樹癌「褐根病」是怎麼傳播的?如何有效防止病害傳播?

  • 文/巫宗錡、鍾嘉綾

樹木的平靜表面,受地下的「褐根病」威脅

行人在行道樹間穿梭,鄰居在庭院中修剪櫻花樹,孩童在公園的大榕樹下乘涼、嬉戲,這些都市林木看似平靜自在的陪伴在我們四周,樹木是我們生活中不可或缺的一部份,他們也默默奉獻一己之力,從葉片吸收大氣中的二氧化碳加以固定,排出新鮮的氧氣,以根系抓住土壤同時涵養水資源,達到調節氣候的功能。樹木更是都市生物的住所,建立都市特殊的生態系。

然而,樹木的生活並不像表面上這樣安穩平靜,除了有許多病蟲害會從樹木上掠奪養分,土表下看不到的地方,也有病原菌伺機而動。在臺灣、香港、澳門等熱帶與亞熱帶地區的都市林,褐根病 (Brown root rot) 是近年來赫赫有名、對樹木極具威脅性的敵人。事實上,包括美屬西太平洋群島、日本琉球群島上的森林也都受到嚴重的褐根病危害。

感染褐根病而枯死的鳳凰木。圖/作者提供

當褐根病菌 (Phellinus noxius) 入侵樹木的根部組織,便會開始大肆破壞,造成木材組織的腐朽,原本堅固的根變得脆弱,影響根系吸收土壤中的養分,甚至因為支撐力下降而容易倒伏。佇立在你我生活周遭的林木如果被褐根病攻陷而無預警倒下,可能壓壞房屋與車輛、阻礙交通;如果壓到行人或行進中的車輛,後果更是不堪設想。因此我們通常會選擇移除生病的樹,這句話說來簡單,處理起來卻是件大工程!

處理褐根病的常見做法:移除病樹再消毒土壤

首先要砍除地上部的枝葉,接著以挖土機將樹頭及埋在土裡的根系挖出。在移除的過程中,由於被感染的木材組織質地疏鬆,會有許多大大小小的殘根留在現場。為了去除感染源,目前最常使用土壤燻蒸法於處理褐根病的罹病地,作法是先移除病樹的地上部、樹頭與根系之後,把白色粉狀的燻蒸劑「邁隆 (dazomet)」 與土壤充分混和,並將土壤含水量調整至 40-60%,土表則以黑色塑膠布覆蓋,邁隆遇水會分解產生有毒氣體異硫氰酸甲酯 (methyl isothiocyanate),可以廣泛殺滅各種微生物。

清除病樹的樹頭與土壤中的殘根。圖/作者提供

消毒土壤有必要嗎?褐根病菌真的會由土壤傳播嗎?

褐根病菌佔領了木材組織後,已知可在植物殘體上存活長達數年,伺機等待新種植的樹木誤觸陷阱,或因人為挖掘使木塊隨著土壤移動到新的土地。然而,如果沒有了木材殘體,土壤裡還會有活的褐根病菌存在嗎?香港曾有研究指出,在病樹或健康樹木周圍的土壤裡,都有機會偵測到褐根病菌的DNA,因此推測褐根病菌會藉由土壤傳播。然而,土中的DNA也可能只源自植物根部或已死亡的微生物。

土壤裡到底有沒有活的褐根病菌,將會大大影響防治策略的選擇,因此開啟了我們追捕土壤中褐根病菌的任務。

追追追!土壤中真的有褐根病菌嗎?

如果土壤會傳播褐根病菌,那就代表侵略者原本就先埋伏在根系周圍的土壤裡,等待時機發動攻擊。而當受感染的病樹的根系已經嚴重腐朽,或許褐根病菌也開始向外擴張到周圍的土壤裡。

我們以臺灣大學校園作為研究地點,由八個褐根病發生地收集了44次的土壤樣本,看看能不能從土壤中分離出褐根病菌。由於土壤內充斥著各種細菌、真菌等微生物,我們幫褐根病菌開了一條 VIP通道,使用只有褐根病菌才能長好長滿的培養基,讓它們能直接現形。沒想到在所有的篩選中,竟然完全無法從罹病地的土壤中揪出褐根病菌

難道褐根病菌可以像間諜一樣隱匿,輕易逃過追捕嗎?我們決定主動出擊,直接收集了附著在病樹根部的根圈土壤,或土壤中受感染的殘根上沾黏的土壤,這些根部組織表面甚至可以觀察到褐根病菌絲匯集形成的菌絲面,侵略者都已經現形了,這下即使它潛伏在土壤中也難逃我們的法眼了吧!沒想到分離結果仍然一無所獲。但凡走過必留下痕跡,我們藉由能追蹤褐根病菌的專一性引子對,發現土壤中確實可以偵測到它的 DNA,然而隨著病樹被移除,褐根病菌在土壤中留下的 DNA蹤跡則會越來越少。

即使從帶有菌絲面的病根表面土壤中,同樣也分離不到活的褐根病菌。圖/作者提供

實驗證實:褐根病菌無法靠土壤傳播,清除殘根即可防止病害

這真是令人亢奮的情報呀!原來褐根病菌沒辦法在土壤中隨意生長,擴張它們的領土,而是只能固守在樹木根部或是殘根組織中,並且在健康樹木根系接觸到這些被感染的組織時,才會發動攻擊。褐根病菌並不像其他土媒病原菌,可以產生厚膜孢子或菌核等抗逆境的構造,長時間存活在土壤之中;而且土壤環境險惡,有各式各樣的微生物為了爭奪生活空間而彼此競爭、抑制,褐根病菌可能無法與其抗衡。因此我們認為,只要把已經被褐根病菌攻佔的殘根從土壤中清除乾淨,整塊土地都將重獲自由,逃離它們的魔掌

為了驗證這個觀點,我們在臺大校園內一處罹病地上,把生病萎凋的鳳凰木樹頭和根部移除之後,僅僅撿除被褐根病菌霸佔的殘根組織,再種植很容易受感染的枇杷樹苗,持續追蹤一整年後,這些枇杷樹各個生長茁壯,枇杷樹的根部組織無法分離出褐根病菌,也偵測不到病原菌的 DNA。

這表示只要清除掉土壤中的殘根組織,就不必再擔心樹木會接觸到病原菌,更不用害怕土壤中會有褐根病菌發起進攻的號角。我們以實驗證明了土壤並非褐根病菌的棲息地和傳播媒介,除了釐清病害的散播模式,也讓我們在與褐根病的長期抗戰中看到希望。

清除褐根病罹病地的殘根後,補植的枇杷在一年後依然健康。圖/作者提供

目前病害防治技術的發展,還難以讓已經感染褐根病的樹木擺脫病原菌的魔爪,我們能做的是幫助健康的樹木建立護城河,避免樹木的根系接觸到褐根病菌,也就是所謂的「預防勝於治療」,而清除感染源是最基本也最有機會根除病害的方法。

既然了解到土壤中不存在褐根病菌,土壤燻蒸等處理方式的效果與使用時機,或許可以有更深入的討論。但可以確定的是,只要把褐根病菌佔領的殘根組織從土壤中確實移除(後續可送焚化爐銷燬),現場剩餘的微小木材碎屑經由土壤腐生菌自然分解,便可讓被褐根病菌佔領的土地重獲新生。

本文重點整理

  1. 藉由土壤分離培養、DNA 偵測與種植感病植物等方法,可驗證土壤中不存在(或只有極微量的)褐根病菌活體,土壤並非褐根病菌的棲息地或傳播媒介。
  2. 病樹根部組織是褐根病菌的主要傳播媒介,與健康樹木根系接觸可能造成感染。
  3. 罹病地復育:清除被褐根病菌感染的殘根組織非常非常重要!只要殘根撿除乾淨,即使種植容易生病的植物也不會被感染。

參考文獻

  1. Chang, T. T. 1996. Survival of Phellinus noxius in soil and in the roots of dead host plants. Phytopathology 86:272-276.
  2. Wang, Y. F., Meng, H., Gu, V., and Gu, J. D. 2016. Molecular diagnosis of the brown root-rot disease agent Phellinus noxius on trees and in soil by rDNA ITS analysis. Appl. Environ. Biotechnol. 1:81-91.
  3. Wu, Z. C., Chang, Y. Y., Lai, Q. J., Lin, H. A., Tzean, S. S., Liou, R. F., Tsai, I. J., and Chung, C. L. 2020. Soil is not a reservoir for Phellinus noxius. Phytopathology 110(2):362-369. 

關於作者

活躍星系核

活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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