115 高普考高考三級 植物病理 植物病理學 考古題詳解
第 一 題20 分
請試述下列名詞之意涵:(每小題 4 分,共 20 分)
(1) Ti plasmid
(2) Polyetic disease
(3) Vertical resistance
(4) Hypersensitive response
(5) ELISA
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核心觀念
本題考查五個植物病理學常見名詞,分別涉及植物病原菌的遺傳工程工具、病害流行型態、寄主抗病性、植物防禦反應,以及病原診斷技術。作答時宜先給出定義,再補充其作用或重要特徵,並與容易混淆的名詞區分。
解題方法與各名詞說明
(1)Ti plasmid:腫瘤誘導質體
Ti plasmid 是根癌農桿菌(Agrobacterium tumefaciens)所帶有的大型質體,名稱來自 tumor-inducing。細菌感染植物傷口後,可將質體上的 T-DNA 轉移至植物細胞,並整合進植物基因組;T-DNA 上的基因會促使細胞異常增生,造成冠癭病(crown gall),並使植物細胞合成農桿菌可利用的 opines。
Ti plasmid 的 vir 區域含有參與 T-DNA 轉移的毒力基因;T-DNA 則是被轉移至植物細胞的 DNA 區段。經去毒化改造的 Ti plasmid 系統也可作為植物基因轉殖載體。
(2)Polyetic disease:多年累積型病害
Polyetic disease 指病害發展或流行跨越多個生長季,病原族群或病害量會在不同年度間累積的病害型態。典型例子是病原能長期存活於多年生寄主、土壤或植物殘體中,並在往後年度持續形成新的感染源。
此名詞著重跨年度的累積,應與依單一生長季內感染循環數區分的 monocyclic disease(單循環病害)及 polycyclic disease(多循環病害)分開。Polycyclic 著重同一季內能否反覆感染;polyetic 著重流行是否歷經多年累積。
(3)Vertical resistance:垂直抗性
垂直抗性是寄主對特定病原菌生理小種具有差異性、通常較專一的抗性,常由一個或少數主要抗病基因控制。依寄主抗病基因與病原菌無毒性基因間的辨識關係,常以「基因對基因」概念說明。
此種抗性常呈現明顯的抗病或感病差異,對能被辨識的病原小種可有強烈效果;但病原菌若演化出能突破抗性的生理小種,抗性可能失效。因此育種與病害管理上須留意病原菌族群變化,並可透過抗病基因堆疊或搭配其他防治策略延長抗性效用。
(4)Hypersensitive response:過敏性反應
第 二 題20 分
茶赤葉枯病和茶餅病都會危害茶樹葉片,造成產量和品質的損失。
(1) 請寫出兩種病害的病原菌屬名。(2 分)
(2) 請描述兩種病害的病徵及病兆。(6 分)
(3) 請說明兩種病害的發病生態差異(主要感染源、主要傳播途徑、適合發病的環境條件等)。(8 分)
(4) 請由調整茶園微氣候與修剪作業兩個面向,說明如何有效防範兩種病害在田間發生。(4 分)
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核心觀念
本題比較兩種茶樹葉部真菌病害的病原分類、病徵與病兆,以及病原如何越冬、傳播與侵染。作答時要抓住生態上的主要差異:茶赤葉枯病常與傷口、風雨及植株受逆境有關;茶餅病則偏好冷涼、潮濕、陰蔽的環境,並主要危害嫩葉與嫩梢。
解題方法
先依「病原—病徵—病兆—傳播與發病條件—田間管理」逐項比較。病徵是植物受害後呈現的異常表現;病兆則是病原本身或其繁殖構造,例如孢子團、子實層。第(4)題要求從微氣候與修剪作答,因此要把各自的環境需求及病原來源,轉化成改善通風、日照、濕度,以及清除病組織、降低傷口感染等管理措施。
(1)病原菌屬名
- **茶赤葉枯病:**炭疽菌屬 Colletotrichum。臺灣常見病原包括 C. camelliae,另有其他 Colletotrichum 種。
- **茶餅病:**外擔菌屬 Exobasidium,主要病原為 E. vexans。
(2)病徵及病兆
茶赤葉枯病
- **病徵:**嫩芽或葉片初期出現黃綠色小點,逐漸擴大、轉為赤褐色至深褐色病斑。成熟葉常由葉緣向內或沿葉脈發展;病斑可見不明顯輪紋,後期褪成灰白色。嚴重時可危害嫩枝。
- **病兆:**病斑上的黑色小點為病原菌形成的分生孢子盤等構造;濕度高時可見肉色、黏性的孢子團。
茶餅病
- **病徵:**主要危害嫩葉、嫩芽及幼梢。葉片初現黃色小點,之後轉紅並擴大;葉面一側凹陷成水泡狀,另一側隆起。病斑後期褐變、乾枯;病斑多時葉片會扭曲。幼梢受害則彎曲,嫩芽生長受阻甚至枯死。
- **病兆:**病斑隆起面,通常在葉背,可見灰白色粉狀子實層,內含病原菌擔子與擔孢子。
(3)發病生態差異
| 比較項目 | 茶赤葉枯病 | 茶餅病 |
|---|---|---|
| 主要感染源 | 罹病葉片、枝條等病組織上的病原菌及其孢子;受傷或衰弱組織有利於發病。 | 罹病嫩葉、嫩梢病斑上的子實層及擔孢子,提供後續感染源。 |
| 主要傳播途徑 | 孢子可藉風雨傳播;風雨、機械採茶或修剪造成的傷口有利病原侵入。 | 擔孢子由病斑釋出,以空氣傳播;在潮濕條件下發芽、侵入嫩組織。 |
| 適合發病的環境 | 潮濕時病斑進展快,風雨可加速傳播;機械傷口、颱風損傷、日燒及樹勢衰弱等會增加感染風險。 | 冷涼、多霧、陰雨、高濕的環境最有利;約 且濕度高時,擔孢子容易發芽侵入。茶園蔭蔽、日照少、通風不良時較易發生。 |
第 三 題20 分
木瓜輪點病(papaya ringspot)是危害木瓜產業極嚴重的病毒病害,請描述其危害的病徵,並請說明此病氾濫成災的原因。臺灣針對此病的現行防治策略有哪些?而除了木瓜輪點病之外,臺灣田間還發現其他哪些危害木瓜的病毒病害?請寫出病毒名稱及其危害的病徵。(20 分)
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核心觀念
本題考查木瓜輪點病的病原與病徵、病毒病害的流行特性,以及臺灣田間的綜合防治。木瓜輪點病由木瓜輪點病毒(Papaya ringspot virus, PRSV)引起,屬於馬鈴薯 Y 病毒科(Potyviridae)的病毒;感染木瓜的主要是木瓜型(PRSV-P)。病毒病害一旦進入植株體內,通常沒有可治癒的藥劑,因此防治重點在於降低病毒來源、阻絕媒介昆蟲傳播,並提高植株抗病或耐病能力。
解題方法
依題目要求分成三部分作答:先描述木瓜輪點病的葉、莖、果及植株整體病徵;再說明病毒如何迅速傳播,以及為何容易在木瓜產區持續流行;最後整理現行防治方式,並列出其他在臺灣田間發現的木瓜病毒及其病徵。
木瓜輪點病的病徵
- 葉片:新葉黃化、變小,展開後出現黃綠斑駁嵌紋;嚴重時葉片皺縮、畸形。老葉葉背可見不規則水浸狀輪紋。
- 葉柄與莖頂:幼嫩部位出現長條形、不規則油浸狀斑紋。
- 花與果實:花瓣可能出現油浸狀輪紋;果實發育不良或畸形,果面出現同心輪紋,品質與甜度下降。
- 植株生長:植株矮化、生長受阻,不易開花結果;後期葉緣焦枯、老葉脫落,頂端僅剩淡黃色新葉。部分病株亦會呈現新葉萎凋,之後全株死亡。
病害容易氾濫的原因
- 蚜蟲傳播迅速:蚜蟲以非永續性方式傳播 PRSV,短暫取食病株即可帶毒,再經短暫試探取食傳給健康株;因此病毒可快速擴散。
- 媒介防治不易及時阻斷傳播:蚜蟲在試探取食時即可傳毒,單靠施用殺蟲劑難以在傳播發生前完全阻止病毒散布。
- 寄主與病毒來源廣泛:木瓜園周圍的葫蘆科作物及其他寄主植物可維持病毒來源,病株與廢耕園也會成為蚜蟲帶毒的感染源。
- 木瓜為多年生、連續栽培作物:田間植株長期存在,病株與健康株並存,加上產區集中,增加病毒在植株間傳播的機會。
- 缺乏治癒性藥劑:病毒進入植株後無法以一般藥劑清除;若未及早移除病株,便會持續形成接種源。
臺灣的防治策略
第 四 題20 分
請寫出引起下列病害之病原學名及傳播方式:(每小題 4 分,共 20 分)
(1) Peach bacterial shot hole
(2) Sudden oak death
(3) Coconut lethal yellowing
(4) Citrus variegated chlorosis
(5) Banana bract mosaic
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核心觀念
本題考查「病害名稱—病原類群—傳播方式」的配對。作答時要分辨細菌、卵菌、植原體與病毒等病原,並指出其主要自然傳播媒介;若病害也會藉種苗、接穗或其他感染植物材料遠距傳播,宜一併寫出。
解題方法
先依病名辨認代表性病原,再按照病原生物學判斷傳播方式:
- 細菌性病害:常由雨滴、灌溉水或媒介昆蟲傳播,也可能隨繁殖材料移動。
- 卵菌病害:孢子可隨雨水飛濺、逕流或受污染土壤移動。
- 植原體病害:主要由刺吸式昆蟲媒介傳播。
- 病毒病害:常由特定昆蟲以非持續性方式傳播,也可能由帶毒繁殖材料散播。
各小題詳解
(1)Peach bacterial shot hole
- 病原:細菌 Xanthomonas arboricola pv. pruni。
- 傳播方式:病原可在病組織或枝條等處存活,生長季主要藉雨滴飛濺、風雨與灌溉水在植株間傳播;修剪工具及帶菌繁殖材料亦可能造成傳播。
- 判斷重點:「bacterial」提示病原為細菌;傳播以水滴飛濺為重點,勿與真菌性穿孔病混淆。
(2)Sudden oak death
- 病原:卵菌 Phytophthora ramorum。
- 傳播方式:孢子囊及游走子可藉雨水飛濺、風雨或逕流在近距離傳播;受污染的土壤、水、植物殘體及感染苗木也會傳播病原,苗木移動尤其能造成遠距離擴散。
- 判斷重點:Phytophthora 是卵菌,並非真正的真菌;此病名雖稱「橡樹猝死」,病原也能在其他植物上繁殖並形成傳播來源。
(3)Coconut lethal yellowing
- 病原:植原體 ‘Candidatus Phytoplasma palmae’,常見於 16SrIV-A 群。
- 傳播方式:主要由葉蟬總科的飛蝨類媒介傳播;加勒比海與佛羅里達常見媒介為 Haplaxius crudus(舊名 Myndus crudus)。帶病棕櫚等植物材料的移動也可能擴散病害。
- 判斷重點:植原體寄生於韌皮部,主要靠刺吸式昆蟲取食傳播,不能寫成由雨水或一般接觸傳播。
(4)Citrus variegated chlorosis
第 五 題20 分
甘蔗白葉病(white leaf)與甘蔗宿根矮化病(ratoon stunting)曾經是嚴重危害臺灣甘蔗產業的兩大病害,其病因(病原學名)與傳播途徑為何?當初採取哪些防治方法有效降低此兩病之危害?(20 分)
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核心觀念
本題考查兩種甘蔗重要病害的病原類別、主要傳播方式,以及防治方法如何切斷傳播鏈。甘蔗以蔗莖作為種苗繁殖,因此帶病蔗苗會把病原帶入新田;此外,白葉病可由媒介昆蟲傳播,宿根矮化病則易經帶菌蔗汁及受污染刀具機械傳播。防治重點是使用健康種苗,並針對各病害特有的傳播方式加以阻斷。
解題方法
逐病整理「病原—傳播途徑—對應防治」即可作答。白葉病病原屬植物菌質體,需特別指出田間媒介昆蟲;宿根矮化病病原是細菌,除病苗傳播外,須注意採收、切苗時受污染的刀具與機械。防治措施則對應到健康種苗、媒介昆蟲管理或工具消毒與熱處理。
病原與傳播途徑
甘蔗白葉病(sugarcane white leaf)
病原為甘蔗白葉植物菌質體(sugarcane white leaf phytoplasma),舊資料常稱類菌質體(mycoplasma-like organism, MLO)。
主要傳播途徑有二:
- 病蔗苗傳播:以感染病原的蔗莖作種苗,會將病原帶至新植蔗園。
- 媒介昆蟲傳播:田間由臺灣斑紋葉蟬(Matsumuratettix hiroglyphicus)吸食病株後傳播,造成二次感染。
甘蔗宿根矮化病(ratoon stunting disease, RSD)
病原為宿根矮化病菌(Leifsonia xyli subsp. xyli),屬於寄生於維管束組織的細菌。
主要傳播途徑有二:
- 帶菌蔗苗傳播:以感染蔗莖作種苗,可將病菌帶入新植蔗園。
- 機械傳播:採收、切苗時,刀具或收穫機械沾染病株蔗汁,再切割健株,便可傳播病菌。