臺灣博碩士論文加值系統

乳酸菌被認為具有一般環境及食用安全的微生物 (Generally Recognized as Safe (GRAS)，在乳酸菌生產過程中常會伴隨大量廢棄的發酵液，本研究為落實「搖籃到搖籃」(Cradle to Cradle) 的理念，將景岳生技公司提供的乳酸菌Lactobacillus paracasei發酵液 (No-2) 施用於農作物。檢測其對於環境逆境抵抗能力、根圈微生物族群數量、病原菌抵抗能力及作物生長的影響。實驗結果顯示，No-2能夠有效提升番茄體內過氧化酵素 (peroxidase, POD) 的活性、過氧化氫 (Hydrogen peroxide, H2O2) 的累積量，同時也會增加細胞膜上的離子滲漏度，提升JA 相關抗性標記基因 LeOPR3、LeCOI1與LeJAZ1及SA相關抗性標記基因LePR1的表現量，若將No-2經高溫處理後 (Heat-No-2)，也能同時誘導JA相關抗性標記基因 LeOPR3、LeCOI1與LeJAZ1及SA相關抗性標記基因LePR1的表現量。此外No-2也能直接抑制炭疽病菌Colletotrichum gloeosporioides病原菌菌絲生長及孢子發芽能力，增強番茄對於炭疽病菌C. gloeosporioides的抵抗能力。環境逆境部分，No-2能提升番茄幼苗對於UV-C、高溫及缺水逆境的耐受能力。No-2也可以幫助番茄根部維持土壤根圈細菌Bacillus thuringiensis (HS1) 及B. amyloliquefaciens (HS3) 的族群數量。在田間試驗，結果發現單獨處裡No-2能促進番茄植株高度及葉片數，而Heat-No-2只能增加植株高度。除了番茄，No-2也可以增加水稻分糵數、稻梗長度和稻梗數、洋香瓜的花朵及果實數及番荔枝果實的產量。但是單獨處裡No-2對於番荔枝的田間病害防治效果卻不明顯，但是如果混合B. thuringiensis (HS1) 及B. amyloliquefaciens (HS3) 及鈣離子之後則具有降低病害的能力，且依然可以維持增加釋迦果實產量的能力。綜合上訴的研究結果顯示，乳酸菌發酵液No-2在正常劑量下能經由促進植物體內H2O2含量、POD活性誘導抗性基因表現及增加根部微生物族群數量，等多重方式來同時達到保護植物及提升作物產量的雙重目標。

Plants are often unable to take into account the increase in yield and resistance to stress in the field farming environment.This experiment was applied to crops in the general environment and food safety microbes (Generally recognizedized as Safe (GRAS) microbial lactic acid bacteria Lactobacillus paracasei fermentation broth (No-2).And to detect its effect on adversity resistance, number of rhizosphere microbial population, pathogen resistance and crop growth.The results showed that No-2 could increase the activity of peroxidase (POD), the accumulation of hydrogen peroxide (H2O2), and increase the ion permeability on the cell membrane. The expression of LeOPR3, LeCOI1 and LeJAZ1 and LeJAZ1 and SA-related resistance marker gene LePR1 were detected by heat-No2, and the JA-related resistance marker LeOPR3, LeCOI1 and LeJAZ1 and SA-related resistance marker gene LePR1. In addition, No-2 can directly inhibit the growth and spore germination ability of pathogens such as Colletotrichum gloeosporioides, and enhance the resistance of tomato to C. gloeosporioides.The ability to enhance the tolerance of tomato seedlings to UV-C, high temperature and water stress can also help the roots of tomato roots to maintain the number of Bacillus thuringiensis (HS1) and B. amyloliquefaciens (HS3) populations.In field trials, it was found that No-2 alone could promote tomato plant height and leaf number, while Heat-No2 could only increase plant height. It is also possible to increase the number of rice, the length of rice stem and the number of rice stem, the number of flowers and fruits of yang melon and the yield of Annona fruit.However, the effect of No-2 on the field disease of Annona lucidum was not obvious, but it was not only possible to reduce the disease after mixing B. thuringiensis (HS1) and B. amyloliquefaciens (HS3) and calcium Maintain the ability to increase the yield of Sakya fruit.The results of the comprehensive appellations show that the lactic acid bacteria fermentation broth No-2 can induce the resistance gene expression by increasing the content of H2O2 and POD activity in the plant, increase the number of root microbial populations, and so on to protect the plant and raise the crop The dual goal of production.

目錄
謝誌……………………………………………………………………………………i
中文摘要………………………………………………………………………………ii
英文摘要……………………………………………………………………………..v
圖目錄………………………………………………………………………………...xi
第一章、 前言…………………………………………………………………...1
第一節、 乳酸菌………………………………………………………………...1
第二節、 根圈微生物對植物的影響……………………………………2
一. 根圈微生物對植物生長之案例…………………………….…2
二. 根圈微生物誘導植物抵抗病原抗性機制….…………………..4
第三節、 根圈微生物對植物抵抗逆境影響…………………………….5
一. 根圈微生物對植物抵抗高溫之影響…………………………..5
二. 根圈微生物對植物抵抗乾旱之影響…………………………….6
三. 根圈微生物對植物抵抗炭疽病菌之影響………..…………………7
四. 根圈微生物對植物抵抗Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 之影響……………………………………………………………....……8
五. 根圈微生物對植物抵抗青枯病菌之影響…………………….9
六. 乳酸菌對植物病原菌之影響………………………… ………….. .10
第四節、 研究動機與目的……………………………………………………10
第二章、 材料方法……………………………………..………………………12
第一節、 實驗材料…………………………………..…..……………………12
一. 植株材料與培養條件……………………………………………..12
二. 乳酸菌L. paracasei發酵液…………………………………………12
三. 微生物材料與培養條件…………………………………………13
第二節、 實驗方法……………………………………………………………13
一. 乳酸菌L. paracasei發酵液對植株生長測試……..….…………….14
二. 植株病害接種……………………………………....………………..14
三. 細菌在根纏聚檢測方法………………….……………………..…...15
四. 即時聚合酶鏈鎖反應 (Quantitative real time polymerase chain reaction, Q-RT-PCR)…………………………………………………………..16
五. 植株體內過氧化氫含量檢測………………………………………..16
六. 過氧化氫酶檢測………………………………………………..……17
七. 細胞膜離子滲漏檢測………………………………………………..17
八. 環境逆境處理方法及損傷分級判斷標準………………………….18
九. 真菌孢子發芽率檢測…………………………………………….18
十. 統計方法………………………………………………………….19

第三章、 結果………………………………………………………………..20
第一節、 乳酸菌L. paracasei發酵液對植株生長之影響……………………20
一. 乳酸菌L. paracasei 發酵液促進番茄生長………………….……20
二. 乳酸菌L. paracasei發酵液對其他作物生長之影響……………20

第二節、 乳酸菌 L. paracasei 發酵液促進番茄根部Bacillus 屬細菌殘存能力……………………………………………………………………………....21

第三節、 乳酸菌 L. paracasei 發酵液對番茄體內過氧化物調控…………22

一. 乳酸菌 L. paracasei 發酵液增加番茄 H2O2 累積………………22
二. 乳酸菌 L. paracasei 發酵液提高番茄 POD 的活性……………23
三. 乳酸菌 L. paracasei 發酵液使番茄葉片離子通透提高…………23

第四節、 乳酸菌 L. paracasei 發酵液對番茄植株抵抗環境逆境能力…….24

一. 乳酸菌 L. paracasei 發酵液可以降低番茄植株因 UV-C 造成的損傷……………………………………………………………………………….24
二. 乳酸菌 L. paracasei 發酵液能提升植物耐熱能力乳酸菌……….25
三. 乳酸菌L. paracasei 發酵液可以降低番茄植株因乾旱造成的損..25

第五節、 乳酸菌 L. paracasei 發酵液對番茄植株JA抗性基因表現及抵抗炭疽菌的感染及降低炭疽病菌孢子發芽率影響………………………………..26

一. 乳酸菌 L. paracasei 發酵液增加番茄JA相關基因的表現量…………….……………………………………………………...………….26
二. 乳酸菌 L. paracasei 發酵液幫助番茄抵抗C. gloeosporioides (SA 1-36-2 ) 的感染及降低C. gloeosporioides (SA 1-36-2 )孢子發芽率……………………………………………………………………..………...27

第六節、 乳酸菌 L. paracasei 發酵液對番茄植株SA抗性基因表現及抵抗Pst DC3000、Pst DC3000 avrrpt2及青枯菌能力……………………………28

一. 乳酸菌 L. paracasei 發酵液增加番茄 PR1的表現量……………28
二. 乳酸菌 L. paracasei 發酵液幫助番茄抵抗 Pst DC3000與Pst DC3000 avrrpt2的感染…………………………………………………….29
三. 乳酸菌 L. paracasei 發酵液無法幫助番茄抵抗 Ralstonia solanacearum (Rd4) 的感染………………………………………………….30

第七節、 乳酸菌 L. paracasei 發酵液對番荔枝植株在慣行農法葉部綜合病害防治的能力………………………………………………………………..31
一. 乳酸菌 L. paracasei 發酵液對釋迦病徵沒有差異……………….31
二. 乳酸菌 L. paracasei 發酵液混合土壤根圈細菌Bacillus sp 及鈣離子降低番荔枝病害指數……………………………………………………….32

第四章、 討論………………………………………………………………..33
第一節、 乳酸菌 L. paracasei 發酵液促進植物生長………………………33
第二節、 乳酸菌 L. paracasei 發酵液藉由調控ROS幫助番茄抵抗UV、高溫與乾旱逆境……………………..…………………………………….….35
第三節、 乳酸菌 L. paracasei 發酵液幫助番茄抵抗炭疽病菌與Pst DC3000感病能力及抑制炭疽病菌孢子發芽…………………………………………36
第四節、 未來展望…………………………………………………………….37
第五章、 參考文獻…………………………………………………………….38
附錄……………………………………………………………………….………101
附錄一、實驗架構…………………………………………………………………..101
附錄二、Q-PCR引子條件…………………………………………………………102
附錄三、培養基與藥劑配方表…………………………………………………..103
附錄四、實驗儀器………………………………………………………………...104
附錄五、UV逆境損傷分級………………………………………………………105
附錄六、青枯病損傷分級…………………………………………….….……….107
附錄七、乳酸菌 L. paracasei 發酵液會使番茄鈣離子吸收能力下降………….109
附錄八、乳酸菌 L. paracasei 發酵液無法不會影響番茄光合作用效率………111


 
圖目錄
圖1、No-2與Heat-No-2對番茄植株生長的影響。……………………………..57
圖2、No-2對水稻生長的影響。………………………………………………….59
圖3、No-2對洋香瓜生長的影響。……………………………………………….61
圖4、No-2對番荔枝果實生長的影響。………………………………………….63圖5、No-2與Heat-No-2對Bacillus sp對番茄根部表面纏聚能力。…………..65
圖6、No-2與Heat-No-2對番茄葉片H2O2的含量影響。…………………………67
圖7、No-2與Heat-No-2對番茄葉片POD的活性影響。……………………………69
圖8、No-2與Heat-No-2對番茄葉片細胞膜離子通透的影響。………………..71
圖9、No-2與Heat-No-2對番茄植株受UV逆境的影響。……………………..73
圖10、No-2與Heat-No-2對番茄植株耐熱能力。………………………………75
圖11、No-2與Heat-No-2對番茄植株受乾旱逆境損傷程度的影響。…………77
圖12、No-2與Heat-No-2對番茄JA抗病路徑基因表現量之影響。………….79
圖13、No-2與Heat-No-2對番茄植株受炭疽菌C. gloeosporioides (SA 1-36-2 ) 逆境損傷程度的影響。…………………………………………………………….81
圖14、No-2對番荔枝抵抗炭疽病能力的影響。………………………...………83
圖15、No-2與Heat-No-2對C. gloeosporioides (SA 1-36-2 ) 孢子發芽率的影響。……………………………………………………………………………….…85
圖16、No-2與Heat-No-2對番茄LePR1基因表現量之影響。………………...87
圖17、No-2與Heat-No-2對番茄抵抗Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 能力的影響。……………………………………………………………………….89
圖18、No-2與Heat-No-2對番茄抵抗Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 avrrpt2能力的影響。………………………………………………………………91
圖19、No-2與Heat-No-2對番茄植株受青枯菌R. solanacearum (Rd4) 逆境損傷程度的影響。……………………………………………………………………….93
圖20、No-2對青枯病菌在番茄根部表面纏聚能力。……….…………………..95
圖21、No-2對番荔枝葉部綜合病害之影響。……………………………...……97
圖22、No-2混合土壤根圈細菌Bacillus sp 及鈣離子對番荔枝葉部綜合病害、果實數目及大小之影響。………………………………………………………….99