重要菌源——鏈黴菌。科學發展，391，22-27。
吳彰哲、黃瀚寧（2010）。蝦蟹殼中的寶貝——幾丁質。科學發展，448，12-19。
段淑人（2014）。以病毒防治農藥害蟲。科學發展，499，18-23。
曾經洲（2005）。昆蟲的穿腸毒藥——蘇力菌。科學發展，391，6-9。
蔡勇勝（2005）。使昆蟲發黴的蟲生真菌。科學發展，391，10-13。
羅朝村、黃秀華（2009）。微生物農藥：木黴菌、病原菌與作物的三角關係。科學發展，443，34-41。
謝奉家（2005）。植物病害的殺手明星——枯草桿菌。科學發展，391，18-21。
謝奉家（2011）。臺灣芽孢桿菌生物殺菌劑的研發與應用現況。行政院農業委員會農業藥物毒物試驗所技術專刊，205，1-11。
資料整理／林書帆 攝影／宋孟真
豐年6808
0 則留言
