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防治疣胸琉璃蟻新利器,產學合作技術成果登上國際頂級期刊!

 

氣候變遷加上生態失衡,疣胸琉璃蟻近年在臺灣中南部數量暴增,其主要分佈在竹子,森林和花園中。疣胸琉璃蟻通過在水管和電線中建立新的傳播和覓食途徑,還可以入侵與人類活動有關的室內和室外區域。這些人造區域為疣胸琉璃蟻提供了合適的棲息地,例如窗戶,天花板和懸樑的邊緣,這蟻害嚴重破壞了臺灣的人類生活。疣胸琉璃蟻不但會咬人,還會噴射蟻酸使人睜不開眼睛、呼吸困難,更入侵民眾居家環境,目前全臺共有9縣市24鄉鎮區遭受危害,目前更有往北移動趨勢,因此找到一種有效的方法來控制這些令人討厭的螞蟻是非常重要的。然而疣胸琉璃蟻喜好居住於隱蔽性高的環境,聞到強烈的忌避氣味就會逃竄,若是以噴殺蟲劑防治,反而會讓疣胸琉璃蟻四處擴張造成更大的後遺症。為減少疣胸琉璃蟻危害,本校生物學系周睿鈺教授、林宗岐教授與皓悅生技股份有限公司率領的研究團隊,在科技部產學合作研究計畫經費支持下的研發成果首度在國際期刊「Biocontrol (生物防治)」發表「Aspergillus nomius專利真菌菌株AA-781」防治成效:這菌株從2018年成功自田間分離,經三年多實驗證實在實驗室環境下對疣胸琉璃蟻可達90%以上的致死率。

管理害蟲種群最常見的策略是化學控制,噴灑化學防治劑是目前減少害蟲數量的主要方式。然而,這些方法對於螞蟻此類的社會性生物效果有限。首先,化學噴霧劑僅能達到部分的控制效果,因為它們主要只能殺死出門在外覓食的工蟻,而在巢內中的蟻后、工蟻與幼蟲則不受化學藥劑的影響。化學控制的方式消耗大量的人力與金錢的成本。最後,這些噴霧劑會對環境造成污染,同時它們對該地區的有益生物與非目標生物造成毒害,而這些化學殘留物可能被農作物或土壤吸收,間接影響人類健康。相比之下,利用本研究「Aspergillus nomius專利菌株AA-781」進行防治是一種對環境較為友善的方式。「Aspergillus nomius專利菌株AA-781」的特徵在於它們進入螞蟻體內後能夠進行複製,並可以通過使用物理力和酶的分泌來穿透螞蟻角質層,在某些情況下,真菌孢子隨食物進入螞蟻體內,並從腸道進入內部細胞。有些真菌孢子座落於寄主的外表皮上後,會產生一些酶和分泌一些黏性物質,使其牢固粘附於昆蟲體表,當成功附著於宿主體表後,孢子發芽後所形成的附著胞(appressorium)會分泌粘著物質而緊密粘附於宿主體壁後進一步外泌具有水解活性(hydrolytic activity)及解脂活性(lipolytic activity)的酵素,入侵宿主體內。真菌入侵宿主後,昆蟲會因為組織滲透和養分消耗而死亡。目前本研究團隊在田間試驗的結果也顯示「Aspergillus nomius專利菌株AA-781」對疣胸琉璃蟻同樣具有高度防治力,施用時機更不受限於四季變化,全年皆可使用;此外,受感染的疣胸琉璃蟻體上所產生的菌絲與分生孢子,可再經由風雨等媒介傳播,或是社會性螞蟻的交互清理(allogrooming)行為,進而感染蟻巢內其他螞蟻個體,達到更高的防治效果。使用蟲生真菌來防治害蟲,害蟲不會產生抗藥性,且對非目標的生物沒有毒害。蟲生真菌防治技術具備多種優勢,也因此逐漸成為目前國際發展潮流,如美國與及歐洲許多國家皆有相關商品,對於田間害蟲及溫室小型害蟲具防治成效。「Biocontrol (生物防治)」期刊在JCR所屬領域101種期刊中排名第10,為排名百分比前10%之頂級期刊。此論文研究團隊中,更培育本校優秀的研究人才與學生,共同作者群中有本校生物學系邱名鍾博士後研究員與碩士班林暐鈞同學。感謝科技部產學合作研究計畫(開發型)經費支持,周教授與林教授也特別感謝109年度科技部補助獎勵特殊優秀研究人才經費支持。(本篇研究期刊請點選網址參看: https://link.springer.com/article/10.1007/s10526-021-10086-7)

(4圖分解說明)實驗數據證明本研究所發表之「Aspergillus nomius專利菌株AA-781」,在施灑至疣胸琉璃蟻體表後1~2天內即可造成螞蟻死亡,並在72小時於螞蟻體表即冒出黃色真菌孢子(圖1)。透過電子顯微鏡觀察更證實受感染的疣胸琉璃蟻體上節間所產生的菌絲(圖2、3)與分生孢子囊(圖4),可再經由風雨等媒介傳播,或是社會性螞蟻的交互清理進而感染蟻巢內其他螞蟻個體,達到防治效果。

▲實驗數據證明本研究所發表之「Aspergillus nomius專利菌株AA-781」,在施灑至疣胸琉璃蟻體表後1~2天內即可造成螞蟻死亡,並在72小時於螞蟻體表即冒出黃色真菌孢子(圖1)。透過電子顯微鏡觀察更證實受感染的疣胸琉璃蟻體上節間所產生的菌絲(圖2、3)與分生孢子囊(圖4),可再經由風雨等媒介傳播,或是社會性螞蟻的交互清理進而感染蟻巢內其他螞蟻個體,達到防治效果。

(點線圖)在國際期刊「Biocontrol (生物防治)」所發表之「Aspergillus nomius專利菌株AA-781」從2018年成功自南投縣魚池鄉森林內分離,經三年多實驗證實在實驗室環境下對疣胸琉璃蟻可達90 %以上的致死率。圖中縱軸為螞蟻存活率,橫軸為施用真菌孢子後天數。不同符號代表不同濃度的真菌孢子數(單位為每毫升) 。

▲在國際期刊「Biocontrol (生物防治)」所發表之「Aspergillus nomius專利菌株AA-781」從2018年成功自南投縣魚池鄉森林內分離,經三年多實驗證實在實驗室環境下對疣胸琉璃蟻可達90 %以上的致死率。圖中縱軸為螞蟻存活率,橫軸為施用真菌孢子後天數。不同符號代表不同濃度的真菌孢子數(單位為每毫升) 。

(照片)將Aspergillus nomius專利菌株AA-781孢子混以本團隊所開發之固態餌劑餵食疣胸琉璃蟻,除了可提升專一性防治效果外,更可利用固態餌劑包覆以延長孢子在田間的有效時間。

▲將Aspergillus nomius專利菌株AA-781孢子混以本團隊所開發之固態餌劑餵食疣胸琉璃蟻,除了可提升專一性防治效果外,更可利用固態餌劑包覆以延長孢子在田間的有效時間。

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