危害植物的微生物

大多數的植物只能定點固著在土壤或水中終其一生，因而與其周遭的微生物有著密不可分的關係。有些微生物仰賴植物而生存，而其中許多寄生的微生物會對植物造成極大的傷害。自人類發展農耕以來，選拔並集中種植少數豐產或口感佳的作物品系的做法，使得作物病害一直是個非常嚴重的問題，例如全球由微生物引起的番茄病害便超過 100 種。在臺灣，高溫多濕的環境及密集的農作物栽種方式，更使得作物在生長發育過程中非常容易得病，有時甚至會同時發生多種病害。

可以造成植物病害的微生物，主要包括病毒、類病毒、細菌、真菌及線蟲。有些病原微生物是絕對寄生性的，只能存活在植物活體細胞中，例如病毒及類病毒、白粉病菌、線蟲等。有些病原微生物則可以在沒有合適的寄主植物時進行腐生，例如許多植物病原細菌及真菌。另外，有些微生物是以植物活體或殘骸為其營養來源，例如我們常食用的菇類。

植物病原微生物危害植物的機制有多種，其一是分泌對植物有害的物質，例如可分解植物細胞壁或細胞內含物的酵素、對植物有害的毒素物質、影響植物生長與發育的生長調節劑或多醣類化合物等。此外，病原微生物也會對植物生理產生極大的影響，例如改變細胞膜的滲透壓、阻塞水分及養分的輸送、影響光合作用及呼吸作用的效率、影響轉譯和轉錄效率等。

因為危害植物機制的不同，有些病原微生物會造成植物局部性病害，例如葉斑病、果腐等。有些病原菌則會引起整株植物系統性的傷害，例如植物青枯病（又稱為細菌性萎凋病）會因病菌產生大量的多醣體，導致維管束輸水困難，造成植株呈現全身性萎凋。

此外，有些病原微生物的菌系多且複雜，易突變並具地理特殊性，在基因型及毒力上的差異都非常大且複雜，更增加病害發生的複雜性和防治的困難度。例如植物青枯病是由 Ralstonia solanacearum 感染所引起的，青枯病菌可以在土壤中長期殘存，可危害的植物範圍涵括五十幾屬，超過 200 種，在熱帶和亞熱帶發生的情況更是嚴重，且防治非常不易。抗病品種在不同地區和針對不同菌株的抗病穩定性也有差異，使用不同的接種方法或菌株於同一抗病品種可定位到不同或相同的抗病相關防禦基因，可見這種病害的複雜性。

有益植物的微生物

除了病原微生物外，在自然界中也有許多對植物有益的微生物，可以促進植物生長、加強植物對病害或不良環境因子的耐受性。這類有益微生物幫助植物生長或抵抗各種逆境因子的機制，包括對有害於植物的生物造成直接衝擊、促進植物自身的生長和健壯、與其他生物間產生協力作用等。對植物有益的微生物因其特質的不同，可以個別或以不同的組合，用來當做植物的生物肥料或生物農藥。

由於和植物相關的細菌種類很多，目前已經發現並應用的植物有益細菌，種類極為豐富。例如根瘤菌是一群可以在植物根部產生根瘤的共生細菌，能夠幫助植物產生高效能的固氮作用。蘇力菌則會產生具寄主專一性的特殊有毒蛋白結晶，使取食植物的害蟲因腸壁穿孔而亡，但對於目標昆蟲以外的生物則無害。另外，有些具有殺菌活性的有益細菌，例如枯草桿菌、鏈黴菌和假單胞菌等，可以利用產生多種抗生物質、競爭和超寄生等機制，達到拮抗植物病原菌的目的。

在植物有益真菌方面，最著名也是非常重要的是菌根菌。因菌種而異，這類真菌可以在植物的根部表面或內部生長與發育，其菌絲與植物根部纏繞在一起，不但可以幫助植物吸收土壤中的養分（尤其是磷）和水分，也可以幫助植物避免多種病原菌微生物的侵害，或增加植物對不良環境因子的耐受性。

木黴菌（Trichoderma spp.）則是利用產生抗生素或細胞壁分解酵素、競爭養分或空間、寄生及誘導植物自體防禦反應等機制，達到防治植物病害的目的。另外，也有些真菌會寄生在植物害蟲內，在其體內大量增殖而導致目標害蟲死亡，例如綠殭菌、白殭菌、黑殭菌等都是這類的蟲生真菌。

在病毒方面，有些植物病原細菌會被特定的嗜菌體感染而瓦解，但這些嗜菌體因為具有高度寄主專一性，並不會感染植物或動物。此外，自然界也有一些可以感染並殺死植物害蟲的病毒，這類病毒種類很多，且具有高度寄主專一性，目前已經成功地應用在防治植物害蟲的工作上。