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3 農業生技產業季刊 目錄 2007 年第十二期 產業發展趨勢 1 全球生物性農藥市場現況與趨勢發展 撰文 / 許嘉伊 法規與管理 7 農用微生物製劑之管理及安全評估 撰文 / 蔡三福 費雯綺 高清文 16 微生物肥料管理現況及訂定要義與展望 撰文 / 楊秋忠 研發與創新 生物性農藥 Ⅰ 21 真菌殺蟲劑研發現況 潛力和展望 撰文 / 高穗生 蔡勇勝 生物性農藥 Ⅱ 28 線蟲殺蟲劑之生產與產品開發 撰文 // 蕭文鳳 生物性肥料 Ⅰ 35 生物性堆肥之菌種開發與應用 撰文 / 蔡宜峰 陳俊位 生物性肥料 Ⅱ 42 微生物肥料 - 菌根菌應用於經濟果樹之栽培 撰文 / 王均琍 49 新科技農業的展望撰文 / 陳永松 產業動態停看聽 守護健康農業開創產業新視界 54 專訪沅渼生物科技股份有限公司 撰文 / 劉翠玲 58 專訪聯發生物科技公司 撰文 / 陳政忻 刊名 / 農業生技產業季刊發行單位 / 財團法人台灣經濟研究院生物科技產業研究中心發行人 / 洪德生總編輯 / 孫智麗主編 / 劉翠玲美術編輯 / 湯佑蓉出版日期 / 每季出刊創刊日期 / 2005 年 3 月季刊電話 / ext. 568 季刊傳真 / 農業生技產業資訊網 / 發行地址 / 台北市德惠街 16-8 號 5 樓印刷 / 豐盈美術印刷股份有限公司 TEL: 本刊物由行政院農業委員會委託財團法人台灣經濟研究院生物科技產業研究中心出版 GPN: ISSN: 臺灣郵政台北雜字第 1096 號執照登記為雜誌交寄

4 農業生技產業季刊 目錄 2007 年第十二期 國際活動 62 Agricultural Biotechnology International Conference (ABIC) 2007 現場紀實撰文 / 陳政忻 72 開啟創新 獲得雙贏 -- BioJapan 2007 撰文 / 劉翠玲 產業調查 年台灣生技相關產業廠商調查統計 資訊情報站 國外消息 EID Parry 生物性農藥營收上揚 USDA 鎖定防治火蟻之生物性農藥首起美國生物性農藥複審巴西發現新棉花害蟲 AgraQuest 靠生物性農藥翻身另一種天然殺蟲劑國內消息農產品驗證標章啟用太陽能誘蟲燈農業新利器福壽實業深耕有機肥料產業百泰飼壯目標取代禽畜飼料抗生素鴻福生態生技微生物製劑獲認證

5 產業發展趨勢 全球生物性農藥市場 現況與趨勢發展 撰文/許嘉伊 一 前言 二十世紀化學農藥 (Chemical pesticides) 的發明 二 產業範圍與特性 一 產業範圍 與應用 減少農業病蟲害的發生 使農業產量提 美國是全球核准最多生物性農藥的國家 根 高 農民收入增加 然而隨著使用次數頻繁 病 據美國環保署 (EPA) 於 2007 年 2 月公布的生物性 蟲對化學農藥逐漸產生抗藥性 農藥的效果隨之 農藥活性成分與產品清單 Biopesticide Ingredient 降低 間接造成農藥過量使用的情況 由於不當 and Product Lists 顯示 於美國註冊的生物性農 的過量使用 造成農藥殘留問題 致使食品安全 藥已超過 241 種活性成分 其中生化成分 75 種 的疑慮在全球各地逐漸浮現 加上科技進步 人 微生物成分 150 種 併入植物體之保護劑 16 種 類生活水準提升 對於食用安全及環境保護的重 美國環保署將生物性農藥定義為由自然資材製成 視日益增加 在消費者意識提昇的驅使下 化學 的農藥 其中 自然資材包括動物 植物 微生 農藥的發展已出現專注於開發低毒性活性成分的 物 甚至是礦物質 例如油菜的油 幾丁聚醣 甲 趨勢 殼素 都被當作農藥使用 也在生物性農藥的範疇 由 於 化 學 農 藥 造 成 的 抗 藥 性 問 題 農 藥 殘 中 生物性農藥可分為三類 留 以及對人體與環境毒性的疑慮 近年來 生 1. 微生物農藥 Microbial pesticides 活性物質 物性農藥 (Biopesticides) 的應用才逐漸被受到重 為細菌 真菌 病毒 原蟲 目前最廣為應用 視 生物性農藥在二十世紀末 已被應用至綜合 的是蘇力菌 Bacillus thuringiensis, Bt 不同 性蟲害管理 (Integrated Pest Management, IPM) 的方 亞種與品系的蘇力菌對抗的昆蟲種類也不同 法中 這不但減少化學農藥使用頻率 也降低抗 2. 殖入植物體之保護劑 (Plant-Incorporated- 藥性發生機率 此外 大部分生物性農藥的生物 Protectants, PIPs) 利用基因改造技術 使植物 毒性較低 甚至沒有生物毒性的疑慮 比較沒有 製造生物農藥成分 例如將蘇力菌的殺蟲蛋白 殘留量的問題 所以 除了綜合性蟲害管理外 基因轉殖進入植物基因體 使植物製造此殺蟲 部分生物性農藥也被允許使用於有機農業 由於 蛋白來抑制蟲害 其中 只有蛋白質與遺傳物 符合現代健康與環保概念 生物性農藥的市場應 質是屬於環保署管轄部分 植物本身則不屬於 用正逐漸擴大中 此範圍內 生物性肥料與農藥 2007年 第十二期 1

6 3. 生化農藥 (Biochemical pesticides): 自然界存在眾多利用天然化學物質控制害蟲的毒殺機制, 例如昆蟲的費洛蒙可以干擾昆蟲交配 植物萃取物可以用來誘捕昆蟲等 相對的, 化學農藥通常是合成的, 經由直接殺死或鈍化昆蟲, 例如抑制神經傳導, 來達到控制蟲害的效果 至於生化農藥應包括哪些生化物質仍無共識, 因此環保署還成立特別委員會進行判定 為了鼓勵產業開發生物性農藥, 美國環保署於農藥註冊機構 (Office of Pesticide Programs, OPP) 下設有專門負責生物性農藥註冊部門, 生物性農藥與污染防治部門 (Biopesticides and Pollution Prevention Division, BPPD) 由於生物性農藥的風險較傳統化學農藥低, 需提供檢驗的資料較少, 因此其註冊期間僅約一年, 而傳統農藥註冊平均則需三年以上 ( 二 ) 產業特性一般而言, 相對於化學農藥, 生物性農藥的作用機制是比較具有專一性的 換言之, 生物性農藥是只對特定病蟲有作用, 對於人類 野生動物與害蟲的天敵通常不具毒性 因此有些生物性農藥甚至可以在農作物採收前使用亦不會對人類造成危害 不過, 也因為具有較佳的專一性, 生物性農藥的廣效性, 則相對就比較差了 所以若要同時對抗多種病蟲害, 就必須同時使用多種生物性農藥, 方能達成抗病蟲害的效果 進一步與化學農藥比較, 生物性農藥具有下列優缺點 : 1. 優點 (1) 作用機制較複雜, 不容易產生抗藥性 (2) 控制化學農藥無法抑制的病蟲害 (3) 由於毒性比較低, 且沒有殘留問題, 有些生物性農藥甚至不需要採收前的間隔時期 (4) 容易被分解, 不會在環境中殘留與累積 (5) 有機農業准許使用經認證的生物性農藥, 但不得使用化學農藥 (6) 註冊約只需化學農藥的六分之一的花費, 三分 之一的時間 (7) 研發的成功機率較高 根據 AgraQuest 表示其生物性農藥從研發到上市約需 3 年時間, 耗費 600 至 1000 萬美元 又根據 Crop Protection Association 表示, 化學農藥研發則約需 9 年時間, 耗費約 2.8 億美元, 而且成功機率僅只有 14 萬分之一 2. 缺點 (1) 除達到特定純度與活性要求外, 甚至必須於無菌狀態下生產, 致使生產成本較高 (2) 對環境的耐受性較低, 容易因為紫外線 溫度與乾燥等因素降低活性 (3) 保存期限較短, 劑型與使用方法限制較多 (4) 廣效性較差 三 全球生物性農藥產業概況影響生物性農藥市場規模的三大因素分別為 : 有機農業規模 綜合性蟲害管理應用範圍 劇毒化學農藥禁用與農藥殘留量降低的政策 依據 IFOAM(International Federation of Organic Agriculture Movements) 的報告指出, 近年來經過認證的有機農業栽種規模逐年持續增加 2000 年全球有機農業規模仍低於 1,000 萬公頃, 目前已經超過 3,100 萬公頃, 遍佈於 120 個國家, 預估未來有機農業範圍將持續擴大 此外, 國際間推動綜合性蟲害管理系統的組織,Global IPM Facility 表示綜合性蟲害管理應用不但可以減少化學農藥使用 提高產量 增加農民收入的效益, 同時也能減少農民中毒 水污染的機率, 降低大眾健康的風險 因此, 國際組織不但鼓吹實施綜合性蟲害管理, 更開辦課程教導農民實際應用 有鑒於可獲得實質利益的前提下, 預估將有越來越多的耕作者, 願意使用綜合性害蟲管理系統, 包括搭配生物性農藥使用, 來減少化學農藥的使用量 在政策法令方面, 為了維護人類健康與自然環境, 各國政府定期檢視已註冊的農藥, 下令禁止使用 2 農業生技產業季刊

7 產業發展趨勢 表一全球農藥市場現況 單位 : 百萬美元 農藥種類 2005 年 2010 年 AAGR % 合成化學農藥 26,076 24, 生物性農藥 672 1, 總和 26,748 25, 生物性農藥比率 2.5% 4.3% - 註一 :AAGR(Average Annual Growth Rate) 年平均成長率, 是指一個投資組合在一年內價值的平均升幅資料來源 :BCC Inc.; 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心整理 毒性高的農藥, 淘汰不合時宜的產品 日本更在 2006 年以正面表列的方式, 將已訂有殘留基準的農藥品項, 由原來的 250 種增加至 586 種, 其中規定 15 種農藥不得驗出殘留, 其餘則統一訂定殘留標準為 0.01ppm 以下, 檢驗不合格產品被禁止流通販售 日本此項新法令也促使我國對於農藥殘留的管控更趨於嚴謹 這些對於農藥使用安全的考量, 不但降低化學農藥的使用, 也有利生物性農藥的發展 根據美國市調公司 Business Communications Company (BCC), Inc. 研究顯示,2005 至 2010 年, 全球合成農藥 ( 化學農藥 ) 市場, 每年平均以 1.5% 負成長的速度縮小, 相反的, 全球生物性農藥市場則以年平均成長率 9.9% 的速度擴大至 億美元 預估生物性農藥佔整個農藥市場的比例將由 2005 年的 2.5% 增加至 4.3% ( 表一 ) 顯示此市場雖然目前規模有限, 但在市場需求面漸增的趨勢下, 帶動更多的資源投入開發, 來增加產品種類, 提升產品品質, 促使生物性農藥全球市場更加快速擴張 四 代表性廠商雖然開發一個生物性農藥產品的研發投入資源較化學農藥少, 但由於目前生物性農藥僅佔農藥市場的 2.5%, 規模有限 因此, 現階段投入生物性農藥的公司仍是以中小型生技公司為主, 例如 AgraQuest 而化學農藥大廠的研發主力仍著重於其本業搭配基因改造種子的營運方式為主 若切入此領域, 其策略是以併購生物性農藥生技公司, 以子公司的方式經營, 例如 Valent BioSciences Syngenta Bioline 由此可見, 專注於生物性農藥研發的生技公司, 未來可能經由業務擴張併購其他更小的公司, 而逐漸穩固產業領導的地位 ; 或是被化學農藥大廠整併後, 持續專業領域的研發, 但可藉由大廠通路快速行銷全球 ( 一 )AgraQuest AgraQuest 創立於 1995 年, 總部位於美國加州戴維斯, 製造工廠設於墨西哥的特拉斯卡拉 致力於開發有效 安全 環境友善的生物性農藥 AgraQuest 前兩年的營收成長都超過 80%, 而且看好未來前景 該公司表示, 超過 50% 的人用藥物是來自植物與微生物等自然資源, 然而, 農藥卻只有 7% 來自自然資源, 可見此領域仍具有開發潛力 從美國發跡,AgraQuest 銷售已經遍布 20 個國家, 目前有六項產品上市, 以 Serenade Sonata Ballad Plus Rhapsody 四個品牌行銷 其中 Serenade Sonata Ballad 這三類產品都是枯草桿菌屬, 用來對抗真菌與細菌引起的病害 這三類產品都有農藥殘留檢測免除資格, 不列在聯合國 Codex 進出口檢查範圍內, 並被列入美國有機資材審核協會 (Organic Materials Review Institute, 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 3

8 表二 AgraQuest 生物性農藥產品簡介 產品名菌種作用免檢測農藥殘留有機農業應用綜合害蟲管理應用 Serenade 枯草桿菌 (QST 713) 殺真菌與細菌 V V V Sonata 短小芽孢桿菌 殺真菌 V V V Ballad Plus (QST 2808) 殺真菌 V V V 資料來源 :AgraQuest; 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心整理 OMRI) 的清單中, 可使用於有機農業 又該公司枯草桿菌 QST 713 菌種被列入歐盟農化註冊指令附錄 I (Annex I of EU agrochemical registration Directive (91/414)), 有利於產品販售至整個歐洲 AgraQuest 早期推出的 Serenade Sonata 都是針對價值較高的蔬果市場與園藝市場 2005 年推出 Ballad Plus, 作用為控制亞洲大豆銹病, 開始進入耕種作物市場 Ballad Plus 是目前唯一被允許用於有機農業, 控制亞洲大豆銹病的農藥, 其效果與化學農藥相當 Rhapsody 原本是用於控制觀賞植物的細菌與真菌病害, 現在已被延伸應用至高爾夫球場的草皮保養 除了已上市的產品,AgraQuest 目前有超過 20 個產品正在研發中 由於本身的核心技術是在微生物農藥研發上,AgraQuest 為了拓展產品種類,2006 年併購一間加拿大生物性農藥公司 Codena, 專長是從植物 萃取物開發農藥, 正好有互補作用 ( 二 )Valent BioSciences Valent BioSciences 是日本化學大廠 Sumitomo Chemical 於 2000 年併購 US biopesticide 與 Abbot Laboratories 的植物生長調節業務而成立 2001 年與 2003 年分別再收購 Aventis 的家用殺蟲劑業務 Certis USA 的公共衛生業務, 獲得獨家使用 Thuricide 於林木蟲害控制之權利 產品有生物殺蟲劑 植物生長調節劑 生物殺線蟲劑三類, 其中以生物殺蟲劑 植物生長調節劑各約佔 50% Valent BioSciences 產品有生物殺蟲劑 植物生長調節劑 生物殺線蟲劑三類, 其中以生物殺蟲劑 植物生長調節劑各約佔 50% Valent BioSciences 目前仍是以延續之前併購的業務內容為主, 而其中有一半的業務為植物生長調節劑, 比較接近母公司的核心業務 表三 Valent BioSciences 生物性農藥產品簡介 產品名菌種與成分作用 有機農業應用 (OMRI) DiPel 蘇力菌毒素蛋白殺蟲劑 V ProGibb 激勃素 (gibberellic acid) 植物生長調節劑 V ReTain 乙烯合成抑制劑 (aminoethoxyvinylglycine) 植物生長調節劑 V Thuricide 蘇力菌殺蟲劑 DiTera Myrothecium spp. 殺線蟲劑 V 資料來源 :Valent BioSciences; 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心整理 4 農業生技產業季刊

9 產業發展趨勢 表四 Syngenta Bioline 生物性農藥產品簡介 品牌 病蟲害 產品 ( 天敵 ) 產品包裝形式 Amblyline 薊馬 蟎 將捕食性蟎類裝在懸掛式囊袋中, 可持續釋出捕食性蟎類 Chrysoline 蚜蟲 草蛉 附在蕎麥皮上的草蛉幼蟲 Aphiline 蚜蟲 寄生蜂 寄生於昆蟲屍體的寄生蜂 Exhibitline 象鼻蟲 線蟲 密封包裝 Thripline 薊馬 - 費洛蒙,Taki-traps, 用以誘導捕捉害蟲, 並監控害蟲數量 資料來源 :Syngenta Bioline; 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心整理 ( 三 )Syngenta Bioline Syngenta 是由 Novartis 農業業務與 Zeneca Agrochemicals 於 2000 年合併成立之公司, 業務包括植物保護劑與基改種子研發 植物保護劑中的生物性農藥產品是由 Syngenta Bioline 公司開發 Syngenta Bioline 原為 Novartis 旗下的 Novartis BCM 公司, 隨著合併案納入 Syngenta 旗下 Syngenta Bioline 共有四個生產基地, 位於英國 美國 荷蘭 非洲, 主要市場在歐洲 北美與日本 公司的產品是用於蔬果花卉 園藝作物的病蟲害防治, 防治方法大多是以天敵控制病蟲害發生, 例舉產品如表四所示 此外, 還有幫助花朵授粉的產品,Beeline, 系針對不同蔬果作物設計蜂窩, 依需求放置營養物, 彌補花粉不足所需的食物, 協助建立幫助授粉的蜂群 除了 Syngenta Bioline,Syngenta 本身也有一些生物性農藥產品, 但對於集團而言, 生物性農藥數目有限, 產品線仍以化學農藥為主 五 產業發展趨勢為了提高農業耕作與農藝栽培的效益, 使用化學農藥或生物性農藥降低病蟲害的發生已是基本的商業化植栽方法 基於環境保護與安全考量, 各國政府鼓勵產業界朝向低毒性的活性成分開發, 提供快速審查的誘因, 加速低毒性化學及生物性農藥的上市 在市場供需方面, 有機農業 與綜合性蟲害管理應用的推廣, 逐年提高生物性 農藥的需求, 使得生物性農藥的投資增加, 直接 帶動市場成長 因為大量資源的投入帶動產業科 技進步, 將有利於活性成分開發 製程設計 劑 型改良, 使產品純度與活性大幅提高, 增加穩定 度及保存期限, 產品應用層面將隨之擴大 雖然目前市售生物性農藥仍是以同質性高的蘇 力菌產品居多, 但觀察各公司的新產品研發已朝 向多元化發展為策略 又由於投入生物性農藥研 發的生技公司仍是以中小型公司為主, 部分公司 的經濟規模過小, 已逐漸被其他生物性農藥公司 或生物性肥料公司整併 ; 然而資金充足的公司, 透 過增加產品組合與行銷網絡的建立, 逐漸擴張成 長為跨國生物性農藥公司 另一方面, 部分化學 農藥大廠也已佈局生物性農藥業務, 但營運規模 侷限於經併購而來的小型子公司 不過, 國際大 廠因為資金充足, 未來可利用併購主要的生物性 農藥公司而快速跨入此領域, 朝向整合化學農藥 及生物性農藥研發的營運模式發展 許嘉伊台灣經濟研究院生物科技產業研究中心助理研究員 AgBIO 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 5

10 參考文獻 1. AgraQuest: 2. AGROW 3. BCC Research, The New Biopesticide Market, 2006/01 4. Crop Protection Association, Pesticides in Perspective, 2007/05 5. Syngenta Bioline: 6. U.S. Environmental Protection Agency(US EPA): 7. Valent BioSciences: 6 農業生技產業季刊

11 法規與管理 農用微生物製劑之管理 及安全評估 撰文 / 蔡三福 費雯綺 高清文 一 前言 本文主要說明國內外農用微生物製劑之管理及安全評估, 包括目前國內外有關農用微生物製劑登記的種類 各國微生物製劑登記之毒理資料需求要件比較 國內外微生物製劑安全性研究現況 並嘗試從本土性農用微生物製劑毒理試驗研究結果中, 探討微生物製劑對哺乳類動物毒性 感染性及致病性, 及淺談如何解決目前產業界在國內外登記微生物製劑可能遭遇的困境, 以期對整個生物性農藥在現階段的應用及管理能相輔相成 由於人類大量應用各種化學物質, 期以控制或減低作物上的病害蟲及環境中的病媒昆蟲之孳生, 但大量化學物質使用結果, 常造成化學物質殘留, 影響人體健康或導致各種環境受到破壞, 各國政府因而訂定各種的保護或管理政策, 禁止各種劇毒性 長效性 致畸性或致癌性化學物質的生產或使用, 並積極尋找替代化學藥劑之物質, 其中生物性製劑應用是近年國際植物保護的新趨勢, 大量被應用於作物病蟲害或環境有害生物之防除 廣泛的生物性製劑, 包括生物性農藥 (biopesticides) 及環境用藥微生物製劑等, 生物性農藥在國內外可分為天然資材 (natural products) 微生物製劑 (microbial pesticides) 生化製劑 (biochemical pesticides) 植物保護類基轉植物 (plant-incorporated-protectants, PIPs) 或稱基因改造植物 (genetically modified plants) 等 自 1948 年第一個微生物製劑 Bacillus porillae 在美國通過各項毒性測試註冊上市後, 各種微生物製劑使用隨即大量增加 目前國內外有關農用微生物製劑登記的生物品種種類至少有 38 種 ( 表一 ), 包括細菌類 12 種 真菌類 19 種 病毒類 5 種及酵母菌與原蟲類各 1 種 以農藥種類區分, 有殺蟲劑 15 種 殺菌劑 21 種, 以及殺草劑與植物調節劑各 1 種 若加上不同的血清型或不同菌株, 則可達 200 多種 另外, 應用生物技術轉殖的基因改造植物, 雖不屬於微生物製劑, 但主要乃利用具有殺蟲能力的微生物蘇力菌 (Bacillus thuringiensis) 之內毒素 ( 結晶蛋白 ) 基因, 轉殖至玉米或棉花等植物 (US EPA, 2001), 使該植物體本身即具有殺蟲效果 目前本土性微生物製劑已應用或開發中的種類相當多, 如細菌類的蘇力菌, 枯草桿菌 (Bacillus subtilis), 蔥頭假單胞菌 (Pseudomonas cepacia); 真菌類的黑殭菌 (Metarhizium anisopliae), 蠟蚧輪枝菌 (Verticillium lecanii), 綠殭菌 (Nomuraea rileyi), 白殭菌 (Beauveria bassiana); 病毒類的核多角體病毒 (Nuclear polyhedrosis virus) 等 最近幾年生物製劑的應用與發展趨勢已朝向複合性產品 (Glare and O'Callaghan, 2000), 使得防治植物病蟲害的生物製劑產品充滿著多樣性與廣效性的潛力 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 7

12 表一農用微生物製劑產品種類來源 種類 微生物品種 細菌類 Agrobacterium radiobacter Bacillus cereus B. popilliae B. sphaericus B. subtilis B. thuringiensis Burkkholderia cepacia Pseudomonas chlororaphis P. aureofaciens P. fluorescens P. syringae Streptomyces griseoviridis 真菌類 Aschersonia aleyrodi Ampelomyces quisqualis Beauveria bassiana B. brongniarti Colletotrichum gloeosporioides Conidiobolus obscurus Coniothyrium minitans Gliocladium catenulatum Gliocladium virens Hirsutella thompsonii Metarhizium anisopliae M. flavoviride Myrothecium verrucaria Paecilomyces farinosus P. fumosaroseus Pseudozyma flocculosa Puccinia thlaspeos Streptomyces griseoviridis Trichoderma harzianum T. polysporum Verticillium lecanii 病毒類 Anagrapha falcifera Nucleopolyhedrosis virus (NPV) Autographa californica NPV Cydia pomonella granulosis virus (GV) Spodoptera exigua NPV Helicoverpa zea NPV (Heliothis zea NPV) 酵母菌 Candida oleophila 原蟲類 Nosema locustae * 基因改造植物類 Bacillus thuringiensis delta-endotoxin in corn, potato, cotton * : 不屬微生物製劑, 但此類植物大部分轉入微生物製劑菌種的殺蟲蛋白基因 資料來源 : 美國環保署 二 微生物製劑登記之毒理資料要件比較國內微生物製劑登記之毒理資料需求, 最早見於農藥管理法規, 接續有環境用藥管理法規, 及至目前 ( 2007 年 ) 尚在增訂的 微生物肥料管理規範 比較目前各先進國家農用微生物製劑測試管理法規, 發現毒理需求資料方面, 無論是經濟合作暨發展組織 (OECD) 或加拿大病害管制局 (PMRA) 及我國動植物防檢局 ( BAPHIQ ) 等機構, 均以美國環保署 (EPA) 訂定的三階層 (tier) 毒理試驗要求為藍本 ( 表二 ) 我國與加拿大因限於微生物製劑開發時程, 當微生物製劑在第一階層試驗結果, 判斷可產生危及人類安全之潛在危險時, 即禁止登記, 並不考慮進入第二 三階層的安全評估 三 微生物製劑安全評估與管理法規之相關性 由於微生物製劑的安全測試研究不同於化學 性藥物, 化學藥物可依劑量與生物效應進行安全 評估, 而微生物製劑因具生物的本質, 對動物安 全測試體系考量層面自是不同 因此, 微生物製 劑應給予較高或最高的菌 ( 病毒 ) 量數 ( 每隻測試 動物需給予大於 1x10 8 單位 ) 及不同的毒理投予途 徑以為安全評估依據, 如氣管灌注投予方式, 目 的在增加測試微生物是否具感染性或致病性, 以 避免人類及環境暴露於高數量微生物製劑時, 其 可能受到危險之衝擊 微生物製劑防治目標害蟲的機制, 可能為蟲 體攝入含毒蛋白與害蟲的腸細胞膜結合, 進而干 8 農業生技產業季刊

13 法規與管理 1 表二比較不同區域或國家對農用微生物製劑毒理需求資料 國家 ( 地區 ) 美國經濟合作暨發展組織加拿大我國 項目 原體成品原體成品原體成品原體成品 第一階層 ( Tier I ) 口服急毒性 / 致病性 Acute oral toxicity/pathogenicity 肺急毒性 / 致病性 Acute pulmonary toxicity/pathogenicity 皮膚急毒性 Acute dermal toxicity 眼刺激性 Eye irritation 體內注射急毒性 / 致病性 2 Acute injection toxicity/pathogenicity 過敏性反應 3 Hypersensitivity incidents 細胞培養試驗 4 Cell culture 第二階層 ( Tier II ) 亞慢毒性 Subchronic toxicity 致畸胎毒性 Teratogenicity 1 : 為一毒理需求資料概要表 ; 2 : 對細菌及病毒者需提供靜脈注射 (intravenous injection) 致病性試驗 真菌及原蟲者需提供腹腔注 射 (intraperitoneal injection) 致病性試驗 ; 3 : 如有任何過敏性反應時需提出報告 ; 4 : 病毒類製劑必備 ; : 必需試驗 ; : 視情況 試驗 資料來源 : 美國環保署 經濟合作暨發展組織 加拿大病害管制局 我國農委會 擾害蟲膜上脂質結構之完整性, 最後導致細胞膜溶解而死亡, 或害蟲體表受到孢子附著, 孢子在體表發育及生長, 當菌絲穿過蟲體造成蟲體致病死亡 因此, 安全評估亦需考量自然情況下, 最易經口及呼吸系統進入人體的毒性作用, 選擇較能呈現實際情形的的動物評估模式, 這也是在修訂動物毒理試驗項目時考量的重點, 作為簡化本土性微生物製劑毒理需求為口服及肺急毒性與致病性 2 項的依據 目前國外農用微生物製劑對哺乳類動物安全性評估, 包括黑殭菌對大鼠或天竺鼠進行口服 呼吸 靜脈或皮下投予試驗, 均顯示黑殭菌孢子不具明顯的致病性或毒性反應, 亦未見孢子在組織中發育 對魚及鵪鶉的環境毒理評估, 亦顯示黑殭菌孢子對環境魚類及鳥類無致病性 在蘇力菌安全評估方面, 對大鼠 小鼠或兔子進行口服 呼吸 腹腔投予試驗或眼刺激試驗, 均顯示不具明顯的急毒性與組織器官感染性及致病性 惟蘇力菌孢子可存活在實驗動物體內長達 7 週, 這可由培養其體內的孢子尚具發育繁殖之能力得到證實 部份研究者亦指出蘇力菌孢子以不同的途徑投予, 均能分佈於實驗動物的脾臟或肝 腎臟 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 9

14 及腸系膜淋巴組織等器官中 加上早期微生物製 劑對溫血動物肺臟影響的研究, 大部份沿用化學 性藥物之吸入性口鼻式暴露的試驗方法 這些潛 在的風險及不適宜的測試方法, 無法滿足微生物 含有活體的特質, 及國內廠商申請上市之各類微 生物製劑日益增加的需求, 本所 ( 藥試所 ) 為協助 產業界發展農用微生物製劑的開發與應用, 乃建 立 2 個關鍵性微生物製劑對溫血動物之安全評估體 系, 及利用建立的體系評估 9 種本土性微生物製 劑 ( 一 ) 本土性菌種口服急毒性與致病性安全評估 評估由本所生物藥劑組及國內試驗機構提 供的蘇力菌 枯草桿菌 蔥頭假單胞菌 黑殭 菌 蠟蚧輪枝菌 綠殭菌 白殭菌 木黴菌 (Trichoderma spp.) 螢光假單胞菌 (Pseudomonas putida) 等對大鼠口服急毒性 / 致病性試驗, 發現上 述 9 種菌體於動物體內被清除的主要方式是經由消 化道糞材排出, 排出量集中於接種後 1 天內, 排 出數量隨時間遞減 而部份菌種如蠟蚧輪枝菌 綠殭菌處理大鼠後第 1 天, 其消化道 糞材 臟 器及血液之微生物培養, 均未檢 出投予的菌體菌落, 可見綠殭菌 孢子經由口服後不易在大鼠體內 存活, 很快的失去活性 此與蘇 力菌 黑殭菌及白殭菌孢子可在 大鼠胃腸道內容物及糞材中存活 2-14 天差異甚大 進一步以不同溫度 (25 及 37 ) 的人工胃液 (simulated gastric fluid, SGF), 以同為真菌 類的黑殭菌及白殭菌 10 8 cfu 活孢 子進行存活試驗比較 在反應不 同時間後, 以 37 的人工胃液影 響孢子存活較大 黑殭菌孢子在 37 人工胃液中存活最久, 可達 第 5 天, 其次為白殭菌孢子, 可 存活至 24 小時, 而綠殭菌孢子則完全不具活性 推測綠殭菌孢子較不易抵抗大鼠消化系統的作 用, 且在較高溫度加乘作用, 如同在正常動物體 溫 37 下, 可能使綠殭菌孢子喪失存活能力, 這 與體內試驗可見綠殭菌孢子經口進入動物體內, 幾乎在 1 天內完全失去發芽能力相同, 可見綠殭菌 孢子對哺乳類動物較不具潛在的風險性 另外, 塗抹培養動物各組織臟器, 大部分未 檢出投予菌體菌落, 惟上述部分菌體可在大鼠肺 臟 脾臟 肝臟及腸繫膜淋巴結中檢出, 其中蘇 力菌孢子在脾臟至第 4 週後仍可檢出 脾臟組織是 所有組織臟器中檢出率最高器官組織, 且停留時 間最長, 顯現微生物製劑的標的器官與一般化學 藥劑在肝臟代謝不盡相同, 更說明微生物製劑安 全評估的特殊性, 不能強制套用化學藥劑的毒理 安全評估系統 ( 二 ) 本土性菌種肺急毒性與致病性安全評估 評估前述 9 種菌體對大鼠肺急毒性 / 致病性實 驗, 發現大鼠經氣管灌注後, 無任何明顯的臨床 (A) 標準品綠殭菌孢子經培養 6 或 9 天 ;(B) 綠殭菌孢子及分生孢子之形態 ( 每小格為 0.1 mm);(c) 氣管灌注後第 1 天肺臟組織塗抹培養 6 或 9 天, 孢子可存活及發芽 ;(D) 氣管灌注後第 3 天之肺臟組織塗抹培養 9 天, 未見孢子發芽 資料來源 : 張等,2006 圖一綠殭菌孢子在 SMAY 培養基塗抹培養生長之情形 10 農業生技產業季刊

15 法規與管理 症狀或死亡, 但在肺臟組織呈現局部的病理變化 病變 進一步進行組織塗抹培養 ( 圖一 ) 及病理組 織切片檢查, 發現部分微生物孢子在氣管灌注後 第 1 天具存活發育能力, 但並未發現發芽的孢子 ( 孢子形態仍保持完整 ) 菌絲或任何增殖的證據 ( 圖二 ), 顯示這些菌體僅對大鼠肺臟造成正常的 異物性肺炎反應 ( 圖二 ) 試驗中以同等數量的綠殭菌及蠟蚧輪枝菌孢 子進入肺臟組織後, 發現孢子喪失存活能力的數 量或速度均比蘇力菌或同為真菌類的黑殭菌孢子 多且快 此是否與綠殭菌及蠟蚧輪枝菌孢子較易 受動物體的影響, 或與不同的孢子種類構造有 關, 或如同在不同溫度的人工胃液消化反應試驗 一樣, 亦受 37 較高的溫度影響有關, 有待進一 步探討 四 微生物製劑潛在的風險 ( 一 ) 過敏反應的風險 (A) 正常肺臟組織 (100 或 1,000X, H&E stain);(b) 投予後第 1-3 天肺臟組織可見染成紅色的綠殭菌孢子 肺泡腔大量滲出液浸潤及孢子的殘留顆粒 (100 或 1,000X) (C) 投予後第 1 天肺臟組織以特殊染色, 可見被染成紅色且完整的的蠟蚧輪枝菌孢子 (1,000X, PAS stain) 資料來源 : 張等,2006 圖二大鼠氣管灌注綠殭菌或蠟蚧輪枝菌孢子後的肺臟組織病理變化 由於部分微生物製劑成品以餌劑方式使用於 室內防治害蟲, 使得此類微生物製劑易存在於人 類居住的環境中, 加上真菌類除了菌絲本身外, 其孢子等亦可能成為一過敏原物質, 可經由呼吸 系統進入動物體而造成潛在的系統性過敏反應 評估白殭菌粗抗原對大鼠之過敏性反應中, 發現 處理組大鼠肺泡灌流液中的細胞總數 嗜酸性球 數目 過敏抗體 IgE 及過敏細胞素 IL-4 均比佐劑 對照組明顯地上升 ( 圖三 ); 在肺臟組織切片下, 亦可見高劑量組大鼠呈現局部肺臟組織明顯的嗜 酸性球浸潤 顯示高劑量的白殭菌粗抗原對大鼠 可能具潛在的過敏反應, 與 Ward 等人 (2000) 以黑 殭菌粗抗原, 經呼吸道及腹腔途徑給予易過敏品 系小鼠, 亦導致潛在的過敏反應相似 推估部分 微生物製劑孢子 菌絲等成分, 對人類健康仍具 有潛在的風險性, 在應用微生物製劑時, 操作者 應戴防護口罩, 以降低因個人 易過敏體質之差異, 導致潛在 性的過敏風險 ( 二 ) 代謝產物的風險 微生物製劑在製程中, 無 論最後產品是以微生物本身或 代謝產物或二者合一, 在其醱 酵期間所產生的代謝產物常含 於最後產品中, 這些已知或未 知的代謝產物, 可能是蛋白質 類或非蛋白質類, 其對哺乳類 動物的影響均十分不清楚, 使 得微生物製劑的安全性再度受 到重視 大部份微生物製劑的代謝 產物, 除了具有殺菌 ( 抗生素 類 ) 及殺蟲作用外, 部份甚至 對哺乳動物產生明顯的影響, 如蘇力菌素 (thuringiensin), 又 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 11

16 謝產物確實具有毒性, 使得世界衛生組織 (WHO) 對蘇力菌素可能造成人體的潛在危險性相當重視, 並明定蘇力菌製劑不應含有蘇力菌素, 我國動植物防檢局亦依此在 2004 年公告修訂蘇力菌產品規格不得檢出蘇力菌素 ( 農授防字第 號 ) 五 微生物製劑商品化的瓶頸及因應 資料來源 : 蔡等,2003 圖三大鼠以不同白殭菌粗抗原致敏劑量 (sensitizing dose) 或佐劑處理後, 中高劑量組 (7.5, 15 µg) 的支氣管肺泡灌洗液中之過敏抗體 IgE 及過敏細胞素 IL-4 濃度, 顯著性上升 稱 ß- 外毒素 (beta-exotoxin), 對大鼠口服急毒性 LD 50 約 170 mg/kg 或大於 5,000 mg/kg, 呼吸急毒 性 LC 50 為 mg/l 或大於 0.3 mg/l, 其在呼吸 急毒性分類上屬於極劇毒物質 又如, 放射線菌 屬 (Strptomyces spp.) 代謝產物 borrelidin 及黑殭菌 代謝產物黑殭菌素 (destruxin), 可抑制哺乳動物的 血管生成 (angiogenesis) 作用及血癌細胞 (leukemic cell) 之增殖作用 再如, 不同的枯草桿菌菌株 的代謝產物至少有 11 種,alcalase, bacillomycin, bacilysin, botrycidin, chlorotetain, fengycin, iturin A, mycosubtilin, rhizocticins, subtilin 及 surfactin 等, 其中 alcalase 為一致過敏原 由此可知部份已知代 ( 一 ) 部份有效成分不明問題當防治效果無法只以微生物活體 ( 菌 ) 數目為依據確認有效成分時, 防治效果可能是來自菌體與一種或多種代謝產物的綜效 若開發過程無法確認有效成分為何, 可能造成申請者無法進行品管的內控, 對將來查驗單位亦可能造成較大的困擾, 這正是目前微生物製劑商品化過程中遭遇最大的瓶頸 因此, 在研發人員方面, 選擇或開發具有潛力的微生物菌種時, 需特別注意有效成分或防治標的害蟲的指標性成分, 在無法釐清是菌種本身或菌種與何種成分共同作用下, 可整合各試驗研究單位, 推動合作研究, 在研發中加入動物毒理安全性評估團隊, 進行動物口服急毒性或低劑量 28 天重複暴露的動物試驗 使研發中獲得效果較佳的微生物製劑產品時, 先確認安全性無虞後, 才繼續往商品化研發, 以有效利用研究經費, 及有利後續技術移轉之承接廠商取得產品的登記上市 在管理及審核單位方面, 對於有效成分不完全清楚時, 如何解決目前在國內取得登記上市的困境, 或許可從安全性評估及修訂農藥 ( 生物性 ) 管理法規著手 對於無法提供明確的有效成分的微生物製劑, 可要求增加動物毒理試驗需求項目及修訂有效成分規定 例如, 增加重複暴露的動物試驗, 及由政府試驗單位每年抽樣測試市面上這類產品的安全性, 使安全性高但有效成分不明的潛在性產品得以上市, 同時降低這類產品可能的危害風險 ; 在法規修訂方面, 對於這類產品, 可 12 農業生技產業季刊

17 法規與管理 朝主成分項目著手, 只要求活菌數的含量, 以加速安全性高的本土性農用微生物製劑開發及產品在國內上市 至於有效成分除生物活體本身外, 可能為一胺基酸類 脂肪類 蛋白質類或胜肽 (peptide) 不活化的生物乾重, 亦不一定為一完全清楚的化學結構式, 只要能對應藥效與劑量 ( 濃度 ) 間之關係, 就算有效成分在整個發酵產物只佔 1-5% 亦可 例如, 在美國登記上市的生物性農藥, 酵母菌萃取物質 (yeast extract hydrolysate from Saccharomyces cerevisiae), 商品名為 KeyPlex350, 有效成分經菌體發酵及萃取後只佔 2.5% ( 二 ) 部份產品含代謝產物問題生物性農藥在政府的政策下被選定為五大重點發展生技項目之一, 積極推動及鼓勵國內各機構對生物農藥 ( 科技 ) 之開發 然而面對國內生物製劑, 未含活體而只有不活化微生物與其代謝產物之產品日益增加的趨勢, 管理者 ( 受理單位 ) 如何判斷此類生物性農藥的風險, 變得越來越重要 首先應在有效成分確認後, 對於符合低毒性 ( 例如, 動物急毒性 LD 50 劑量高 ) 低 ( 飲食 ) 攝取量 ( 無殘留量 ) 及低暴露量 ( 例如, 使用於土壤 ) 原則下的生物性農藥, 管理審查者可依農藥管理法規將其歸為低風險農藥, 免除其部份毒理資料 另外, 代謝產物對害蟲的作用機制, 若藉由理化 (physico-chemical) 方式, 如影響害蟲細胞膜的張力素 (surfactant), 進而干擾或破壞細胞膜 ; 而非以致毒作用方式 (toxic mode of action), 則對人類的安全性相對高, 亦可符合低風險藥劑範疇 如此, 才能對本土性生物農藥之開發產生正面效用 相反的, 近幾年才在國內外登記的殺蟲劑賜諾殺 (spinosad), 雖為微生物 (Sacharopolyspora spinosa) 代謝產物, 惟因對害蟲具神經致毒作用機制, 透過活化尼古丁 - 乙醯膽鹼接受器 (nicotinic acetylcholine receptors) 進而持續興奮昆蟲神經系 統, 造成死亡 因此, 美國環保署將其歸為較高風險的藥劑, 並不以生物性農藥看待與審查, 其要求的毒理資料要件比照一般化學農藥, 從急毒性 亞慢毒性 慢毒性及致腫瘤性等試驗 ( 三 ) 國內登記面臨問題任何產業研發的最終目標都是要讓產品上市, 因此, 政府為發展生物性農藥, 除了積極整合研究方向 輔導技術移轉及檢討現行政策, 使資源與技術能有效運用外, 並簡化及修訂生物性農藥毒理需求資料與設廠標準, 目的均在促進生物性農藥產品的發展 惟國內無論研發人員或廠商辦理登記人員, 可能對於相關法規或產品的定位不甚瞭解, 導致無法提供較完整的需求資料或說明文件供承辦單位審核 加上微生物製劑不同於化學農藥, 其登記成分因生物活體的特性及種類的不同, 亦可能含有代謝產物, 其審查管理上更需要依個案 (case by case) 處理 因此, 主管登記審查的機關可針對生物製劑受理程序中, 加入登記前的諮商會議 (pre-registration meeting), 使申請者與管理者能先面對面的溝通, 探討新申請案的主成分或有效成分, 及田間實際使用情形可能的暴露風險與危害程度 讓業者和與會的專家間, 以安全性為前提, 知道哪些毒理資料是必需提供, 或建議業者取消登記 因此, 設立生物性農藥登記前的諮商會議極為重要, 一方面可縮短登記流程, 另一方面可增加國內生物農藥研發的意願 ( 四 ) 國外登記面臨問題微生物製劑拓展外銷時, 可能會遇到各國的保護政策或非關稅貿易障礙, 尤其針對各種毒理需求資料訂定特殊的需求, 甚至是非國際間公認的測試方法 例如, 在日本等國家, 對於成品微生物製劑要求需進行皮膚過敏性安全評估, 不採用國際間含有皮膚貼覆的 GPMT (Guinea Pig Maximization Test) 或 Büehler 等認可之測試法, 而採用該國規定的要求, 需提供連續 10 天注射試 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 13

18 驗物質至動物皮內的模式, 可能造成延緩登記上市及輸入時程 因此, 為避免國際間對相關試驗研究報告不信賴或不互相承認試驗數據時, 國內亦應積極推動實驗室認證 至 2005 年國內包括生技中心 本所及綠色四季等機構, 已取得全國認證基金會 ( 原名中華民國實驗室認證體系 ) 實驗室認證, 可對試驗物質為醫藥 農藥及環境用藥等化學物或中草藥萃取物等進行相關的毒理試驗, 並積極朝向符合經濟合作暨發展組織公告的 GLP (good laboratory practice) 規範 然而對於試驗物質為微生物製劑, 由於市場規模較小, 國內目前只有本所依據美國環保署農藥安全測試準則中之微生物農藥毒理試驗規範 (Microbial Pesticide Test Guidelines. US-EPA,1996), 建立相關的試驗體系, 服務及接受產業界的委託, 並出具中英文試驗報告 又如, 在土耳其等國家, 未詳加考慮微生物製劑含生物本質的特性, 以化學藥劑的登記毒理要項, 要求提供致變異性安全評估 由於致變異性試驗系統為一含有活的微生物 ( 沙門氏桿菌 ) 或活的細胞, 加上試驗物質可在測試系統中大量繁殖及生長, 根本無法觀察及判讀, 因基因突變所造成測試系統中增加的微生物數目 這除了可能是非關稅貿易障礙外, 亦可能是管理審核者不瞭解不同的試驗物質, 需不同的試驗評估體系 這也就是為什麼像美國環保署農藥審查部門, 在任用審查人員及主管時, 特別注意是否曾從事該領 域的試驗研究 六 結語 綜合上述有關國內外微生物製劑或其代謝產 物對哺乳類動物感染性 致病性或毒性之探討與 研究 可知目前有關生物性農藥產品其微生物本 身對哺乳類動物均有較高的安全性, 加上對環境 低污染性, 使得農用微生物製劑在全球有機產業 中被廣泛的接受及使用 惟應強化的部份為發 酵菌體與含代謝產物之本土性微生物製劑之安全 性研究與評估, 以確保生物性農藥對人體的安全 性 在登記管理上, 一方面需透過教育訓練及研 討會等, 強化研發人員對生物性農藥登記上市的 管理法規及如何製備相關的需求資料的瞭解, 並 確認有效成分防治的作用機制或原因 ; 另一方面主 管生物性農藥登記審核部門, 應強化以生物本質 的特性 商討修訂不合時宜的法規 輔以個案審 查觀念 規劃登記前的諮商會議的可行性 加強 與技術試驗單位溝通 減少以行政命令解決登記 問題, 以避免可能衍生更多窒礙難行的查驗工作 ; 而審查人員在安全性的前提下, 在合乎科學試驗 研究論證下, 應積極的免除或減少相關的毒理需 求文件或報告資料, 以共同加速本土性的農用微 生物製劑開發及產品的上市 蔡三福行政院農委會農業藥物毒物試驗所副研究員費雯綺行政院農委會農業藥物毒物試驗所副所長高清文行政院農委會農業藥物毒物試驗所所長 AgBIO 參考文獻 1. 蔡三福 廖俊旺 洪文凱 王順成 1994 黑殭菌對白鼠肺急毒性 感染性及致病性之探討 植保會刊 36: 蔡三福 張敬宜 廖俊旺 黃振聲 何素鵬 王順成 2003 白殭菌粗抗原對大鼠之過敏性反應 植保會刊 45: 張敬宜 黃振聲 蔡三福 2006 本土綠殭菌對大鼠急毒性與致病性之安全評估 植保會刊 48: Glare, T.R., and O Callaghan, M., Production and formulation. In Bacillus thuringiensis: Biology, Ecology and Safety. Wiley Medical Publication, Wiley, New York, pp Garcia, L., Bulnes, C., Melchor, G., Vega, E., Ileana, M., de Oca, N. M., Hidalgo, L., and Marrero, E Safety of Pochonia chlamydosporia var catenulata in acute oral and dermal toxicity/pathogenicity evaluations in rats and rabbits. Vet. Hum. Toxicol. 46: 農業生技產業季刊

19 法規與管理 參考文獻 6. McClintock, J. T., Schaffer, C. R., and Sjoblad, R. D A comparative review of the mammalian toxicity of Bacillus thuringiensis -based pesticides. Pestic. Sci. 45: Tsai, S. F., Yang, C., Liu, B. L., Hwang, J. S., and Ho, S. P Role of oxidative stress in thuringiensin-induced pulmonary toxicity. Toxicology and Applied Pharmacology 216: U.S. Enviromental Protection Agency Office of Pesticides & Toxic Substances Washington D.C (February). Acute oral toxicity/pathogenicity (OPPTS ). Microbial Pesticide Test Guidelines. USA. 9. U.S. Enviromental Protection Agency Office of Pesticides & Toxic Substances Washington D.C (February). Acute pulmonary toxicity/pathogenicity (OPPTS ). Microbial Pesticide Test Guidelines. USA. 10. U.S. Enviromental Protection Agency (US-EPA) Pesticides. In: Biopesticides registration action document-bacillus thuringiensis plant-incorporated protectants. brad.htm Ward, M. D. W., Madison, S. L., Sailstad, D. M., Gavett, S. H., and Selgrade, M. J. K Allergen-triggered airway hyperresponsiveness and lung pathology in mice sensitized with the biopesticide Metarhizium anisopliae. Toxicology 143: 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 15

20 微生物肥料管理現況及 訂定要義與展望 撰文 / 楊秋忠 一 前言 新興產業 微生物肥料之管理的必要性 永續性農業 是要建立一個不依賴大量化學肥料及化學農藥的農業生產體系, 利用生產的能源及成本要低, 且能穩定產量 提高收益及減少環境生態的衝擊 農業生產要不依賴大量化學肥料的方法, 就是要以有機質肥料 微生物肥料及礦物質肥料來代替部分化學肥料, 而以微生物肥料促進化學及有機質肥料之利用效率是值得重視的 土壤生物技術 農業生產之肥料是不可缺的資材, 市場需求廣大, 在國內的微生物肥料的研發及應用已有相當的基礎, 具有世界之競爭力 現今國內在高經濟及高品質作物區, 微生物肥料 已見普遍在販售產品, 據網站上調查約有二十家公司以上的生產業者, 因微生物肥料尚缺法規可登記微生物肥料之商品, 在無法可管下, 產品良莠不齊之 劣品, 普遍存在不明菌種及內含病原菌污染, 甚至有非微生物肥料冒名的 偽品, 加上產品價格從每公升 ( 或公斤 ) 200 至 1,000 元都有 因此, 容易導致 劣幣驅逐良幣 的問題, 對購買之農民缺乏產品品質及功能保障, 對農產品的消費者及對土壤環境都產生嚴重衝擊 現今為解決微生物肥料成為 合法 之新商業產品, 在行政院農業委員會農糧署正積極訂定法規, 修訂肥料管理法規, 將納入微生物肥料管理法規及規範, 包括微生物肥料製劑登記規範 微生物肥料製劑分析表 微生物肥料登記菌數含量與市售抽驗之容許差及微生物肥料類之品目及規格等, 另微生物肥料製劑檢測技術已在經濟部標準檢驗局審查中, 近期將可完成微生物肥料之法規管理, 以利現有肥料公司生產合法之微生物肥料產品, 達成微生物肥料之產業合法化及正規化 有關微生物製劑之管理法規, 在全球都是嶄新的規定 因此, 國內微生物肥料法規之訂定也不例外, 需要謹慎評估條文及內容 本文謹以微生物肥料管理法規正訂定中之要義, 提出討論及參考, 以期順利完成該法規之公告及實施 16 農業生技產業季刊

21 法規與管理 二 生物肥料的定義及特性肥料的定義包括廣義及狹義二種, 凡一切物料, 不論其施於土壤或植物之葉部, 若能供作營養分或改良土壤之理化 生物性質, 藉以增加作物之產量或更改進產品之品質者 簡言之, 凡能增進作物之產量與品質之物質, 均可廣泛的稱為肥料 然而有狹義的僅直接供給作物以養分之物料, 稱之為肥料者 ( 盛,1971) 因此, 在我國 肥料管理法 中 肥料 定義為 指供給植物養分或促進養分利用之物品, 包含狹義及廣義的定義 生物性肥料 (biofertilizer) 即以廣義取之, 係指人工培養之微生物製劑, 在土壤中利用活體生物之作用以提供作物營養分來源 增進土壤營養狀況或改良土壤之理化 生物性性質, 藉以增加作物產量及品質者 其中, 生物性肥料以微生物來源最多, 故常以 微生物肥料 為名 因此, 微生物肥料管理法規即 係指其成分含具有活性微生物或休眠孢子, 如細菌 ( 含放線菌類 ) 真菌 藻類及其代謝產物之特定製劑, 應用於作物生產具有提供植物養分或促進養分利用等功效之微生物物品 微生物肥料的特性 : 微生物肥料與化學肥料不同處, 微生物肥料是經人工選拔培養來自土壤的活菌體或微生物, 而化學肥料是化學品, 是沒有生命, 另有機質的肥料是動物 植物或微生物的殘體製作而成, 即利用無生命的殘體製作而成, 但有機質肥料上常帶有自然界存在的微生物, 如堆肥含大量自生微生物, 是該自然存在之微生物而非人工特定選拔培養的, 不能屬於微生物肥料 除非有機質肥料中加入特定人工選拔培養之微生物時可稱為 有機質複合微生物肥料 或 微生物複合有機質肥料 三 微生物肥料製劑菌種登記規範之訂定要義 ( 一 ) 菌種之說明微生物要應用到土壤環境中, 除需要重視菌種的肥料效果外, 更需重視其對人 動物 植物及環境生態的安全性, 以免施用後得不償失 因此, 微生物肥料應有明確菌種來源 培養條件 菌落特徵 學名 菌株及其分子生物學鑑定資料 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 17

22 微生物的來源需註明為國內產製或國外輸入, 以利查証菌種之基本背景及應用追蹤效應 微生物肥料是施用到土壤環境中, 應較嚴格限制可能危害環境之菌種應用, 由於土壤環境的範圍及功能甚廣, 而轉殖微生物對土壤環境影響的測定, 不易訂定其檢測影響環境之範圍及項目 因此, 為減少改造轉殖微生物應用對環境的不明衝擊, 則現階段認為暫不納入微生物肥料之登記 微生物肥料應表明菌種不具動物 植物之病原性, 首先可利用全球資訊查証之方式獲得, 尤其對人的影響均需重視 一般微生物對人的影響可分為四種等級 (Risk 1, 2, 3, 4), 其中只有 Risk 1 對健康的成人不致病之菌種 ( 二 ) 製劑之有效成分含量及說明事項微生物肥料是利用微生物菌體在土壤中的肥料功能表現, 故以菌數或繁殖體數為有效成分之依據, 而微生物農藥則常以有效代謝產物做為農藥功能 由於微生物肥料的肥料功能不同, 需要足以証明該微生物的生物活性之肥料功能, 以利登記品目之認定, 則應具備 供給植物養分或促進養分利用之物品 之肥料功能 為提供施用者瞭解除了有效成分外, 其他添加劑名稱 種類 組成成分 含量及其用途之說明 如營養劑 稀釋劑 保護劑 黏劑 展著劑及攜帶劑 ( 如為礦物, 得視為一種成分 ), 其含量應以重量百分比 ( w / w ) 表示 並應提供該微生物肥料之產製流程 配方說明及其他成分之分析說明等資料 申請登記之產品應註明其施用方法 施用量 保存方法 安全貯存期限及使用時注意事項, 以供施用者參考 為方便主管單位之查証製劑有效成分及功能, 其檢驗分析如非採行國家標準檢驗方法者, 申請人應提供定量或定性分析之方法, 其內容並應包括使用之儀器 方法 條件 計算公式 分析結果及有效成分標示等項目, 並需附參考及評 審之依據 四 微生物肥料規格與效果試驗報告之訂定要義 ( 一 ) 微生物肥料規格試驗報告 為確認微生物肥料之品質, 需包括微生物菌 屬與菌種學名 微生物之活性及理化性質外, 申 請者應取得中央主管機關所指定檢驗單位核發之 微生物肥料規格試驗報告, 試驗報告內應包含下 列事項 : 1. 所含微生物種類 ( 學名 ) 與菌數或標示之活性 2. 微生物肥料之理化性質 : 包括全氮 全磷酐 全氧化鉀及重金屬含量 ( 二 ) 微生物肥料效果試驗報告 為確認微生物肥料所標示功能, 及確保微生 物肥料效果及對土壤環境之安全性, 應進行肥料 效果之田間試驗評估, 並應取得中央主管機關所 指定檢驗單位核發之微生物肥料效果試驗報告, 且上述試驗進行時應符合下列規定 : 1. 需同時有不含製劑中所標示微生物之同一資 材, 或運用充分殺菌後之測試製劑, 以供對照 處理與微生物肥料處理之比較用 其他處理可 包括節省化學肥料或有機質肥料之比較 2. 試區需以逢機完全區集法設計, 三重覆或以 上 3. 二處或以上不同土壤條件之試區試驗, 如採用 一種土壤試驗時, 需連續試驗二期作物 4. 需評估對農作物是否有負面影響, 包括農作物 外觀 產量及品質等 五 微生物肥料生物毒性 環境生態試驗報告之訂定要義 為維護自然生態, 國內產製之微生物肥料, 所含之微生物係分離自國內自然環境者, 應提供 生物毒性試驗資料, 必要時得提供環境生態試驗 資料 至業經鑑定對環境生態安全無虞之微生物 18 農業生技產業季刊

23 法規與管理 肥料菌種, 經由中央主管機關公告者, 免附生物毒性與環境生態試驗資料 國外產製之微生物肥料, 其微生物種源倘係存在於國內自然環境者, 如經中央主管機關認可之試驗研究單位證明, 確為相同之菌種, 即可否比照國內所產製微生物製劑之生物毒性需求項目進行試驗, 值得討論 申請之微生物若與已登記微生物製劑為相同之菌種, 得免提供微生物肥料生物毒性 環境生態試驗報告資料值得討論, 但仍需進行肥料效果試驗 依急毒性試驗結果, 如該製劑有安全性之顧慮時, 中央主管機關得視實際情況, 要求亞慢性及慢性毒性試驗資料或較完整之環境生態安全試驗資料 以上所列各項試驗, 需檢具經中央主管機關指定之檢驗單位核發之微生物肥料生物毒性 環境生態試驗報告 六 肥料種類及其規格訂定要義 ( 一 ) 品目之規定及項目微生物肥料類的製劑可能不是單項功能, 為了因應多項複合之製劑, 申請之微生物肥料如同時符合肥料管理法規中其它 ( 第一至第七類 ) 之肥料規格時, 應另登記歸屬其它肥料品目, 以免魚目混珠之問題 微生物肥料的品目一般都以肥料功能及與作物共生關係菌群為訂定之依據, 不以單一菌種名稱為品目之項目, 否則就會有成千上萬的菌名品目了 因此, 微生物肥料的品目就如固氮菌 溶磷菌 溶鉀菌 分解有機物菌等的肥料功能, 另如根瘤菌 菌根菌的作物共生菌群, 以上均為非單一菌種名稱的品目 品目之新增訂定可因研發之進展而訂定新的品目或修改品目 ( 二 ) 品目之規格每一品目的規格要求主要包括適用範圍 性狀 成分及限制事項等, 其中成分可分 : 主成分 及有害成分之規定 主成分是依據菌群特性訂定其有效活菌數量及肥料含量 微生物肥料在登記菌數含量時之有效活菌數無上限, 但下限為檢驗絕對值 10 1, 但均應在肥料管理之品目及規格限值以上 若上市後在市售品抽驗之容許差則為無上限, 下限為肥料登記值之 75%, 但亦均應在肥料管理之品目及規格限值以上 微生物肥料為避免與其他肥料之混入本產品, 故需檢驗全氮 全磷酐及全氧化鉀, 其含量各在 1% 以上, 應登記之 但若符合其他肥料 ( 管理法中第一至第七類 ) 之品目規格時應登記其他肥料之目的 有害成分之限定主要是包括所含之重金屬, 由於微生物肥料之單位面積施用量較低, 可視為有機質肥料品目或低於有機質肥料品目所訂之限定 ( 三 ) 限制事項為維護微生物肥料之品質及消費者與施用者之保障, 微生物肥料管理上需訂定其限制事項, 包括應標示有效期限, 至少 6 個月以上, 所含活菌數需達主成分所規定之菌數 註明不得含動 植物致病性病原菌與大腸桿菌群, 且有固定大氣中氮素之功能者 產品雜菌率, 液劑不得超過 5%, 固劑不得超過 15% 之總生菌數, 及固劑水分含量應在 35% 以下, 以確定微生物肥料之品質, 達到優質及安全之目標 七 微生物肥料之展望微生物肥料的發展是永續農業的基礎 因肥料資材在農業的用量多, 市場大 據估計國內約有 50 億元的空間, 國外約有數百億元以上之市場發展 化學肥料價格的高漲時代已來臨, 微生物肥料正是時代需求因應而生 國內有良好的醱酵工業基礎, 對快速發展量產微生物肥料甚為有利 加上東南亞之市場大, 華人對台灣農業生物科技較有信心及親和力, 有利快速拓展海外市 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 19

24 場, 國內研發專業人才技術水準高, 經驗豐富, 可創造利多產品, 若配合產官學合作之機制, 結合人才 資金及設備, 以技術轉移協助微生物肥料之產業發展, 將是發展微生物肥料之重要未來方向 政府正積極訂定微生物肥料管理法規, 經公告實施後, 將有利於微生物肥料的品質維護及 管制, 成為正規合法的新興產品, 提高企業界加入微生物肥料之研究及開發之行列, 更有利於國內外市場之競爭力, 將使農業邁向永續經營之方向前進, 達成優質 生態 安全及健康的農業目標 AgBIO 楊秋忠國立中興大學土壤環境科學系國家講座教授 20 農業生技產業季刊

25 研發與創新 真菌殺蟲劑研發現況 潛力和展望 撰文 / 高穗生 蔡勇勝 一 前言真菌殺蟲有不同的致病方法, 有的真菌會攻擊有益昆蟲如蜜蜂和家蠶, 但大多數為害蟲的病原菌, 從初次發現真菌能殺蟲, 沒多久後就提出利用真菌作為害蟲的生物防治劑 在俄國十九世紀末首次實際地使用黑殭菌 (Metarhizium anisopliae) 來防治奧國賽麗金龜 (Anisoplia austriaca) 真菌殺蟲劑似乎前景可期, 預期十數年間此類殺蟲劑可能是蟲害防治的主要來源 然而, 蟲生病原真菌並不如早期的預期, 一百年後, 全世界只有少數上市成功的真菌殺蟲劑在生產 在許多因素包括化學殺蟲劑便宜且更有效, 真菌對環境的敏感性, 生產和安定性的問題, 以及使用的困難等 本文就真菌殺蟲劑發展現況 效果上的議題 利用分子生物學改善之道 發展利基和展望, 提供淺見 二 發展現況許多蟲生病原真菌在昆蟲上能造成天然的流行疫病已為人所熟知, 但這些流行病往往在害蟲作物上造成巨大損失之後才發生, 某些種類接種量和死亡率之關係已為人所熟知, 顯示在害蟲在尚未達到高棲群密度時, 以人為的方法大量施用接種源 ( 淹沒式的施用,innudative application), 可複製真菌病害之流行 事實上, 此現象實驗室和田間試驗均一再顯示 然而, 有許多因子限制 此理論之實際應用 由於許多蟲生真菌生產和儲藏之困難, 所以大多數在生物農藥之發展上, 偏重在無性世代的種類, 先前這些種類被分類成不完全菌 (Fungi Imperfecti), 但是最近之分子鑑定 (molecular characterization), 確認為子囊菌綱 (Ascomycetes), 大多數目前的蟲生真菌殺蟲劑為黑殭菌和白殭菌 (Beauveria bassiana) 這些真菌分佈廣, 寄住範圍廣, 在人工培養基或簡單的基質如榖類上能產生大量的孢子 蟲生真菌殺蟲劑之商品如表一 另外, 有數種蟲生真菌如綠殭菌 (Nomuraca rileyi) 玫煙色擬青黴菌 (Paecilomyces fumosoroseus) 蠟蚧輪枝菌 (Velticillium lecanii) 亦為市售之產品, 黑殭菌與白殭菌均容易在榖物上生產 但是大鏈壺菌 (Lagenidium giganteum) 其致病環較複雜, 生產的方法是著重在更困難的靜止期 (resting stage) 之生產 雖然使用真菌殺蟲劑產品逐年增加, 但侷限於在地市場 目前為止, 絕大部分的生物製劑均和現有的化學農藥作競爭 雖然由於人們對健康的關心, 每年有更多的化學農藥退出市場, 更意味著生物藥劑需要提升防治成效, 並在不同情況下維持一致的防治成效 但是人們對蟲生真菌有一刻板的印象, 即僅在某些時間有效, 價格高, 難以使用 國內在蟲生真菌之開發應用研究工作上包括 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 21

26 表一已上市真菌殺蟲劑 Table 1 Registered mycoinsecticides 真菌名 (Fungus) 產品名 (Product) 目標害蟲 (Target pest) 生產廠商或國家 (Producer/Country) Aschersonia aleyrodis Aseronija 粉蝨 介殼蟲前蘇聯,All Union Inst. Aschersonin 粉蝨 介殼蟲前蘇聯,All Union Inst. Aspergillus sp. Asper G. 甲蟲日本,Shinsyu Creative G. Co. Beauveria bassiana Naturalis-L. 棉鈴象 甘藷粉蝨 葉蟬美國,Troy Bioscience. Naturalis-L-225 蚜蟲 薊馬 蟎 粉蝨美國,Troy Bioscience. Bio-Save 家蠅美國 Biotrol FBB 介殼蟲日本, 住友 BotaniGard 粉蝨 蚜蟲 薊馬美國,Mycotech Mycocide GH 蝗蟲 蚱蜢 蟋蟀美國,Mycotech Mycotrol-ES 粉蝨 蚜蟲美國,Mycotech Mycotrol-GH 蝗蟲 蟋蟀美國,Mycotech Mycotrol-WP 粉蝨 蚜蟲 薊馬美國,Mycotech Corn Guard 歐洲玉米螟美國,Mycotech Mycotrol Biological Insecticide 粉蝨美國,Mycotech Boverin 馬鈴藷甲蟲 蘋果蠹蛾 松毛蟲 歐洲玉米螟 前蘇聯 Boverol 馬鈴藷甲蟲前捷克 Boverosil 馬鈴藷甲蟲前捷克 Conidia 蟑螂 咖啡漿果蛀蟲哥倫比亞,Live Systems Techndogy Ostrinil 玉米螟法國,NPP (Calliope) Proecol 行軍蟲委內瑞拉, Probioago AGO Biocontrol 鞘翅目, 同翅目哥倫比亞,Ago Biocontrol Bassiana 鞘翅目, 雙翅目哥倫比亞,Ago Biocontrol Biorin B. brongniartii Biolisa Beauveria Schweizer 鱗翅目 牧草 草坪 果樹 葡萄和園藝害蟲 Disnel 豆夾小灰蝶 India 天牛及其他為害桑樹和柑桔之害蟲 印度 Biotech International 瑞士,Eric Schweizer Seeds 日本,Nitto Denko Betel 甘蔗金龜子法國,NPP(Calliope) Engerlingspilz 鰓角金龜瑞士,Andermatt Biocontrol AG. Schweizer-Beauveria 鰓角金龜瑞士,Eric Schweizer Melocont 鰓角金龜奧地利,Kwizda AGO Biocontrol 鞘翅目, 同翅目哥倫比亞,Ago Biocontrol Beauveria 50 鱗翅目, 雙翅目哥倫比亞,Ago Biocontrol Conidiobolus obscurus Entomophthorin 蚜蟲立陶宛 Metarhizium anisopliae Bio1020 葡萄黑耳啄象德國,Bayer AG.. Bio-Path 蟑螂美國,Ecoscience ( 待續 ) 22 農業生技產業季刊

27 研發與創新 表一已上市真菌殺蟲劑 Table 1 Registered mycoinsecticides 真菌名 (Fungus) 產品名 (Product) 目標害蟲 (Target pest) 生產廠商或國家 (Producer/Country) Bio-Blast 白蟻美國,Ecoscience Back-off-1 介殼蟲 粉蝨美國 Biocontrol 甘蔗沫蟬巴西 Biotrol FMA 蚊子日本, 住友 BioGreen 甘蔗沫蟬巴西 Biomax 甘蔗沫蟬巴西 Combio 甘蔗沫蟬巴西 Metapol 甘蔗沫蟬巴西 Metarhizium 粉蝨前蘇聯 AGO Biocontrol 鞘翅目, 同翅目哥倫比亞,Ago Biocontrol Metarhizium 50 直翅目, 同翅目哥倫比亞,Ago Biocontrol BioGreen 紅頭金龜澳洲,Bio-Care Technology BioCane 灰背蔗龜澳洲,BioCare Green Guard 蝗蟲 澳洲, Seed Grain and Biotechnology Green Muscle 蝗蟲南非,Biological Control SAPTY Cobican 甘蔗沫蟬委內瑞拉,Probioago Metarhizium Schweizer Taenure 牧草 草坪 果樹 葡萄和園藝害蟲 根象鼻蟲 金龜子 蜱 薊馬 粉蝨 M. flavoviride Green Muscle 蝗蟲 蚱蜢英國,CABI Hirsutella thompsonii ABG-6178 柑桔銹蜱日本, 住友 Mycar 柑桔銹蜱日本, 住友 Paecilomyces farinosus Paecilomin 柑桔粉介殼蟲前蘇聯 瑞士,Eric Schweizer Seeds P. fumosaroseus Biobest 粉蝨 蚜蟲美國,WR Grace PreFeRal 粉蝨比利時,Biobest PFR-97 粉蝨美國,ECO-tek 美國, Earth Biosciences Pae-Sin 粉蝨墨西哥,Agrobionsa AGO biocontrol Paecilomyces 鞘翅目 線蟲哥倫比亞,Ago Biocontrol Lagenidium giganteum Laginex 所有蚊類幼蟲美國,AgraQuest, Inc Nomuraea rileyi AGO Biocontrol, Nomuraea 50 鱗翅目哥倫比亞,Ago Biocontrol Verticillium lecanii MicroGerm Plus 蚜蟲 薊馬丹麥,Chr Hansen Biosystems 資料來源 : 作者整理 Mycotal 粉蝨 蚜蟲荷蘭,Koppert Thriptal 薊馬荷蘭,Koppert Vertalec 粉蝨荷蘭,Koppert Verticon 粉蝨前蘇聯 Verticillium 蚜蟲前蘇聯,NPO Vector AGO Biocontrol, Verticillium 50 同翅目 雙翅目哥倫比亞,Ago Biocontrol 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 23

28 下列幾項重點 ;(1) 菌種 ( 株 ) 之蒐集鑑定 ;(2) 影響致病性有關之因子之研究 ;(3) 抗殺菌劑菌株之篩選 ;(4) 田間試驗 ;(5) 量產研究 ;(6) 製劑開發 不同蟲生真菌種 ( 株 ) 之生物 生化特性差異很大, 當然也會影響對寄主昆蟲之致病性 所以就蟲生真菌之開發研究工作而言, 蒐集篩選菌種 ( 株 ) 是極為重要工作之一 在菌種 ( 株 ) 之蒐集鑑定工作上,Tzean 等及高等均曾在本省各地做較為完整詳盡之調查蒐集, 其中有 24 個屬 66 個種被 Tzean 等發現 此外, 施及薛在臺灣二點葉蟎上也發現有蟲生真菌 Neozygites cf. adjarica 除了形態上的差異外, 酵素活性如 APIZYM 測試 RAPD RFLP (18S rrna IGS) 18S rrna 和 ITS 序列及 AFLP 等生化檢測技術, 均曾被利用來區分菌種 ( 株 ) 之差異, 此類有關在鑑定技術的進步, 將有助於對現存菌株與新菌株之鑑別, 產品品質和專利權之保障及施用後在環境中之存活 分散追蹤 由於蟲生真菌是以活體施用, 其田間活性易受環境因子影響, 此不利影響在開發和利用時均應注意 高溫 濕度和紫外線可預期在本省平地會不利蟲生真菌之施用 短暫的高溫和乾燥均會使蟲生真菌孢子發芽延遲, 濕度和紫外線對蟲生真菌之限制和影響更大 以蠟蚧輪枝菌 (Verticillium lecanii) 為例, 孢子無法在相對濕度 94% 以下條件發芽, 即使是提供 100% 相對濕度環境, 其孢子發芽亦顯著較有水膜處理為低 紫外線對孢子傷害更是嚴重, 特別是中 短波長紫外線, 其對孢子之破壞, 經證實是 DNA 上環一烷嘧啶二聚體 (Cyclobutane pyrimidine dimmer) 的形成, 這種傷害不但會影響孢子發芽, 對殺蟲作用也會有影響 雖然孢子對 DNA 的破壞有自身修復能力, 但田間應用仍以避免或添加保護劑為宜 除氣候因子外, 防治其他病 蟲 草害用之化學藥劑對蟲生真菌也有不利影響, 部分殺菌劑甚至經蟲體取食後會累積在蟲體內抑制侵入寄主體內蟲生真菌之發病 但透過誘變或馴化的方 式, 可篩選獲得抗殺菌劑菌株, 解決殺菌劑影響問題 相較於殺菌劑, 殺蟲劑之抑制作用明顯輕微, 甚有 methomyl 與白殭菌和黑殭菌混合施用時具協力效應 不過, 無論是要以何種化學物質與蟲生真菌混合使用, 均應在實驗室先行平板檢測, 以便篩選影響較小之種類配合或混合, 或調整分開施用之時間 雖然國內蟲生真菌資源豐富, 但僅其中之黑殭菌 白殭菌 綠殭菌及蠟蚧輪枝菌等較具開發利用價值, 並進一步經實驗室及田間試驗證實 能否簡易量產是限制蟲生病原微生物利用之主因, 有關這方面的研究, 國內在自動化量產 回收濃縮系統建立上均有豐碩成果 雖然在量產研究上頗有進展, 但製劑相關研究在近幾年才有專家投入, 若此項研究能早日獲得結果, 未來只要能將這些研究成果串聯, 真菌性殺蟲劑之上市, 指日可待 事實上, 目前農業藥物毒物試驗所 ( 藥毒所 ) 生物藥劑組已將白殭菌製劑生產技術移轉沅美生物科技股份有限公司 現僅就藥毒所生物藥劑組累積之生物檢定和田間防治經驗, 將上列重要蟲生真菌可應用防治本省重要害蟲種類歸納如下 : 1. 黑殭菌 : 紅胸葉蟲 甜菜夜蛾 紋白蝶 飛蝨 等害蟲 2. 白殭菌 : 小菜蛾 甜菜夜蛾 棕櫚象鼻蟲 水稻象鼻蟲 蚜蟲 ( 偽菜蚜 ) 南黃薊馬 玉米螟 等害蟲 3. 綠殭菌 : 甜菜夜蛾 玉米穗蟲 斜紋夜盜 等夜蛾科害蟲 4. 蠟蚧輪枝菌 : 蚜蟲 ( 桃蚜 偽菜蚜 ) 南黃薊馬 粉蝨等害蟲 三 生物製劑效果上之議題 ( 一 ) 品系的篩選蟲生病原真菌種類是由許多品系所組成, 每個品系的主要特性包括病原性 寄主範圍 環境 24 農業生技產業季刊

29 研發與創新 的耐受性和產孢 ( 活體內和活體外 ), 均不相同 故在開發生物製劑時, 品系的選擇十分重要, 雖然此項考慮已普遍受到接受, 但是在品系選擇上仍需借重已獲得改善的生物檢定設計 品系區分的方法 ( 如分子技術之應用 ) 及對關鍵變異的瞭解 因為有了這些改善, 才有利於品系的選擇 在實驗室生物檢定顯示有高病原性, 並不足以保證該生物製劑一定強壯 (robust) 在相近似的品系間, 其田間表現是有差異存在 有些生物技術的方法可以監測品系, 在田間, 如施用後在土壤的表現, 對於最適品系的選擇上有相當大的助益 許多年來均不易分辨自然發生的背景品系 ( 可能對標的害蟲無病原性 ) 和人為施用到田間的品系, 但是由於新技術能在 DNA 層次進行序列分析, 而使得二者很快地就能分辨出來 品系的寄主範圍在施用生物製劑上已成為重要議題, 任何農藥上市前均需要進行安全評估, 真菌殺蟲劑當然不例外, 其對非標的生物之衝擊, 需要仔細地調查 因而, 使得實驗室感受性和田間感染之間的差異更形複雜 一篇 2004 年對真菌殺蟲劑之安全評估的綜論性報告指出, 一般而言, 利用真菌降低害蟲之棲群而不致影響生態系統內的其他成員, 是不太可能 但實際上, 真菌殺蟲劑如果選擇得宜, 對非標的生物仍然 " 顯著地安全 "(remarkable safe) ( 二 ) 生產製劑和應用蟲生病原真菌主要是用榖物來生產, 雖然有許多嚐試利用不同的液態和固態培養基和固液兩相式來生產真菌, 但是利用榖物生產黑殭菌和白殭菌還是最常使用的方法 在非洲用於蝗蟲防治之黑殭菌蝗蟲變種 (M. anisopliae var. acridium) 的產品 Green Muscle 則利用液體的種源 (starter cultures) 接種到固態培養基來生產 蟲生病原真菌整個生物對技術發展上, 其生產程序的開發, 遠遠落後 Emerald BioAgriculture ( 先前名為 Mycotech) 為蟲生病原真菌生產技術的翹楚 其設備主要用在白殭菌的生產 廠房備有依序殺菌和大型可控溫的生長設施 其真實生產方法是屬商業機密, 基本上是以發酵過的種源, 接種到固態的培養基上生長和產孢 開發生物製劑而言, 製劑配方技術非常重要, 能確保在未經冷藏時具適當的櫥架壽命, 並且可以和標準的施用設備具相容性 製劑在增加田間之持效性頗為重要, 如提供保護使其不受紫外線和乾燥的影響 在某些情況下製劑亦能用以克服其他問題 環境限制對生物製劑而言, 可能是最重要的限制因子, 一般的認知, 真菌如果環境條件合適則可以有效地防治, 反之則失敗, 在開發黑殭菌蝗蟲變種用以防治蝗蟲卻是一個好的例子, 證實使用新穎的生物技術方法可以克服我們認知的限制條件 很難想像像黑殭菌蝗蟲變種這種真菌, 其發芽和產孢均需高濕度, 如何在高溫乾燥的非洲, 會是一種防治蝗蟲的成功的病原菌, 然而, 將此菌之孢子製成油劑, 就使其成為成功的生物藥劑 但在使用生物藥劑時, 環境仍為限制條件 像無處不在的蟲黴目 ( 結合菌綱 ) (Entomophthorales, Zygomycetes), 由於缺乏將脆弱的孢子配製的適當方法, 因而限制此類真菌的應用 許多蟲黴目的真菌能造成壯觀的天然動物流行疫病, 但其具感染性的孢子, 存活時間不長, 而生體外 (in vitro) 培養長壽的休眠孢子又極為困難 可以借由改善孢子製劑或生產休眠孢子的方式, 來開發新的生物製劑 McCabe 和 Soper 為蟲黴目真菌開發乾燥絲配方, 並獲專利, 但尚無產品上市 在應用技術上亦有進展, 使得經過製劑配製後的真菌, 能夠到達最適合真菌持效性和防治效果的範圍 超低容量的噴槍 靜電充電之噴槍和旋轉自動噴霧器, 均用以調查是否能夠增進覆蓋率 在基礎的噴施技術上, 諸如藥滴的大小, 噴 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 25

30 灑的覆蓋率和配置, 仍有進步的空間 在作物上噴灑水基 (water-based) 的製劑, 則使用水力的噴灑系統, 在田間和果園則主要利用空氣吹風或借由空氣協助的技術, 以進行低容量的噴灑 實驗顯示以含有高孢子含量的藥滴, 大量噴施, 效果顯著 黑殭菌孢子為親油性, 可於油中懸浮, 製成油劑後可以超低容量方式噴灑來防治蝗蟲, 即為製劑配方和施用方法能互相搭配, 所得到的好處 通常蟲生病原真菌之製劑與施用和化學殺蟲之製劑與施用相同, 但針對標的害蟲, 為了要克服施用的困難, 嶄新的技術正在開發中 例如誘集和感染 (lure-and-infect) 技術, 用以防治小菜蛾, 其性費洛蒙誘蟲器裝滿了真菌孢子, 以協助散佈真菌 誘餌站混合真菌, 可用以防治白蟻和蟑螂, 社會性昆蟲在巢中面對感染, 有某些行為反應如洗刷 (grooming) 和衛生行為 (hygienic behavior), 能有效地限制疾病的流行 有一新穎的方法能克服此問題, 防治白蟻時, 將真菌和低劑量的行為擾亂化合物 (behavior disrupting compouds) 混合, 會造成社會性的防禦受到干擾, 而使得真菌發揮其效果 四 利用分子生物學以改善生物殺蟲劑利用人為選汰或基因操作真菌, 使其成為更具效果的品系, 此種想法, 頗具吸引力 如果能克服上述的限制, 則生物殺蟲劑之市場, 前景可期 起初品系的篩選主要在於尋找較佳之品系, 但由於新進技術之提升, 有助於獲得具有新穎特性的品系 在未依賴基因操作的情況下, 曾經嚐試篩選品系使其增加活力且耐受乾燥 在低水分活性之情況下, 以改變白殭菌 黑殭菌和擬青黴菌 (P. farinosus) 孢子的多元醇 (polyol) 海藻糖 (trehalose) 含量的方式進行篩選, 使得其細胞內的甘油和赤蘚糖醇 (erythritol) 量增加, 發芽率 亦較未經篩選的孢子為快 孢子之海藻糖增加, 發芽較慢, 但儲藏期較未經篩選的孢子為長 然而直接利用基因操作, 更有希望 絲狀菌之轉型 (transformation) 系統已被開發出來, 開啓了基因改造的大門 目前大多數的研究集中於黑殭菌和白殭菌 Couteaudier 等人於 1996 年成功地利用原生質體融合 (protoplast fusion) 來結合白殭菌, 生產某些雙營養缺陷型 (di-auxotropic) 的突變株, 而對柯羅拉多馬鈴薯甲蟲 (Leptinotarsa decemlineata) 和歐洲玉米螟 (Ostrinia nubilalis) 之活性增加 ( 殺蟲速度快 ) 分離蟲生病原真菌與毒力 (virulence) 有關的基因, 亦能獲得更有效的品系 數種蟲生真菌其編碼 (encoding) 蛋白分解酵素 (protease) 和幾丁質分解酵素 (chitinase) 的基因已有報告資料, 大多數的研究集中在黑殭菌 (Metarhizium) 的蛋白分解酵素的 pr1 基因 這些真菌的直接基因改造則侷限在某些蛋白分解酵素和幾丁質分解酵素的過度表現 (overexpression) 和插入基因以便於追蹤而已 分子層次的改造, 只是剛刪開始, 但是在某些真菌上, 已顯示出毒力改變的希望 五 真菌殺蟲劑之發展利基本土蟲生真菌與寄主昆蟲間在長久共演化過程中, 已建立了穩固棲群應變關係, 其所能提供之防治效果, 當然不可忽視 一般而言, 重要之蟲生真菌種類較蘇力菌及病毒有較廣之防治對象, 加上其生產操作簡易, 即使仍有櫥架壽命短之瓶頸尚待克服, 但如能在一定規模下進行計畫性生產, 猶有相當利基可尋 ( 一 ) 潛在市場 ( 以防治對象為考量 ) 具雜食 高繁殖力及遠距離飛翔能力之夜蛾科害蟲, 加上容易引發抗化學性殺蟲劑之特性的小型害蟲 ( 如蚜蟲 粉蝨 薊馬 ), 及少數特殊害蟲 ( 如黃條葉蚤 ), 因傳統化學防治方法效果有限, 此區塊害蟲之防治有微生物殺蟲劑配合之必 26 農業生技產業季刊

31 研發與 創新 要及空間 例如 任何化學性殺蟲劑 地下害蟲及強抗藥性害蟲之 1. 夜蛾科害蟲 甜菜夜蛾 斜紋夜蛾 玉米穗蟲 防治 以化學性殺蟲劑防治實屬不易 ( 金龜子 黃 (綠殭菌) 條葉蚤 等幼蟲在地下為害 如欲以化學性殺蟲 2. 同翅目 蚜蟲 粉蝨 (蠟蚧輪技菌 白殭菌) 劑來防治 在用量及處理方法上均待斟酌 ) 短期 3. 纓翅目 薊馬 (蠟蚧輪技菌 白殭菌) 作物或連續採收作物 作物採收期間仍面臨害蟲 4. 鞘翅目 黃條葉蚤 (白殭菌 黑殭菌) 威脅 如施用化學性殺蟲劑易發生殘毒問題 上 二 絕對市場 (不適用化學性殺蟲劑之作物及環 列蟲害問題均是真菌殺蟲劑可發揮作用之處 境) 不論是在降低化學農藥的使用立場或在有害 六 展望 生物綜合管理的策略應用上 微生物殺蟲劑提供 蟲生病原真菌殺蟲劑之效果並不如自然發生 了另一種選擇 因為微生物殺蟲劑一般具有無毒 真菌流行病一樣 淹沒式的施用大量生產的孢子 性 的 作 用 機 制 和 標 的 之 特 異 性 其 選 擇 性 及 安 來防治害蟲 一直是相當吸引人的一種方法 但 全性遠比化學藥劑為高 可確保環境及人畜之安 是在市場上的商品並不多 此時生物技術即可扮 全 事實上 化學防治也在某些情形下有其執行 演改善真菌殺蟲劑的角色 可改善其效果 專一 上 的 困 難 如 防 治 水 源 保 護 區 之 森 林 害 蟲 習 性 或 產 品 的 品 質 和 存 活 率 另 外 還 有 許 多 方 性特殊之害蟲 以青蔥甜菜夜蛾對青蔥之為害為 法正在開發中 諸如單一產品中混合不同的病原 例 該蟲成蟲將卵產於蔥管上 孵化後幼蟲即鑽 菌 在技術移轉時 更要注意到真菌殺蟲劑是活 入蔥管內取食葉肉 並留下一層薄膜保護 施用 的孢子 在施用時不可將之視為傳統的化學殺蟲 藥劑根本難以接觸到蟲體 行道樹之蟲害防治 劑 真菌殺蟲劑非常適合作為害蟲綜合管理體系 也不能使用化學性殺蟲劑 因以化學性殺蟲劑來 中一個有利的組成分 如果能適切的扮演好此一 處理 其毒性及惡臭常遭路人及市民抗議 密閉 角色 則真菌殺蟲劑在植物保護上才能佔有一席 式或具阻隔作用之設施栽培環境 在此種環境施 之地 用化學性殺蟲劑 對操作者極不安全 有機作物 之蟲害防治依規定在栽培生產過程中 不能使用 高穗生 蔡勇勝 AgBIO 農業藥物毒物試驗所 農業藥物毒物試驗所 生物藥劑組 生物藥劑組 生物性肥料與農藥 研究員兼組長 副研究員 2007年 第十二期 27

32 線蟲殺蟲劑之生產與 產品開發 撰文 / 蕭文鳳 摘要 Steinernema 屬和 Heterorhabditis 屬的蟲生線蟲近年來已逐漸被用在不同作物上各種害蟲的綜合管理上 此二屬線蟲有共生菌 Xenorhabdus 及 Photorhabdus, 它們的生活環包含自由生活期和寄生期 在自然界中, 侵染性幼蟲在土壤找尋昆蟲寄主, 經自然開口進入 穿透寄主體腔, 釋出共生菌於 2 天內殺死寄主昆蟲, 並在罹病個體內完成生活史 至今有 32 種蟲生線蟲已被描述, 其中 9 種已商品化 本土種 Steinernema abbasi 則利用海綿貯存可達數月之久 但 Heterohabditis brevicaudis 仍需進一步探討 一 前言近數十年來因環保意識高漲, 全球有識之士體認到地球上的人工添加物質需減量, 否則會對地球造成無可恢復之破壞, 其中包含農用化學藥劑及肥料, 特別是被用於土壤燻蒸及儲存期病蟲害防治的溴化甲烷更因其會破壞臭氧層, 自 2000 年被美國列為禁用對象及必得優先找尋替代物質, 我國環保署於 1998 年將之建議不用於環境 高清文等人於 農政與農情 112 期的 邁進 21 世紀之植物防疫檢疫措施 文章中, 提到強化植物疫病蟲害生物防治技術示範與推廣, 應持續推動作物病蟲害生物防治, 如寄生蜂 草蛉 捕植蟎等之應用, 降低農藥的使用量, 減少農產品中 農藥的殘留, 以提高農產品品質 我國 2002~2006 年來的農藥銷售額為新台幣 及 億 2006 年的殺蟲劑 億為銷售總額的 42%, 因而有努力減量之空間 就減用化學農藥方面, 植物保護專家們將施用植物性殺蟲劑 生物防治 生物化學物質 機械物理防治 生態管理等措施納入考量 其中生物防治就是利用捕食性天敵 寄生性天敵及微生物病原 舉凡利用細菌 真菌 病毒 原生動物及線蟲本身或其產物及基因轉殖之產品來防治有害生物者稱之微生物防治 其中, 蟲生線蟲因為沒有口針, 故不會為害植物, 因而不需擔憂施用它後會對植物造成損害的可能性 加之蟲生線蟲是利用所攜帶的共生細菌以殺死昆蟲寄主, 故可稱之具有病原性及寄生捕食天敵的雙重特性 將蟲生線蟲列為防治土壤害蟲之考量是根據下列特性 :(1) 線蟲具移動性會受到二氧化碳 水分及昆蟲排出之含氮廢物吸引而趨近寄主 (2) 共生菌是致死肇因, 毒力強 致死時間短, 寄生範圍廣 (3) 可用非生體物質培養, 繁殖力強 (4) 對脊椎動物 植物 非目標的生物很安全 (Georgis et al. 1991), 因而在美國可免註冊 (5) 施用方便 : 能採用一般農藥施藥設備噴灑, 且可與化學農藥混合施用 Steinernema glaseri 感染日本金龜子, 且本線 28 農業生技產業季刊

33 研發與創新 蟲可以人工培養基培養 ;DD-136 對蘋果舞蛾具引起不孕 生殖力下降 壽命減少 飛行能力下高致病力, 此後展開一連串的研究 ; 國內朱耀沂降 發育延遲或改變昆蟲其他行為 形態或生理及其學生於 1970 年初期嘗試大量培養 DD-136 的不正常之效應 早在 1980 年初 Steinernematidae 及利用來防治白粉蝶幼蟲 ;Poinar (1975) 發現及 Heterohabditidae 科的線蟲在產官學界就引起極 Heterorhabditid 線蟲 ;Romanomermis (1976) 發現大的迴響, 並有商品上市 此二科的寄主範圍寬 Culicivorax nielseni 可感染蚊子, 並有商品問市, 廣, 含鱗翅目 32 科 鞘翅目 18 科 雙翅目 20 科及直翅目 等翅目 半翅目 同翅目 脈翅目 但很可惜隨即被蘇力菌以色列變種取代 吳輝榮膜翅目等 並能在二天內藉由共生菌快速殺死昆博士 (1988) 再度將蟲生線蟲帶入台灣 ;1990 年起蟲, 以下僅就此二科作一介紹 有蕭文鳳, 侯豐男 唐立正博士及其研究生陸續 ( 一 ) 線蟲 / 共生菌生物學投入 Steinernematid 屬的研究 ;2000 年初採集到本現今 Steinernematidae 科內 Steinernema 屬有土線蟲 Steinernematidae abbasi 及高穗生 謝奉家 24 種及 Neosteinernema 屬 1 種 ;Heterorhabditidae 博士及團隊採集到 Heterohabditis brevicaudis, 使得科內 Heterorhabditis 屬有 7 種, 但每年仍續有新種我們有適應本土環境條件的蟲生線蟲可供應用 被發現 ( 表一 ) 而有上市商品 ( 表二 ) 包被在第二 蟲生線蟲的生物學及生態學二齡幼蟲體壁內的第三齡幼蟲, 在土壤中自由找尋新寄主並開始進行感染, 因為具有侵入性故稱與昆蟲有關的線蟲大抵分為絕對寄生 / 共生 侵染性幼蟲 (Infective juvenile, IJ) Steinernematids 兼性寄生和絕對寄生 當線蟲寄生在昆蟲可能會及 Heterorhabditids 可經由昆蟲的口 肛門及氣孔或是薄的體壁處進入昆蟲體內, 因 Heterorhabditids 侵染性幼蟲具有齒狀物可撕裂氣孔進入昆蟲體腔 一旦進入體腔則排出共生菌, 菌迅速繁殖後, 造成壞血症,24~48 小時內會殺死寄主昆蟲, 並營造出不被其它微生物佔領的環境, 此時線蟲開始其發育, 取食共生菌及昆蟲組織 在較小型的昆蟲可能在幾分鐘內因機械傷害造成昆蟲死亡 (LeBeck et al., 1993) 線蟲俟發育成熟就行二性交尾並在同一寄主身體繁殖出二 ~ 三代以上的線蟲再釋出體外 在理想狀況下,Steinernematids 在感染後 6-11 天,Heterorhabditids 在 天後開始逃離寄主昆蟲 共生菌無法在土壤殘存, 而需由侵染性圖一 Steinernematids 和 Heterorhabditids 生活史簡圖保護, 細菌需依賴線蟲來協助侵入 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 29

34 表一 Steinernematid 和 Heterorhabditid 蟲生線蟲種類 蟲生線蟲屬名 Steinernema Heterorhabditi 種名 affinis, anomali, carpocapsae, cubana, feltiae, glaseri, intermedia, kushidai, kraussei, longicaudatum, neocurtillis, oregonensis, puertoricensis, rara, riobravis, ritteri, scapterisc argentinensis, bacteriophora, hawaiiensis, indicus, marelatus, megidis, zealandica 表二商品化之蟲生線蟲種類及其共生菌 線蟲種類共生細菌產品名 Steinernema carpocapsae Xenorhabdus nematophilms Mioplant, Boden-Nutzlinge, BioSafe, BioVector, Helix, S. feltiae X. bovienii Vector TL Exhibit, Stealth, Nemasys, Entonem, X-GNAT, Guardian, Magnet S. glaseri X. poinarii 上市 S. riobrave Xenorhabdus sp. Bio Vector, Vector MC S. scapterisci Xenorhabdus sp. Proactant Ss Heterorhabditis bacteriophora Photorhabdus luminescens Otinem H. megidis P. uminescens Nemasys-H, LarvaNem 資料來源 :Kaya and Koppenhofer, 1999;Grewal and Georgis, 1999 寄主昆蟲血腔, 並接受線蟲的協助抑制寄主昆蟲所產生的抗細菌防禦系統 線蟲也可以接受細菌的協助如細菌快速殺死昆蟲寄主, 產生一個合適的環境, 產生抗生素來抑制競爭性微生物, 細菌能將寄主組織轉變成線蟲的食物來源, 細菌本身也作為新一代線蟲的食物 在國內 外蟲生線蟲已逐漸被用在不同作物上各種害蟲的綜合管理上, 儘管在室內測試都獲致相當佳的效果, 但田間的施用效果仍不穩定, 會受到許多因子的影響, 如選定的線蟲種類或品系 溫溼度 施用方法 貯存及操作 製劑的品質 田間灌溉頻率及土壤型態等, 使其效果打折扣 但其具有寄生及病原雙重特性因而被認為是具潛力的生物防治因子 因而我們在施用防治害 蟲前若能明瞭其特性收集更多的資訊以提高其效能 一般言, 侵染性線蟲在 5-15 C 時殘活較佳 在較高的溫度, 侵染性線蟲代謝速率加速, 會耗盡體內所貯存之能量而縮短生活期 在土壤內, 侵染性幼蟲可自我調節從不合適的溫度 ( 或濕度 ) 遷移至較合適的環境 實際的施用是在早晨或黃昏或有雲的天氣施用蟲生線蟲可以減少乾燥, 紫外線和極端溫度對蟲生線蟲造成的損害 在生產時都納入需考量 在台灣花蓮土壤分離的 S. abbassi 置於室溫的存活率也較高, 更增加有利之處 30 農業生技產業季刊

35 研發與創新 三 蟲生線蟲之大量生產 貯存與配方之研發 ( 一 ) 國外狀況蟲生線蟲能以動物活體或非動物活體來生產, 後者是用人工培養基, 前者是利用昆蟲作為原料, 只需少許的初步投資 ( 如準備簡單的飼養盤及架子 ) 利用大蠟蛾幼蟲來培養蟲生線蟲是最典型的動物活體培養方式, 產量雖然視被培養的蟲生線蟲物種而定, 大蠟蛾曾被用於培養 S. carpocapsae 及 H. bacteriophora, 產量是 0.5~4x10 5 線蟲 / 幼蟲 若要大規模生產時, 則其成本呈線性增加, 因而需考慮代替之道 早在 1931 年 Glaser 就開始就 S. glaseri 進行人工培養, 很可惜他並未注意到共生菌的問題, 因而導致失敗 直到 Bedding (1981) 才真正成功, 他當時採用 polyether polyurethane 海綿浸潤牛油 豬肝和共生菌, 利用此法可產生 6~10x10 5 線蟲 / 克, 此法後來在澳洲 中國及美國被廣泛採用 Friedman (1990) 認為也可利用液體培養, 以 S. carpocapsae 而言, 每克能生產 2.5x10 5 隻線蟲, 則八萬升的發酵槽, 每個月應能生產 50x10 12 線蟲 同法可用在 S. Riobravis,S. feltiae, S. glaseri,h. bacteriophora 和 H. megisdis 培養基為全蛋 酵母 玉米油 大豆粉 動物蛋白 膽固醇及 KH 2 PO 4 H. bacteriophora 利用 bubble column fermenter (10 5 IJs 只需 US $0.9 );S. feltiae 是利用氣舉式發酵器 ;H. megidis 用 stirred fermenter 生產 在上述解決大量生產的方法後, 緊接著如何長期保存就需考慮了, 如何使得保存的線蟲依舊能維持與一開始幾乎相同的活力, 則需考量線蟲的濃度 貯存溫度 通氣, 此外不同物種及其行為適應 ( 遊走型或坐等型 ) 都需納入思考項目 如 S. feltiae 較適合 5 C 條件,S. capterisci S. riobravis H. bacteriophora 較適合 10 C 條件 (Grewal and Georgis, 2003) 劑型之開發目的有二, 一為將活的線蟲送到顧客手中, 另一為延長產品貯存期 最簡單的劑型就是將線蟲浸潤在基質, 期能提供空氣流通之空間, 此類物質包括 polyurethane 海綿 cedar shavings peat ( 泥炭 ) vermiculite ( 蛭石 ) 等等 此間有 Alginate gel Flowable gel,attapulgite clay chips 和 Water-dispersible granules (WDG) 的產品, 其室溫下或冷藏的貯存期如表三所示 WDG 是由含有矽 黏粒 纖維素 木質素和澱粉形成之直徑 10~20 mm 之顆粒, 製作方法是將線蟲懸浮液滴在上述粉末再滾動而成, 此劑型能提供數項優點, 例如在室溫下可延長貯存穩定性至數個月之久 增進線蟲對極端溫度的忍受性 運送較簡單價廉 施用容易 減少容積及不會製造太多廢棄物 顧客對蟲生線蟲的接受度係由是否容易施用 功效及價格等考量, 其中功效會受到許多因素之影響, 如培養基類型 共生菌狀況 氧氣之輸送 生產及貯存之溫度和污染等 這些可由致病力的生物檢測來執行, 如 1:1 生物測試 LC 50 侵染率及細菌數之多寡 但也可以利用線蟲侵染性幼蟲不取食須消耗體內脂肪之特性來進行檢測線蟲之活力 ( 二 ) 國內狀況國內生產的研究, 侯豐男教授及其研究生進行一系列的研究, 線蟲物種包含 S. feltiae S. carpocapsae 和 S. abbasi 呂 (1993) 以豬腦, 水煮蛋蛋黃及雞肝培養蟲生線蟲,IJs 於 33 天之總產量皆為 IJs/g 以上 以豬肝粉為基質, 加奶粉產量為 IJs/g 與再添加奶粉及蔗糖總產量無顯著差異 於花豆粉中加入玉米油之培養基培養蟲生線蟲, 接入之 IJs 可生長至成蟲並產生子代, 但未能生長至 IJ 時期便死亡 再添加 peptone vitamin B 膽固醇 methionine 蔗糖及 Wesson's salt mixture 於 30 天可產生 IJs/g 各配方中以 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 31

36 Formulation 表三 Steinernematids and Heterorhabditids 蟲生線蟲上市之製劑型態及貨架壽命 Shelf life (mo) Nematode species Room Refrigerated Alginate gels a S. carpocapsae S. feltiae Flowable gels a S. carpocapsae H. bacteriophora S. feltiae Attapulgite clay chips b S. carpocapsae Water-dispersible granules b S. carpocapsae S. feltiae S. riobravis a P. S. Grewal and R. Georgis (unpublished data). b Bedding, 再添加 vitamin B, 膽固醇,methionine 及 Wesson's salt mixture 於 30 天之產量最高, 為 IJs/g 對斜紋夜盜之三齡幼蟲致病力最佳 (LC 50 =3.78 IJs/ ml), 一齡幼蟲最差 (LC 50 =13.09 IJs/ml);LT 50 以第三齡幼蟲於 50 IJs/ml 濃度下需時最短 (29.9 小時 ) 於土壤中接入 10 IJs/larvae, 可造成六齡幼蟲 90% 死亡率 接入 和 150 IJs, 對蛹期之致病力為 5-10%, 各濃度之死亡率無顯著差異 對小菜蛾四齡幼蟲之致病力最好 (LC 50 =4.07 IJs/ml), 一齡幼蟲最差 LC 50 =8.96 IJs/ml; 同一濃度下,LT 50 隨齡期增加而縮短 對蛹之 LC 50 分別為 及 IJs/ml, LC 50 為 及 IJs/ml 鄭 (1991) 以新鮮皮蛋蛋黃及豬肝之繁殖 S. carpocapsae 率較佳 其中又以皮蛋蛋黃餵飼者最佳, 於 2 週後收獲之線蟲量為原先接種量之 10 倍, 而狗食培養基次之, 豬肝粉培養基最差 吳 (1996) 以狗飼料 (Pedigree crunchy bites) 添加 10% 牛肉抽出物及 10% 膽固醇作為人工繁殖 S. carpocapsae All strain 之基質, 與添加 10% 蛋白胨 及 10% 膽固醇之培養基, 並無顯著差異且對甜菜夜蛾幼蟲之致病性可達 100% 羅 (2000) 嘗試以斜紋夜蛾及甜菜夜蛾來培養 S. abbasi 發現以甜菜夜蛾所飼育出之線蟲對甜菜夜蛾有較高的死亡率 ( %), 而接種斜紋夜蛾時死亡率較低 ( %); 但由斜紋夜蛾所產出之線蟲對以上兩種寄主均可造成 % 之死亡率 其它昆蟲如大菜螟 白粉蝶等也可用於培養 S. abbasi( 蕭未發表 ) 羅 (2000) 以 S. abbasi 為材料, 探討蛋白胨 酵母抽出物 沙拉油 黃豆粉 水及海綿為基質, 分別添加鴨肝粉 斜紋夜蛾幼蟲粉 家蠶蛹粉 果實蠅蛹粉 雞蛋及奶粉等六種不同配方, 進行培養, 結果顯示, 添加奶粉之處理, 可得最高產量, 其次為添加雞蛋, 鴨肝粉最差 各處理產出之線蟲與活體培養 (in vivo) 所產之線蟲個體並無顯著差異 ; 就致病力而言, 果實蠅蛹粉處理之致病力優於活體培養所產者, 其他處理組與活體培養組之致病力無顯著差異 32 農業生技產業季刊

37 研發與 創新 1. 劑型 活率開始下降 或濃度 105 IJs/ml 時 一週後 存 劑型方面 高 (2004) 利用太空包固體培養方 式 量 產 S. abbasi 及 S. carpocapsae 兩 種 線 蟲 線 活率就急遽下降 保存效果最差 且當懸浮保存之 液面越高 則存活時間越短 蟲接種濃度並不會影響線蟲產量 各接種 以 103IJs/ml 的濃度吸附於海綿 結果以 15ºC IJs/g 於太空包中兩種線蟲平均產量 IJs/g 可存放 16 週 20ºC 可存放 14 週 且不影響對大 以上 證實的確可達到大量生產之目的 蠟蛾之致死率 就濃度而言 以 IJs/ml 濃度 鐘 (1990) 將 Steinernema feltiae 製 備 成 膠 囊 於 15ºC 下 保存 16 週後 並不會影響存活率及感 (Capsule) 膠 劑 (Gel) 及 膏 劑 (Paste) 三 種 型 式 染能力 張 (2001) 建議低濃度 短期的保存可採 施用於油菜葉片餵食小菜蛾幼蟲 三天內即見死 懸浮保存方式 若需大量保存時 宜將高濃度線 亡 且可於解剖顯微鏡下觀察到寄主昆蟲屍體內 蟲保存於海綿中 線蟲寄生情形 其致死效果以膠囊最佳 膏劑次 吳 (1996) 分別將含有蟲生線蟲 S. carpocapsae 的包囊蛹冷藏 及 20 天 結果以冷 之 膠劑最差 但亦達 50% 以上致死率 呂 (1993) 將線蟲配製成水懸劑 膏劑及澱粉 藏 10 天的蛹體所釋出之侵染幼蟲 對甜菜夜蛾幼 劑 對線蟲之保護作用以膏劑最佳 夜間施膏劑 蟲之致死率最高 達 91.67% 線蟲之致死率隨隨 於甘藍菜後 7 小時可維持 50% 以上之存活率及致 著蛹體冷藏時間的增加而下降 病力 水懸劑最差 施用 3 小時後存活率為 25% 高 (2004) 指出利用太空包生產之線蟲在不同 以下 致病力為 40% 以下 澱粉劑於施用 6 小時 保存溼度測試中 在相對溼度 存活率及致病力均為 40% 以下 97 及 100 下 對 S. abbasi 及 S. carpocapsae 之 影 2. 貯存方式及其限制 響效果 在 25 和 50% RH 環境下 線蟲在 24h 內 於黑色蛭石底片盒置入 10 IJs/ml 蟲生線蟲懸 即失去活力 而 75 RH 則是隨儲存時間增長而 浮液 可造成甜菜夜蛾幼蟲 83.33% 死亡率 而 存活率漸減 且一天後則無存活率 另外 100 與 103 IJs/ml 及 102 IJs/ml 蟲生線蟲懸浮液 致死率分 97 RH 則在一天後開始有存活率漸減之趨勢 觀 別為 61.67% 及 72.5% 此結果表示以內盛蛭石之 察至第 32 天為止降至 20-50% 4 黑色底片盒的蟲生線蟲懸浮液濃度只須 10 IJs/ml 現 今 國 內 已 經 有 本 土 的 線 蟲 S. abbasi 及 H. 以上 即可得良好的防治效果 張 (2001) 以無菌 brevicaudis 可供利用 且對 S. abbasi 有一系列的大 水懸浮液與海綿保存兩種方式進行 S. abbasi 保存 量生產 劑型及儲存條件 但 H. brevicaudis 仍有 條件之測試 並以大蠟蛾測試其感染能力 結果 待研究 期能日後提供農民應用 2 AgBIO 顯示 10 及 10 IJs/ml 濃度於 15 和 20ºC 下保存 週仍不會影響其對大蠟蛾之致死率 但若懸浮液 之濃度提高至 104 IJs/ml 時至第 8 週後 線蟲的存 蕭文鳳 國立嘉義大學 生物資源系 生物性肥料與農藥 教授 2007年 第十二期 33

38 參考文獻 1. 呂佳宜 1993 蟲生線蟲之人工繁殖及其對斜紋夜盜與小菜蛾之致病力 國立中興大學昆蟲研究所碩士論文 八十二學年度 54 頁 2. 吳山正 1996 人工飼料育蟲生線蟲及其共生細菌對甜菜夜蛾之致病力 國立中興大學昆蟲研究所碩士論文 八十五學年度 53 頁 3. 吳永泉 1995 蟲生線蟲感染斜紋夜蛾之研究 國立中興大學昆蟲研究所碩士論文 八十四學年度 71 頁 4. 高慧齡 2004 兩種蟲生線蟲 Steinernema abbasi 及 Steinernema carpocapsae 量產與保存之改進 國立中興大學昆蟲研究所碩士論文 九十三學年度 56 頁 5. 張紋菁 2001 本土產蟲生線蟲(Steinernema abbasi) 在實驗室內之保存 國立中興大學昆蟲研究所碩士論文 九十學年度 53 頁 6. 曾美容 1994 蟲生線蟲對甜菜夜蛾之致病力及田間持久性 國立中興大學昆蟲研究所碩士論文 八十三學年度 59 頁 7. 鄭旗志 1991 蟲生線蟲防治亞洲玉米螟之潛用性 國立中興大學昆蟲研究所碩士論文 八十學年度 83 頁 8. 羅如娟 2000 本土產蟲生線蟲(Steinernema abbasi) 之人工培養 國立中興大學昆蟲研究所碩士論文 八十九學年度 59 頁 9. Bedding, R. A Low cost in vitro mass production of Neoaplectana and Heterorhahabditis species (Nematoda) for field control of insect pests. Nematologica 27: Bedding, R. A Large scale production, storage and transport of the insectparasitic nematodes Neoaplectana spp. and Heterorhahabditis spp. Ann. Appl. Biol., 104: Dunphy, G. B. and J. M. Webster The monoxenic culture of Neoaplectana carpocapsae DD136 and Heterorhabditis heliothidis. Revue Nematol. 12: Dutky, S. R., J. V. Thompson, and G. E. Cantwell A technique for the mass propagation of the DD-136 nematode. J. Invert. Pathol. 6: Friedman, M. J Commercial production and development, in Entomopathogenic Nematodes in Biological Control (Gaugler, R. and H. K. Kaya, eds.), CRC, Boca Raton, FL, pp Georgis, R., H. K. Kaya, and R. Gaugler Effect of steinernematid and heterorhabditid nematodes (Rhabditida: Steinernematidae and Heterorhabditidae) on nontarget arthropods. Environ. Entomol. 20: Georgis, R Present and future prospects for entomopathogenic nematode products. Biocontrol Sci. Technol. 2: Grewal, P. S. and R. Georgis Entomopathogenic nematodes In: Biopesticides, use and delivery. Humana Press. 626pp. 18. Grewal, P. S., S. Selvan, and R. Gaugler Thermal adaptation of entomopathogenic nematodes: niche breadth for infection, establishment, and reproduction. J. Thermal Biology 19: Grewal, P. S., V. Converse, and R. Georgis Influence of production and bioassay methods on infectivity of two ambush foragers. (Nematoda:Steinernematidae). J. Invertebr. Pathol., in press. 20. Glazer, I Invasion rate as a measure of infectivity of steinernematid and heterorhabditid nematodes to insects. J. Invertebr. Pathol. 59: Kaya, H. K., and R. Gaugler Entomopathogenic nematodes. Ann. Review Entomol. 38: Miller, R. W Novel pathogenicity assessment technique for Steinernema and Heterorhabditis entomopathogenic nematodes. J. Nematol. 21:574(abstract). 23. Silver, S. C., D. B. Dunlop, and I. D. Grove Granular formulation of biological entities with improved storage stability. Int. Patent WO 95/ 農業生技產業季刊

39 研發與創新 生物性堆肥之 菌種開發與應用 撰文 / 蔡宜峰 陳俊位 摘要本研究目的為篩選出具有分解有機質能力的台灣本土化有益微生物菌種, 並建立應用於製作堆肥的適當接種方法等, 以供農業廢棄物資源再生利用之研究與應用參考 經由有機農場土壤 作物根系及多種自製堆肥樣品中, 已篩選分離出枯草桿菌 (Bacillus sp.) 及木黴菌 (Trichoderma sp.) 等多株有益微生物菌種, 並初步試驗鑑定具有分解有機質能力 其中接種木黴菌 (Trichoderma sp.) TCF9499 處理之蔗渣木屑堆肥可以提早 4~7 日達到腐熟階段, 接種枯草桿菌 (Bacillus sp.) TCB9488 製作稻殼堆肥, 亦有快速增進堆肥化高溫 ( > 60 ), 縮短堆肥化時程之效益 而且接種木黴菌 (Trichoderma sp.) TCF9499 在腐熟的蔗渣木屑堆肥中, 分離率約為 至 spore/g 接種枯草桿菌 (Bacillu sp.) TCB9488 在腐熟的稻殼堆肥, 分離率約為 至 cfu/g 本項生物性堆肥製作技術已獲得中華民國發明專利, 發明證書編號第 Ⅰ 號 一 前言農業的生產過程, 常常不知不覺中利用了自然資源, 例如利用森林貯存的流水, 以及充滿養分的有機質土壤 尤其土壤是孕育作物的基礎, 所以要生產有利人類健康的食物, 必先維護大自然及土壤的健康 ( 雷通明,1987;Carpenter- Boggs 等,2000) 在農業生產中加強循環應用自然資源如有機質肥料等, 則能兼具維護自然生態及提升農業產能的多重效益 ( 雷通明,1987; 嚴式清, 1989) 中國袓先很早即懂得種植作物的方法, 除發展犁具以犁田並中耕除草等, 並已懂得將動物排泄廢棄物 植物之殘體, 甚至收集野外植生加入農田 ( 綠肥 ), 以永保土壤肥力, 使之不至因耕作而消耗 ( 吳聰賢,1990), 如此耕作制度合乎自然而儼然發展成一永續農業, 相傳至今 一般農業廢棄物均兼具污染性及資源性, 如妥為處理, 將能轉化為農業生產系統中的養分源 ( 氮 磷 鉀 ) 及能源 ( 碳 ) (Chae and Tabatabai, 1986), 因此將農業廢棄物回歸于農田, 不僅合乎資源再利用的自然法則, 而且也是現今消納如此大量有機廢棄物之重要方向之一 然而施用未腐熟的有機物, 容易造成土壤過度還原性及釋出毒性物質等問題 (Harada, 1990;Jokela, 1992), 因此有機廢棄物需經過適當的堆肥化處理以除去不良有機成分及毒性物質等限制作物生長的因子 (Harada 等,1991;Inoko, 1982) 所謂堆肥化作用即利用廣泛分佈於自然界之微生物, 在控制的條件下, 將廢棄物中不穩定的有機組成分加以分解, 轉換為安定的腐植質成份, 即腐熟的堆肥 (De Bertoldi, 1985) 在堆肥化過程中, 有機物基質中所含之碳水化合物會迅速被微生物作用而分解, 同時微生物之增殖必須吸收氮 磷等營養成 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 35

40 份以合成微生物體質 (biomass) (Singh and Singh, 1986), 所以堆肥化前有機物基質中應含有豐富的營養要素成份, 並需將堆肥化前有機物基質中各種成份調整至適宜比例範圍內, 以利於微生物進行堆肥化作用 微生物在堆肥化過程中, 擔任有機物分解與堆肥穩定化之重要角色 不同的堆積材料如能接種適當的微生物菌種, 可以加速堆肥醱酵 為達到最有效率之堆肥化作用, 除了添加適當的微生物菌種外, 在堆積材料環境中, 維持微生物最適宜之生長條件, 使微生物充分的活動與繁殖, 亦能加強堆肥材料的發酵與分解 為了增進堆肥材料發酵分解效率, 針對不同有機物材料特性, 施予適當的微生物菌種, 將是堆肥製作過程之重要步驟之一 其中有關於利用微生物菌種的關鍵機制, 應包括有篩選出適當的微生物菌種 建立有效率的菌種培養繁殖方法與應用於堆肥材料中的接種方法等 二 堆肥化微生物之篩選與鑑定 ( 一 ) 菌種分離與篩選由有機農場土壤 作物根系及各種自製堆肥採取樣品, 以減半營養抽出物水瓊脂 (Nutrient agar, N.A.) 洋菜平板法進行微生物分離 首先由土壤及各種堆肥分離者, 稱取 1 克樣品置於 10cc 無菌水中, 經過 30 秒振盪後, 取過濾液進行平板劃線分離, 作物根系分離者採根段分離法, 將根段洗淨後切取 0.5 公分小段後取 5 小段置於 10cc 無菌水中震盪 30 秒, 取懸浮液於 N.A. 上平板畫線 每種類資材 5 個培養皿, 各處理於 30 培養箱中不照光培養二天後, 挑取單一菌落移到營養抽出物 (Nutrient agar, N.A.) 洋菜平板培養基上, 培養三天後觀察各菌落生長形態, 由其中挑取似枯草桿菌菌落形態之菌株, 進行二次純系分離後取單一菌落置於裝有 5 cc無菌水之螺旋試管中保存 木黴菌株則以 2% 水瓊脂 (Water agar, W.A.) 洋菜平板法 進行微生物分離, 由土壤分離者稱取 1 克土壤置於 10 毫升無菌水中經振盪後, 取過濾液進行平板劃線分離, 作物根系分離者採根段分離法, 將根段洗淨後切取 0.5 公分小段後取 5 小段置於 W.A. 中, 各堆肥資材先細分成 0.5 公分小段後取 5 小段置於 W.A. 中, 以上每種類資材的 5 個培養皿, 各處理於 28 培養箱中不照光培養三天後, 挑取片段菌絲尖端移到馬鈴薯葡萄糖培養基上, 培養 7 天後觀察各菌絲生長形態, 由其中挑取木黴菌菌絲形態之菌株, 進行二次純系分離後切取 0.5 cm 2 之菌絲塊置於裝 5 cc無菌水之螺旋試管中保存 ( 二 ) 菌種之鑑定以目前本場實驗室分離篩選及初步鑑定出較明確之微生物包括 : 枯草桿菌 (Bacillus sp.) 1 株 (TCB9488) 及木黴菌 (Trichoderma sp.) 1 株 (TCF9499) 為例, 經檢送食品科學發展研究所進行菌種鑑定 結果顯示, 枯草桿菌 (Bacillus sp. ) TCB9488 此分離株為革蘭氏陽性桿菌, 具觸酶及運動性, 好氧環境下會生長, 厭氣環境下不會生長, 會產生內生孢子 根據 16S rdna 部份序列分析之鑑定結果, 分離株 95ID098 最接近 Bacillus 屬之 Bacillus subtilis subsp. subtilis Bacillus vallismortis Bacillus mojavensis Bacillus amyloliquefaciens Bacillus atrophaeus Bacillus licheniformis Bacillus subtilis subsp. spizizenii Bacillus sonorensis Bacillus tequilensis Bacillus velezensis 根據 MIDI 脂肪酸鑑定系統分析結果, 顯示分離株 94ID086 鑑定結果最接近 Bacillus velezensis 綜合上述之鑑定結果, 顯示分離株 95ID098 應為 Bacillus velezensis ( 圖一 ) 由木黴菌 (Trichoderma sp.) TCF9499 鑑定結果顯示, 此分離株接種於 PDA, 於 25 培養觀察產孢構造, 依據 Von Arx (1981) 之分類體系鑑定其屬名為 Trichoderma 屬 ; 依據 Samuels et al. (1999) 之鑑定方法, 將菌株接種於 PDA SNA CMD 培養基, 於 培養, 觀察其菌落形態 36 農業生技產業季刊

41 研發與創新 圖一枯草桿菌 (Bacillus sp.) TCB9488 圖二木黴菌 (Trichoderma sp.) TCF9499 產孢構造及孢子形態 鑑定結果為 Trichoderma asperellum Samuels, Lieckfeldt & Nirenberg ( 圖二 ) 菌株最佳生長溫度為 30, 以 PDA 培養基 20 培養 2 天, 菌落直徑 mm 培養 3 天菌落直徑 mm, 具白色菌絲, 菌落中心有白色粉狀孢子團, 菌落背面呈白色 25 培養 2 天, 菌落直徑 mm, 培養 3 天, 菌落直徑 82 mm, 菌絲為白色, 覆蓋菌落表面如棉絮狀, 菌落中心有綠色孢子團產生, 顏色呈灰綠色 (27B4-5), 菌落背面呈白色到灰綠色 (27A-B1-3) 30 培養 2 天, 菌落直徑 56 mm, 培養 3 天, 菌落直徑大於 90 mm, 菌落為白色到綠色 (27A1-2), 菌絲長而茂密, 覆蓋菌落表面如棉絮狀, 菌落中心有綠色孢子團產生, 顏色呈灰綠色 (27C-E5-6), 菌落背面呈綠白色到灰綠色 (27A-B2-3) 35 培養 2 天, 菌落直徑 mm, 培養 3 天, 菌落直徑為 mm, 菌絲為白色, 生長綿密, 菌落背面呈黃白色到灰黃色 (4A2-3) 分生孢子柄具有許多側生分枝, 每一分枝可規律性分岔, 形成通常對生小分枝 每一小枝上可產生 2-4 個輪生或對生排列的產孢細胞, 偶有單一產孢細胞產生 產孢細胞為瓶梗型, 通常直立偶稍微彎曲, 中間較寬狀似葫 蘆形, 大小為 μm 分生孢子呈綠色, 為近球形至寬橢圓形或稍微呈卵形, 大小約為 μm, 長 / 寬比為 , 成熟孢子表面平滑至粗糙具不明顯刺狀飾物 有豐富之厚壁孢子產生, 厚壁孢子無色, 形狀為圓形 橢圓形 少數呈梨形或不規則, 大小為 μm 三 生物性堆肥之製作技術 ( 一 ) 堆肥化過程中溫度之變化以接種木黴菌 (Trichoderma sp.) TCF9499 製作生物性蔗渣木屑堆肥為例, 堆肥材料之各成分乾物重用量比例依序為蔗渣 35~45% 廢木屑 25~35% 豬糞 5~15% 及油粕 15~25%, 將堆肥材料混合均勻後再取用適量木黴菌 TCF9499, 菌數約 spore/ml, 先加水稀釋 200 倍成菌懸液, 將菌稀釋液混入堆肥材料中, 最後將堆肥材料水份含量調整至 60%, 堆積高度維持約 1.5~2.0m, 爾後立即進行堆積製作, 堆肥化期間約 5~7 日利用鏟裝機翻堆乙次, 一直持續到堆肥腐熟為止 下表一係為堆肥化過程的溫度效應,CK 係為未接種木黴菌之對照組, 在有接種木黴菌的蔗渣木屑堆 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 37

42 表一接種木黴菌 (TCF9499) 對生物性蔗渣木屑堆肥溫度之影響 單位 ( ) 處理 / 日數 0~5 6~10 11~15 16~20 21~25 26~30 31~35 36~45 接種 TCF CK 肥製作堆積第 2~3 日, 堆肥體溫度上升到 60 以上, 最高可達到 71, 此高溫期 (> 60 ) 約維持 10~14 日, 爾後溫度逐漸降低, 約第 31~35 日, 堆肥溫度才降低至約 48 左右, 約第 36~45 日, 堆肥溫度可降低至約 42 左右 未接種木黴菌之蔗渣木屑堆肥, 在堆肥製作堆積第 3~5 日, 堆肥體溫度上升到 60 以上, 最高可達到 68, 約第 31~35 日, 堆肥溫度約 50 左右, 約第 36~45 日, 堆肥溫度才降低至約 45 左右 顯示接種木黴菌處理之蔗渣木屑堆肥可以提早 4~7 日達到腐熟階段 以接種枯草桿菌 (Bacillu sp.) TCB9488 製作生物性稻殼堆肥為例, 將堆肥材料依稻殼 60~70%; 豆粕 20~30%; 米糠 10~20% 比例配方混合均勻後, 再取用適量枯草桿菌菌種 TCB9488, 菌數約 cfu/ml, 先加水稀釋 200 倍成菌懸液, 再以堆肥材料 1 m 3 與菌懸液 20 公升之比率, 將菌稀釋液混入堆肥材料中, 最後將堆肥材料水份含量調整至 60%, 堆積高度維持約 m, 爾後立即進行堆積製作, 堆肥化期間約 5-7 日利用鏟裝機翻堆 乙次, 一直持續到堆肥腐熟為止 在稻殼堆肥製作堆積第 2-3 日, 堆肥體溫度上升到 60 以上 ( 表二 ), 最高可達到 70, 此高溫期 ( > 60 ) 約維持 日, 爾後溫度逐漸降低, 約第 日, 堆肥溫度可降低至約 42 左右 未接種枯草桿菌菌種之稻殼堆肥, 在堆肥製作堆積第 4-6 日, 堆肥體溫度上升到 60 以上 ( 表二 ), 最高可達到 67, 約第 日, 堆肥溫度才降低至約 41 左右 ( 二 ) 對腐熟堆肥品質特性之影響堆肥製作主要是把有機廢棄物予以適當堆積, 在控制條件下, 利用微生物作用, 將有機材料分解醱酵, 轉變為有機質肥料 有機材料在適當的條件下堆積醱酵, 可以縮短有機物分解的時間, 而生產出物理性狀均一, 化學成分穩定的高品質堆肥 由接種木黴菌 (TCF9499) 對蔗渣木屑堆肥養分含量之影響結果顯示 ( 表三 ), 利用木黴菌 (TCF9499) 接種之蔗渣木屑堆肥氮含量約 2.13% 磷含量約 0.98% 鉀含量約 1.81% 鈣含量約 表二接種枯草桿菌 (Bacillus sp.) TCB9488 對生物性稻殼堆肥溫度之影響 單位 ( ) 處理 / 日數 0~5 6~10 11~15 16~20 21~25 26~30 31~35 36~45 接種 TCB CK 農業生技產業季刊

43 研發與創新 表三接種木黴菌接種 ( TCF9499 ) 對生物性蔗渣木屑堆肥養分含量之影響 處理 氮磷鉀鈣鎂有機質鋅銅 (%) (%) (%) (%) (%) (%) (mg/kg) (mg/kg) 接種 TCF CK % 鎂含量約 0.78% 有機質含量約 65.5% 鋅含量約 98 ppm 銅含量約 27 ppm 未接種木黴菌 (CK) 之蔗渣木屑堆肥氮含量約 1.87% 磷含量約 0.85% 鉀含量約 1.74% 鈣含量約 0.92% 鎂含量約 0.67% 有機質含量約 63.1% 鋅含量約 90 ppm 銅含量約 26 ppm 顯然有接種木黴菌 (TCF9499) 之蔗渣木屑堆肥的氮 磷 鉀 鈣 鎂 鋅及銅等含量均略高於未接菌處理, 且其養分含量較穩定 有接種木黴菌 (TCF9499) 菌種於堆肥製作過程中, 以及蔗渣木屑堆肥等製成品中, 均可分離出所添加之菌種, 分離率約為 至 spore/g, 顯示所添加之木黴菌菌種可在堆肥化過程及堆肥成品中存活 由接種枯草桿菌 (TCB9488) 對稻殼堆肥之養分含量分析結果顯示 ( 表四 ), 利用枯草桿菌菌種 (Bacillus sp. TCB9488) 接種之稻殼堆肥氮含量約 1.63% 磷含量約 0.44% 鉀含量約 1.16% 鈣含量約 1.89% 鎂含量約 0.88% 有機質含量約 67.4% 鋅含量約 55 ppm 銅含量約 17 ppm 未接菌之稻殼堆肥氮含量約 1.56% 磷含量約 0.38% 鉀含量約 1.13% 鈣含量約 1.92% 鎂含量約 0.87% 有機質含量約 68.1% 鋅含量約 49 ppm 銅含量約 16 ppm 顯然有接種枯草桿菌之稻殼堆肥的氮 磷 鉀 鋅及銅等含量均略高於未接菌處理 有接種枯草桿菌菌種 (Bacillus sp. TCB9488) 於堆肥製作過程中, 以及稻殼堆肥等製成品中, 均可分離出所添加之菌種, 分離率約為 至 cfu/g, 顯示所添加之枯草桿菌菌種 (Bacillus sp. TCB9488) 可在堆肥化過程及堆肥成品中存活 四 結語土壤為作物生產的基礎, 其永續經營管理無疑是最重要的一環, 然而台灣農業土壤由於長期施用化肥, 面臨土壤理化性質惡化, 生物相及土壤生態失衡等問題 此外, 農業廢棄物包括禽畜排泄物 蔗渣 稻草及稻殼等大宗生物質量未能妥善利用, 常以燃燒或掩埋等方式處理, 不僅浪費資源, 也造成環境污染, 如能將之資源化作為有機肥循環利用不僅有助於改善土壤生態, 也有 表四接種枯草桿菌接種 ( TCB 9488 ) 對生物性稻殼堆肥養分含量之影響 處理 氮磷鉀鈣鎂有機質鋅銅 (%) (%) (%) (%) (%) (%) (mg/kg) (mg/kg) 接種 TCF CK 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 39

44 助於建立永續農業經營模式 堆肥施入土壤中, 必須經過微生物的分解作用, 才能礦化釋出養分供作物吸收利用, 同時也會影響到土壤理化性及生物性等 然則當有機質礦化釋出養分太早 或累積太多 或待作物生長旺期過後才釋出者, 皆不利作物生長 (Hendrix 等, 1992;Morachan 等,1972) 所以必須確實瞭解施用堆肥之目的及原則, 並掌握正確的施用堆肥技術, 以使堆肥的效益發揮最大 施用堆肥最直接的效益是增進土壤有機質含量, 事實上, 土壤有機質是植物養分的寶庫, 如氮 磷 硫及微量元素大都和有機質結合 (Martin 與 Focht, 1977), 施用有機資材具有增加土壤有機質含量的直接效果 ( 莊與楊, 1992;Sommerfeldt 等, 1988) 林等 (1973) 研究指出在長期施用堆肥區土壤氮素的蓄積約倍增於化學氮肥區, 且堆肥區土壤有機碳含量高於化肥區, 所以增加土壤有機質可提高土壤穩定供應養分之效能 施用有機質肥料可增加土壤中容易被固定養分如磷之有效性及移動性, 增進作物吸收 (Bationo 及 Mokwunye, 1991) 許多微量元素經由有機質之帶入及保持 (Chang 等,1991), 也是一般化學肥料無法一一具有的優點 台中區農業改良場經過多年來的研究, 已經成功分離及培養出多種具有機質分解功能之有益菌種 並且已分別與台中市農會 油車合作農場農牧廢棄物處理中心 福壽實業股份有限公司 昔得有限公司 田酪股份有限公司 綠世紀生物 科技股份有限公司等法人團體合作辦理 新型生 物性堆肥研發 產學合作計畫, 共同研發優良的 微生物菌種及生物性堆肥製作技術 其中適當利 用木黴菌 枯草桿菌等天然有益菌, 在堆肥化過 程中, 接種有益微生物菌種處理下, 可以顯著增 加堆肥過程中之溫度, 且臭味也明顯降低, 外 觀顏色較深黑褐, 品質較佳 其中接種木黴菌 (Trichoderma sp.) 之腐熟堆肥中, 分離率約為 至 spore/g 接種枯草桿菌 (Bacillus sp.) 之 腐熟堆肥, 分離率約為 至 cfu/g 顯然 該等有益微生物經由適當的接種及堆肥化製作技 術, 在腐熟堆肥中均有一定量的有效菌數存活, 因此, 可以兼具生物性肥料與堆肥之雙重功效 另由田間栽培試驗結果顯示, 使用新型生物性堆 肥應用在玫瑰 草莓 彩色海芋 葡萄 甜椒 番茄 小胡瓜 玉米及枇杷等多種作物栽培, 不 僅能夠增加土壤有機質含量及磷 鉀含量等土壤 肥力, 且能增進作物生長 產量及養分吸收等效 益 本項生物性堆肥製作技術已獲得中華民國發 明專利, 發明證書編號第 Ⅰ 號 並依據行 政院農業委員會科學技術研究發展成果歸屬及運 用辦法與上述產學合作等法人團體合作簽署 新型 生物性堆肥製作技術 之技術移轉合約, 目前已有 多項產品正式量產及商品化, 並提供農友栽培時 應用之參考 AgBIO 蔡宜峰行政院農業委員會台中區農業改良場副研究員陳俊位行政院農業委員會台中區農業改良場助理研究員 參考文獻 1. 吳聰賢 1990 農業史 p 黎明文化事業出版 2. 林家棻 李子純 張愛華 陳卿英 1973 長期連用同樣肥料對於土壤化學性質與稻谷收量之影響農業研究 22(4): 莊作權 張宇旭 陳鴻基 1993 有機質肥料養分供應能力之評估中華生質能源學會會誌 3-4: 莊作權 楊明富 1992 水稻 - 田菁 - 玉米輪作制度下施用堆肥對土壤肥力之影響中國農業化學會誌 30: 黃山內 1991 豬糞堆肥在作物生產之利用 " 豬糞處理 堆肥製造使用及管理研討會論文專輯 " p.1-18 台灣省畜產試驗所編印 6. 楊秋忠 趙震慶 1995 台灣農地之地力問題與對策 微生物土壤環境品質與土壤地力問題及其對策研討會論文集 p 中華土壤肥料學會編印 7. 簡宣裕 吳繼光 1994 溶磷真菌的溶磷機制微生物肥料之開發與利用研討會專刊 p 台灣省農業試驗所嘉義分所編印 40 農業生技產業季刊

45 研發與創新 參考文獻 8. 雷通明 1987 從土壤學觀點談農業現代化中華水土保持學報 18: 蔡宜峰 莊作權 黃裕銘 1998 利用碳酸銨萃取法估算堆肥有效氮含量應用在玉米栽培之研究中國農業化學會誌 36(5): 蔡宜峰 莊作權 黃裕銘 1995 堆肥有效養分潛能估測之研究 " 有機質肥料合理施用技術研討會專刊 " p 台灣省農業試驗所特刊第 50 號 11. 嚴式清 1989 畜牧廢棄物在有機農業之利用 " 有機農業研討會專集 p 台中區農業改良場特刊 16 號 12. Carpenter- Boggs, L., A. C. Kennedy, and J. P. Reganold Organic and biodynamic management: Effects on soil biology. Soil Sci. Soc. Am. J. 64: Chae, Y. M., and M. A. Tabatabai Mineralization of nitrogen in soil amended with organic wastes. J. Environ. Qual. 15: De Bertoldi, M., G. Vallint, A. Pera, and F. Zucconi Technological aspects of composting including moddling and microbiology. p In J.K.R.Gasser.13.Hendrix, P. F., D. C. Coleman, and D. A. Crossley, Jr Using knowledge of soil nutrient cycling processes to design sustainable agriculture. Integrating Sustainable Agriculture, Ecology, and Environmental Policy 2: Harada, Y., K. Haga, T. Osada, and M. Koshino Quality aspects of animal waste composts. p Proceedings of symposium on pig waste treatment and composting Ⅱ. Taiwan Livestock Research Institute. 16. Harada, Y Composting and application of animal wastes. ASPAC/FFTC Extension Bulletin No.311: Hendrix, P. F., D. C. Coleman, and D. A. Crossley, Jr Using knowledge of soil nutrient cycling processes to design sustainable agriculture. Integrating Sustainable Agriculture, Ecology, and Environmental Policy 2: Inoko, A The composting of organic materials and associated maturity problems. ASPAC/FFTC Technical Bulletin No.71: Hons, H. M., R. F. Moresw, R. P. Wiedenfeld, and J. T. Cothren Applied nitrogen and phosphorus effects on yield and nutrient uptake by high-energy sorghum produced for grain and biomass. Agron. J. 78: Jokela, W. E Nitrogen fertilizer and dairy manure effects on corn yield and soil nitrate. Soil Sci. Soc. Am. J. 56: Martin, J. P., and D. D. Focht Biological properties of soil. p In L.F. Elliott, et al. (ed.) Soils for management of organic wastes and waste water. Madison, Wisconsin. USA. 22. Morachan, Y. B., W. C. Moldenhauer, and W. E. Larson Effects of increasing amounts of organic residues on continuous corn.Ⅰ.yields and soil physical properties. Agron. J. 64: Singh, Y. P. and C.P. Singh Effect of different carbonaceous compound on the transformation of soil nutrients. Ⅰ.Immobilization and mineralization of applied nitrogen. Biol. Agric. Horti. 4: White, R. H Nutrient cycling. p In Introduction to the principles and practice of soil science. Blackwell Scientific Publications. Oxford. London. 25. Young, C. C Effects of phosphorus-solubilizing bacteria and vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi on the growth of tree species in subtropical-tropical soils. Soil Sci. Plant Nutr. 36: 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 41

46 微生物肥料 菌根菌應用於 經濟果樹之栽培 撰文/王均 琍 一 前言 自然存在於土壤中能開發成微生物肥料之微生物 台灣位於熱帶與亞熱帶地區 終年燦爛的陽 種類很多 例如能固定空氣中氮素增加土壤肥力 光 合宜的溫度與最先進的農業栽培技術 造就 之 固氮菌 能分解有機磷或溶解無機磷之 溶 台灣成為 水果王國 一年四季都有時令水果 磷菌 能與植物根部共生幫助植物吸收水分及礦 生產 種類繁多且多樣化 例如葡萄 香蕉 西 物營養如磷肥的 菌根真菌 簡稱 菌根菌 等 瓜 荔枝 鳳梨 芒果 柑橘 草莓 蓮霧 釋 將這些原已存在於自然界中之微生物資源 經研 迦 番石榴 印度棗 楊桃等 各種水果已發展 究試驗後將它們大量培養並回施應用於農作物生 成為地方特產 繁榮農村經濟 但由於經濟與社 產 可以在減少施用化學肥料的情況下 仍維持 會環境的演變 國人生活水準向上提升 除了美 甚或促進作物的生長與產量 其中菌根菌在地球 味可口之外 在講求自然健康及衛生安全的前提 上之養分循環 土壤穩定與植物健康均扮演著重 下 健康安全蔬果的生產 便成為符合大眾生活 要的角色 被中外學者認為是非常具有開發潛力 需要的新興產業 然而化學合成肥料之施用與生 之 微生物肥料 產 常造成環境污染與耗用不可再生性能源 其 生產成本更是因石油價格飆漲而節節升高 在環 保意識高張及能源危機之警訊中 如何利用低環 二 菌根菌簡介 一 形態構造與分類 境污染與節省能源之肥料 是農業生產上之重要 菌根菌是普遍存在於土壤中的有益真菌 當 課題 目前 生物性肥料之開發與應用 已被各 其感染並進入植物根內共同生長 成為互利共生 國政府與農業專家列為重要之發展計畫 之結合體 該結合體稱為菌根 早在數千萬年前 所謂生物肥料因為常以微生物為資材 又稱 炭 武 紀 時 代 的 古 蕨 類 化 石 即 已 發 現 菌 根 之 存 微生物肥料 係指經過培養含活性微生物體 如 在 經過長期共同演化 現今地球上約 24 萬種植 細菌 藻類 真菌等 及包含其休眠孢子之微生 物能與菌根菌共生 顯花植物佔 83% 以上 其他 物 活 體 以 及 其 代 謝 產 物 之 特 定 製 劑 施 用 在 種 尚包括苔蘚植物 蕨類植物 裸子植物到被子植 子 幼苗 土壤或分解物上 可增加土壤中的營 物 分佈之地區從極冷之南北極至熱帶赤道 從 養元素 或營養元素有效性功效的接種物 這些 深谷 平原乃至高山上 從一般陸生植物 耐鹼 42 農業生技產業季刊

47 研發與創新 植物 耐酸植物 水生植物到旱生植物, 都有它與植物共生之芳蹤, 可見其分佈之普遍性 菌根由其形態 構造與解剖上之不同, 可分為外生菌根 (ectomycorrhizas) 內生菌根 (endomycorrhizas) 與外內生菌根 (ectendomycorrhizas) 三大類 其中內生菌根菌依其菌絲有無隔膜及囊胞 叢枝狀體等構造以及宿主種類, 又分為叢枝菌根菌 (arbuscular mycorrhizal fungi, AMF) 蘭科菌根菌 (orchidaceous mycorrhizal fungi) 水晶蘭科 (monotropaceae) 菌根菌 楊梅類 (arbutoid) 菌根菌與杜鵑類 (ericoid) 菌根菌, 其中又以叢枝菌根菌對農作物之生長最具促進效益與應用價值, 可開發為微生物肥料推廣應用於農業 內生菌根菌其菌絲能夠穿越宿主根部皮層細胞壁, 但並不會穿越細胞膜進至原生質內 以叢枝菌根為例, 菌絲穿越皮層細胞壁後, 會不斷兩叉分枝, 此時宿主細胞原生質膜也不斷隨著菌絲之發展而向原生質內退縮, 菌絲越分越細最後如一叢樹枝狀, 稱為叢枝狀體 (arbuscule ) 每一纖細菌絲外都包圍著宿主細胞之原生質膜, 擴大了菌根菌與宿主間之交界面, 此處是它們交換養分之處所 皮層細胞間蔓延之菌絲或根外菌絲, 其中段或末端有時膨漲成囊狀, 稱為囊胞 (vesicles), 內貯藏有大量油滴等養分, 是為貯藏器官 當繡球孢子屬菌根菌之囊狀體貯積愈多營養, 形狀愈趨圓形且囊胞壁愈厚, 將轉變成大型無性之厚壁孢子 (clamydospore), 有的種類孢子較小, 直徑 20-50μm, 有的種類孢子較大, 直徑約 μm, 是為繁殖器官 由根內向土壤中伸長蔓延之根外菌絲, 有些可長至數公分, 其末端常反覆分枝成非常纖細之吸收菌絲 (absorptive hyphae), 其主要功能在吸收土中營養 ; 而較粗之菌絲稱為分佈菌絲 (distributive hyphae), 其主要功能在連繫根 孢子與吸收菌絲 叢枝菌根菌屬於真菌界接合菌綱中之繡球菌目 Glomales, 目前 非化石之叢枝菌根菌有七屬, 分別為繡球孢子屬 (Glomus) 無柄孢子屬 (Acaulospora) 大孢子屬 (Gigaspora) 內柄生孢子屬 (Entrophospora) 硬囊 實果屬 (Sclerocystis) 盾蓋孢子屬 (Scutellospora) 及翠皮氏屬 (Jimtrappea), 總計一百四十餘種 其 中農業生產常應用者為繡球孢子屬 無柄孢子屬 與大孢子屬 (A) 繡球孢子屬菌根菌之菌絲由根伸長至土壤中, 產生分佈菌絲 吸收菌絲及其他構造 (B) 在根內或土壤中產生的貯存構造 ( 孢子和囊泡 ) (C) 於根內形成叢枝狀體與囊胞的構造 資料來源 :Brundrett et al., 1996 圖一叢枝菌根菌構造與感染過程 ( 二 ) 菌根菌對作物生長之效益 1. 幫助植物吸收水分與礦物營養並增強耐旱能力 由於菌根菌之菌絲除了在根內蔓延, 亦靠分 佈菌絲延伸入土壤中 8 公分甚或更遠, 其菌絲末 端之吸收菌絲就如同根毛般在土壤中吸收營養, 能增加宿主根部有效吸收表面積約 60 倍, 幫助 植株吸收水分與礦物營養, 如氮 磷 鉀 鈣 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 43

48 硫 鎂 鋅 銅與鍶等 由於磷 鋅與銅在土壤中擴散性低, 且磷在較酸性或偏鹼性之土壤中, 常與鋁 鐵或鈣結合成不溶性之化合物, 植物不易吸收 故一般植物之根表面土壤營養多被吸收殆盡, 此區域稱為營養耗盡區 (nutrient depletion zone), 植物難再於此區吸收養分, 必須由根尖繼續生長至新的區域, 方能吸收營養 ; 而菌根植物因為延伸之根外菌絲, 可廣增吸收養分之領域, 故大幅增加水分與養分之吸收, 尤其是對磷肥之吸收, 可增加 60 倍不易移動元素之吸收 菌根亦分泌外酵素 (exo-enzyme) 分解有機質, 增加土壤養 32 分之有效性 例如分解經 P 放射線標定之落葉, 32 將 P 迅速由葉片經菌絲傳送至宿主植物 菌絲吸收得到之水或養分, 亦延著分佈菌絲運送回根內, 進入叢枝體, 在此處與宿主細胞進行養分交換, 叢枝體將菌本身用不完的水與養分送出至菌絲外, 再由宿主細胞膜主動或被動吸收 ; 而宿主植物葉片光合作用產物經篩管運送至根部, 於皮層細胞具叢枝體處主動排出或滲漏至膜外之中間界面, 再由叢枝體吸收作為菌根菌之碳素營養來源 因此菌根菌與作物間營互利共生, 能幫助植物耐乾旱逆境, 並促進生長及產量 2. 幫助植物增加耐病能力菌根植物較耐病害, 其耐病的生理機制是由於可增進植物對磷肥之吸收, 產生酵素 生長素 細胞分裂素和維生素等, 促進根系生長, 增加宿主植物對病害之承受力 其原因亦可由物理 化學與生物三個觀點來討論, 以物理性而言, 菌根菌絲生長蔓延於根內細胞 細胞間隙及根外, 對於外來線虫或病原菌而言, 是很好之屏障 菌根一般較非菌根木質化, 尤其中柱組織更明顯, 可將病菌限制於皮層組織 故有報導指出, 菌根可阻止 Fusarium oxysporum 侵害番茄維管束 以化學性觀點而言, 菌根之細胞常受菌根菌影響產生或分泌某些化學物質如精氨酸, 該類物質如同植物殺菌素, 可減少 Thielaviopsis basicola 厚膜孢子 (chlamydospore) 之產生, 幫助植物抵禦外來病原 叢枝菌根改變根圈分泌物之種類及量, 使菌根對病原菌的吸引力減小, 玉米與菊花植株菌根化後, 根圈濾液會減少根寄生菌 Phytophphora cinnamoni 之孢子囊及游走孢子的產生 菌根宿主細胞產生能分解幾丁質的活性物質, 除分解叢枝體外, 亦可抑制病原真菌 大豆接種叢枝菌根菌, 能增加液胞及細胞中之過氧化酶 (peroxidase) 及組織中植物殺菌素 (phytoalexins) 之含量 菌根中含多量兒茶酚, 可於生物體外實驗中抑制病菌 Sclerotium rofsii 之生長 Gianinazzi- Pearson 亦利用細胞免疫化學技術發現含有叢枝體之細胞內有特殊蛋白質, 顯示宿主根部被菌根菌感染後, 某些增加宿主抵抗力的機制被活化 若以生物性觀點言之, 菌根分泌物常誘引根域放線菌棲群之增加, 而這些放線菌常為病害之拮抗菌, 因而菌根作物對線蟲或根部病害之耐力一般較高 但亦有相反之例子, 如大豆菌根產生囊胞, 當突破根表面造成傷口時, 常增加土壤內病原菌 Phytophthora spp. 引起之根部病害 3. 減輕重金屬之毒害作用雖然菌根菌有繁茂之根內與根外菌絲, 幫助植物吸收礦物營養, 然國內外許多研究報導菌根較非菌根吸收較少之重金屬, 所以菌根可幫助植物渡過重金屬污染之逆境 叢枝菌根真菌在菌絲內可能有結合重金屬之位點, 使重金屬積聚於真菌中 真菌細胞壁分泌的黏液和真菌組織中之聚磷酸與有機酸等, 均能結合過量的重金屬元素, 減少其向地上部之轉移而達到解毒作用 此外接種叢枝菌根菌後, 植物的 Mn 害可明顯得到緩解, 植物體內 Mn 的含量顯著降低 其原因是叢枝菌根的形成改變了宿主根系分泌物的數量和組成, 進而影響到 Mn 氧化和 Mn 還原細菌的群落組成 4. 增加植物對鹽分逆境之適應力許多報告指出菌根植物耐鹽分逆境, 因為叢枝菌根菌可促進礦物營養之吸收, 增加宿主體內 44 農業生技產業季刊

49 研發與創新 K + /Na + 比例, 可補償鹽分地植株吸收過量 Na + 而導 致之害 因為過量的 Na + 會干擾 Ca ++ 與 Mg ++ 之吸 收, 而過量的 Cl 會干擾 NO 3 與 PO 4 之吸收 ( 三 ) 菌根菌在經濟果樹推廣應用情形 1. 木瓜 木瓜為需用大量磷肥之短期果樹, 農民栽種 期間, 施用之大量化學肥料常易流失, 其中磷肥 更易被土壤固定, 植株無法吸收利用 目前木瓜 育苗場多採用穴盤培育種苗, 農民可將菌根菌 接種源混拌入介質中再行播種, 手續簡便 於 育苗期中, 菌根菌感染幼苗根系, 並於根內纏 化 (colonization) 形成菌根, 其根外菌絲延伸至 介質中, 可幫助幼苗吸收水分及養分, 促進幼苗 生長 於穴格中根外菌絲再度感染根系之機會增 加, 菌根形成率因此可大幅提升 此穴盤育苗接 種方式, 較之田間接種菌根菌, 可提高種苗品 質, 節省接種源用量, 過程簡便, 效果良好, 並 且省工省時, 種苗移植本田後不須再行接種菌根 菌, 極適合應用於木瓜種苗產業 歸納木瓜育苗 時接種菌根菌的效益如下 : (1) 提升種苗品質 : 木瓜種子於穴盤育苗時, 經接菌之木瓜苗感染率為 53%, 其株高 莖 徑 葉片數 地上部鮮重 根鮮重 葉面積 皆比未接菌者為優 (2) 提高幼苗移植存活率 : 接種菌根菌之木瓜 苗, 由於生長發育較健壯, 定植於田間存活 率達 92%, 比未接種者 85% 高, 其株高與莖 徑也顯著高於未接種者 (3) 提早開花及結果 : 由於接種菌根菌之木瓜植 株能夠促進根群發育, 增加根部對磷肥等要 素之吸收能力, 促進植株的生長發育, 能夠 提早或增加開花數約 15~20%, 因此木瓜果 實之產量因而增加 (4) 減少肥料用量 : 接種菌根菌之木瓜只須施用 農民一般慣用施肥之半量, 即可獲得較不接 菌施全量追肥組之更佳產量 (5) 節省成本 : 根據經驗, 木瓜定植後大部分均需補植 1~2 次, 浪費不少時間及勞力, 亦造成管理上之不便 而木瓜在簡易溫網室內接種菌根菌育苗, 根群發育旺盛, 苗株生長健壯, 移植田間時可提高成活率, 減少補植之困擾, 每公頃可節省幼苗成本及移植工資新台幣 2,479 元, 更減少補植所造成之植株生長速度不一管理上之不便等困擾, 總計每公頃可增加收益至少新台幣 5 萬元 2. 釋迦釋迦是台灣的重要經濟果樹, 被視為在加入世界貿易組織後, 仍具有競爭力的產業 其產地多集中在台東地區, 由於颱風與病害頻繁, 每年更新種苗需求量高達二十餘萬苗, 使得種苗與補植費用佔栽培成本之比例增高 如能供應果農健壯的種苗, 應可降低植株死亡率及栽培成本 本研究室於釋迦之種子播種或幼苗移植時接種叢枝內生菌根菌, 發現接菌組之幼苗, 其生長狀況, 如株高 莖寬 葉片數顯著優於未接菌組 ( 圖二 ) 本研究室推廣叢枝菌根菌給台東地區農民培育釋枷菌根苗, 農民發現植株根群健壯, 移植存活率提昇, 對逆境之耐力也增加 Azcon-Aguilar (1996) 將 Glomus 屬菌根菌接種於釋迦組培苗, 也發現能促進幼苗株高 鮮重 葉片數與根長 3. 番石榴番石榴原產於中南美洲, 本省於二百多年前引進栽培, 由於植株適應性強, 生長迅速又可長年結果, 因此頗受國人喜愛 94 年度番石榴納入台灣優質供果園輔導項目之一 本研究室將菌根菌接種於番石榴實生苗, 發現兩者間親和性佳, 菌根形成率高 幼苗栽植 19 週後, 接菌處理組植株生育明顯優於未接菌處理組 在不接菌處理組施用全強度霍格蘭營養液者 (H), 植株生育優於施用半強度營養液 (1/2H) 者 而在接菌處理組無論施用 1/2H 或 H 營養液, 植株生育情況無明顯的差異, 且植株生育的表現如株高及莖寬, 皆優於 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 45

50 圖二釋迦於播種時接種 Acaulospora sp.(asp) Gigaspora sp.(gg) Glomus mosseae(gm) G. fasciculatum(gf) G. clarum(gc) 及 G. etunicatum(ge) 九個月後植株生育情形 不接菌施用全強度或半強度營養液組, 接種菌根菌者葉片磷含量均較高 顯見番石榴植株接種菌根菌可幫助吸收礦物營養, 在施肥上可節省化學肥料之施用量, 取代部分化學肥料 4. 印度棗印度棗 (Zizyphus mauritiana Lam) 屬於鼠李科 (Rhamnaceae) 棗屬 (Ziziphus) 植物 在日據時期台灣即有栽培 經過多年品種選育及栽培技術改進, 現已成為台灣南部重要特產 由於長期過度使用化學農藥及肥料等, 致土壤理化性質劣化, 鹽類的大量累積造成土壤酸化, 影響根群的生長 本研究室將叢枝菌根菌接種於印度 ( 蜜棗 ) 棗嫁接苗, 在栽培 45 天後接種菌根菌處理之菌根感染率約 81~90%, 顯示印度棗嫁接苗與六種菌根菌親合性很高 在植株生育表現, 有接種菌根菌處理者無論株高 莖寬均優於未接菌對照組, 有接種者苗株生長良好, 移植存活力提昇 5. 咖啡咖啡屬茜草科的常綠喬木, 原產於熱帶非洲阿比西尼亞, 現在熱帶各地區均有生產 目前的 生產國約有六十餘國, 大多是位於南北回歸線間的環狀地帶, 稱之為咖啡帶 (Coffee zone 或 Coffee belt), 其適合栽培地點在海拔 公尺地區, 有時也有在海拔 公尺的高地栽培咖啡樹 而台灣正位於前述之咖啡帶, 自是適合栽培咖啡樹 在巴西與歐美有研究學者指出, 將菌根菌分別接種於咖啡組培苗或種子, 發現可促進植株生育 果實增產與節省磷肥之效益 本研究室將叢枝菌根菌接種於咖啡實生苗, 於接菌 77 天後以 Gg Gf 及 Gm 之菌根形成率較高, 約為 50% 接種菌根菌植株之株高及莖寬表現皆優於未接菌組, 其中接種 Ge Gm Gf 及 Gg 表現較佳 將盆栽幼苗接種六種菌根菌, 接菌處理者無論施用全強度或半強度肥料量, 生育表現皆優於未接菌處理者, 顯示接種菌根菌可幫助咖啡植株吸收礦物營養, 具節省肥料施用之功效 6. 柑橘台灣大學張喜寧教授將柑橘幼苗接種菌根菌, 發現 5 種柑橘及根砧接組植株之總乾重均優於未接菌組 ( 表一 ) 46 農業生技產業季刊

51 研發與創新 7. 酪梨 在西班牙 Vidal 等發現酪梨之組織培養苗初 種植時生長緩慢, 可能因為沒有菌根菌共生之緣 故, 當接種菌根菌 G. fasciculatum 後, 根系發育 健壯, 植體內 N P K 含量增加, 移植存活率由 25% 提昇至 73%, 未接菌組植株乾重 1.7g, 接菌 組表現 8.2g 8. 葡萄 表一五種柑橘或根砧受 Glomus spp. 感染後之相對菌根之依賴度 柑橘及根砧總乾重 (g) 依賴度 % Singh 等用 5 種菌根菌 Glomus mosseae G. manihotis G. deserticola Gigaspora gigantia 與 Acaulospora laevis, 接種於葡萄組培苗, 發現可促 進幼苗營養生長 植株乾重 葉面積 葉綠素含 量 光合作用率提升 2 倍, 葉片內 P Mg Zn Mn 含量增加 雖然有的植株菌根菌感染率不高, 但能降低其他根部病原菌的侵害, 而大幅提升幼 苗之移植存活率 其他甜桃 (Juglans regia L), 西 番蓮 桃, 均有很好的結果 ( 四 ) 作物接種菌根菌時應注意事項 1. 接菌初期 ( 三星期內 ) 請少施磷肥 2. 接菌初期避免施用化學藥劑, 尤其是殺菌劑, 但依得利不在此限 菌根非菌根 廣東檸檬 史溫格枳柚 枳殼 雜交文旦 柳橙 依賴度 :( 菌根植株總乾重 / 非菌根植株總乾重 ) 100 資料來源 : 張, 十字花科 ( 甘藍 蘿蔔 白菜等 ), 莧科 ( 莧 菜 ) 藜科 ( 菠菜 ) 石竹科 ( 康乃馨 ) 為非 菌根作物, 不適於接種菌根菌 三 結語近年來, 由於社會大眾對環境污染 食品衛生安全及節省能源等課題之重視, 未來農業生產體系中化學合成肥料及農藥之施用量勢必減少, 生物肥料將扮演更重要的角色, 目前世界各國將其生產推廣與應用列為農業發展重點計畫之一 台灣鄉鎮間亦常有國內外之商品銷售, 但品質良莠不齊, 農民花了錢卻未必有效 農政機關除應制訂法規來規範合格之微生物肥料, 為農民把關節省金錢外, 希望能多予支持學界相關研究與推廣計畫, 畢竟對的事務值得一步一腳印落實經營 學界亦應致力研究如何提高菌根菌功效, 開發適用菌種與接菌方法, 將研究結果商品化, 讓農民獲得品質優良價格合理之菌根菌接種源, 與種苗業結合, 使農民可購買到優良之菌根種苗, 產官學界一起為優質環境與農業共盡心力 誌謝感謝農委會 國科會經費補助, 以及農委會種苗繁殖場與相關農會在推廣工作上予以協助, 特此致謝 AgBIO 王均琍國立屏東科技大學農園系教授 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 47

52 參考文獻 1. 王均琍 (1998) 紅豆接種叢枝內生菌根菌對乾旱逆境之反應 中華農學會報新,181: 92~ 王均琍 (2002) 叢枝內生菌根菌促進多種蔬果生長並增加產量 豐年,52 (13): 王均琍 陳昭源 (1998) 叢枝內生菌根菌對木瓜生長及產量之影響 土壤與環境,1: 61~71 4. 吳繼光 林素禎 (1998) 囊叢枝內生菌根菌應用技術手冊 農委會農業試驗所, 台中, 台灣 5. 柯天雄, 邱展台, 王均琍 (1999) 木瓜苗接種菌根菌好處多多 豐年,50 (12) : 張喜寧 (1992) 台灣囊叢枝菌根菌之研究與展望 科學農業,40 (1-2): 程永雄 莊明富 杜金池 (1993) 內生菌根 Glomus clarum 應用在洋香瓜生產上之效益評估 中華農業研究 42 (1): Azcon-Aguilar, C., I.G. Padilla, C.L. Encina, R. Azcon, and J.M. Barea. (1996), Arbuscular mycorrhizal inoculation enhances plant growth and changes root system morphology in micropropagated Annona cherimola Mill. Agronomie 16: Brundrett, M., Bougher, N., Grove, T. and Malajczuk, N. (1994), Working with mycorrhizas in forestry and agriculture. Murdoch, WA. 10. Carling, D. E., Roncadori, R. W. and Hussey, R. S. (1996), Interactions of arbuscular mycorrhizae, Meloidogyme arenaria, and phosphorus fertilization on peanut. Mycorrhoza 6: Dolcet-Sanjuan, R., E. Claveria, A. Camprubi, V. Estaun, and C. Calvet. (1996), Micropropagation of walnut trees (Juglans regia L) and response to arbuscular mycorrhizal inoculation. Agronomie 16: Francis, R. and Read, D. J.(1994), The distributions of mycorrhizal fungi to the determination of plant community structure. In : Robson, A. D., Abbott, L. K.&Malajczuk, N.(eds.), Management of mycorrhizal fungi in agriculture, horticulture and forestry. p Frey, B. A. and H. Schuepp. (1993), Acquisition of nitrogen by external hyphae of arbuscular mycorrhizal fungi associated with Zea mays L. New Phytol. 124: Jeffries, P. and Bares, J. M. (2001), Arbuscular Mycorrhiza A key component of sustainable plant soil ecosystem. In : Esser, K. The Mycota Fungal Association. Springer, Berlin. 15. Mitchell, D.T. (1993), Mycorrhizal associations. In : Jones, D. G.. Exploitation of Microorganisms. Chapman & Hall, London. 16. Srivastava, D., Kapoor, R. and Srivastava, S.K. (1996), Vesicular arbuscular mycorrhiza- an overview. In : Mukerji, K. G. (eds.), Concepts in Mycorrhizal Research. Kluwer Academic Publishers, London. 17. Subramanian, K. S., hanakrishnp. Santan and P. Balasubramanian Responses of field grown tomato plants to arbuscular mycorrhizal fungal colonization under varying intensities of drought stress. Scientia Horticulturae 107 : Vidal, M.T., C. Azcon-Aguilar, and J.M. Barea, (1992) Mycorrhizal inoculation enhances growth and development of micropropagated plants of avocado. HortScience 27: Wang, C.L Application of Arbuscular Mycorrhizal Fungi on the Growth and Production of Several Horticultural Seedlings. (Keynote speech) 27 th International Horticultural Congress & Exhibition (IHC 2006)(chairperson of session 13). Seoul. Korea. 48 農業生技產業季刊

53 研發與創新 新科技農業的展望 撰文 / 陳永松 台日農業生物技術應用研討會於 2007 年 7 月 13 日在台北市長興街的中華經濟研究院舉行, 有來自台日雙方共 8 位專家進行演講, 以下謹擇要摘錄其演講內容, 並於後分段補充些許個人意見, 敬請指教 一 水稻抗病基因打先鋒來自北海道大學的淺野行藏教授, 主講 微生物與植物的關係 其主要解析引起水稻稻熱病的病源性變異之分子基因學 水稻為亞洲之重要糧食, 而稻熱病乃其頭號病變, 是由一種真 ( 黴 ) 菌所引起, 在台灣多發生於一期作, 因此時溫度高低不定, 田間濕度高, 有利於稻熱病的發生 致病原因為分生孢子藉由空氣散佈, 附著於葉面產生發芽管與附著器後侵入葉面, 感染稻株的葉面會產生斑點, 稻穗感染後穀粒不充實致無法結果收穫, 然而對其致病機制則尚未解明, 目前雖已有具稻熱病抵抗性之品種, 但其抗病性又於數年後瓦解, 故又須重新選種 經由宿主特異性變異株的分離與解析, 可篩選出水稻的稻熱病抗病性基因與其非病原性基因 AVR-pia, 這是經過 10 年努力後所得到的小成果, 但接續的課題如 AVR 基因會如何變異下去? AVR 基因為何被保存? 使用 AVR 基因之全新抗病品種的培養及 AVR 基因產物是否能以生物農藥的方式來使用? 這些皆有待更多的研究來闡釋 第二位主講人矢野昌裕介紹 如何發掘水稻有用基因和應用基因體學的育種策略 他首先點出日本的稻米栽培面積有 168 萬公頃 ( 占其農作物面積的 65%), 其中越光米栽種面積就佔近全國 稻米耕作面積的 40% 越光米是 50 年前 (1956) 便育成的品種, 而日本新近育成之稻米品種多數含有越光米的基因, 顯示日本人對越光米情有獨鍾 矢野昌裕的育種目標為尋找具抗病力強且適合低成本栽培之品種, 如對病蟲害 ( 稻熱病 稻飛蝨 ) 抵抗力佳或具逆境承受性者, 在日本溫帶氣候下, 尤須具耐冷性品種, 而在台灣的品種則須強調具耐熱性或成熟期耐高溫者, 此外亦注重口味 品質及稻米的功能性, 不論是做為食品 飼料稻米 生質燃料的原料, 長期目標仍舊著重於稻作的高收成率 在稍微低溫或日照不足時尤易引起稻熱病, 另在夏季期間的低溫危害 ( 冷害 ) 會使結穗期的稻米 ( 在 20 以下 ) 不耐低溫而難以結實, 導致收穫量大減 尤其在出穗後 20 天左右的登熟期, 若發生高溫危害將改變稻米的生理作用, 推測是由於呼吸作用的增加而阻礙碳水化合物的轉換, 產生未成熟的米粒, 這將於之後的脫殼過程造成米粒容易碎裂而影響其定價 為因應日本地區多颱的氣候, 並減少稻米因風雨所發生的倒伏現象, 可導入半矮性基因加以改良 ( 圖一 ), 但若能由已經適應不同生長環境的栽培品種或是野生近緣種的自然變異, 進而篩選出具特性基因的自然品種則更佳 由 10 個國家共同完成解讀所有稻米鹼基排序的國際稻米基因圖譜鹼基排列解析專案計畫 (IRGSP), 日本擔任此計畫的主席國即貢獻約 55% 的稻米基因圖譜解碼 日本亦對不同稻米品種適應不同地區環境的重要因素或相關基因進行深入的探討, 例如台灣台中 65 號稻在短日照無法出 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 49

54 穗, 乃控制稻米出穗期的轉錄因子基因 Hdl 失去功 能所致 而藉由篩選標記基因, 可篩選出只放入 有用性狀的新優良品種, 提高回交育種的效率 利用基因圖譜的資訊可開發新的雜交育種 法, 育出不同出穗期的越光米, 如以 DNA 標記僅 將出穗期基因定點式鑲嵌入越光米, 即可使傳統 的育種年限由 10 年縮短為 3 年 對栽培稻米時的 各種問題亦經由數量性狀基因座定位 (QTL) 或基 因的聚集來實現育種設計, 配合基因圖譜及栽種 環境聚集有用 QTL 基因 除了應用在食品, 也將 解決環境和生質燃料有所貢獻的基因納為目標, 同時也要挑戰不容易單離的重要基因, 如與耐冷 性 重金屬承受性 耐倒伏性等相關性狀做進一 步試驗 圖一半矮性基因可有效防止水稻因颱風造成的倒伏現象 鈴薯則為 C3 植物 C4 植物由於 CO 2 之濃縮機制 (CCMs), 其光合作用效率大於 C3 植物, 尤其在強日照 高溫 乾旱的環境下 故相較於 C4 之玉米, 屬於 C3 之水稻算是低光合效率且低產 古教授實驗室的主要研究方向即進行水稻基因改良, 使其表現不同 CO 2 的濃縮機制以增加光合效率而增產, 如轉殖玉米之 C4 光合基因或 CCM 米 於水稻, 使其表現藍綠藻的二氧化碳濃縮機制 C4 植物多為禾本科, 木質素含量少且非屬固氮植物, 而田中常見的雜草 --- 稗草即是典型的 C4 植物, 此也造就稻田裡稗草永遠較屬 C3 植物之水稻後發先至, 得以迅速地生長竄高繁殖 ( 圖二 ), 保有長久以來的相對優勢 將這些 C4 植物之酵素基因如玉米 PEP 羧基酶 (PCK) 放入稻米鞘細胞葉綠體, 此單一基因可提昇光合作用效率, 進而提高 40% 產量 然而, 即使能落實此項研究成果, 對台灣的農業恐無實質助益, 因為今天台灣的稻米產量仍遠高於需求, 在外有 WTO 的追擊, 內有米食文化的式微, 國人對於本土米食並無像日本死忠地 二 基改水稻促進光合作用以增產 嘉義大學農業生物技術研究所的古森本教授介紹 利用水稻光合作用的基因工程技術以增產 高等維管束植物的光合作用可分為 C3 及 C4 途徑, 一般高產的雜糧作物如玉米 高粱 甘蔗屬於 C4 植物 ; 而重要農業作物的稻米 麥 馬 圖二屬於 C4 植物的稗草之生命力永遠較 C3 植物的水稻來得旺盛 瞧! 它雖晚長卻較水稻更早開花了 50 農業生技產業季刊

55 研發與創新 擁護其本土食米, 若再增產恐對台灣水稻的價格更加雪上加霜 但這些研究可能對亞 非洲等糧食缺乏之地區較有幫助, 兼有人道援助的外交意義 在之後的問題討論, 有人提問基改田與非基改田隔離的安全距離問題, 古教授回答兩者只須 50 公尺的隔離即可, 並表示水稻花粉在傳播到 20 公尺外即陣亡一半 然而, 旋即聯想到台灣的多颱氣候, 颱風的傳播效應豈只 50 公尺之距離而已? 其實, 這對有機農業的推廣影響尤大, 特別是有機米的生產, 故建議農政單位對基改水稻的隔離應有更嚴格的防護, 避免基因流佈現象而造成整體的農業損失 圖三台灣種植生質能源作物如向日葵的效益仍須多方評估 三 創造森林新價值 舩岡正光主講 從森林到化學工業 ~ 創造新的分子流, 主要強調森林資源的另類永續利用 種植階段的樹木屬於林業碳流佈系統之第二期, 而樹木用作木材或紙張後的應用範圍極少, 大部份轉換成 CO 2 ( 燃燒廢棄 ), 且在生態系流動中被忽視 即使林業碳流佈系統的流動循環相當短, 但樹木的平均壽命仍舊遠超過人類的 85 年生命時間 環境共生型的永續社會, 須改以第二期後的分子層級去認識生態系中的物質流動, 例如木質素 (lignin) 可重製成許多實用材料, 樹木不僅可當做木材和紙來利用, 還能以分子層級的方式, 解析其素材構造和功能, 將生態系的流動, 以機能材料的形式重現在未來的潮流裡, 例如可形成特殊車輛或含鉛電池的素材 然而, 我整場聽下來, 似乎演講者只是在介紹一種較友善或永續經營的森林利用模式而已, 著重在全新的技術研發以達到產業的技術升級, 老實講我並不清楚其未來的實現性如何? 我覺得這新產業仍是一個未知數 但期待在後石油時代有新材質可取代屆時已無石油的新型永續經營社會, 形成循環型森林的概念 而一些森林植物或能源作物在替代新能源 的趨勢下, 是否會壓縮到昔時農業上單純做為食物的價值 ( 圖三 ), 整體效益仍有待評估 四 應用生物科技創造畜產及農業新價值畜試所副所長李善男介紹 生物科技在畜牧生產之應用, 在已開發之畜禽生物技術中, 概分三類 : 一為分子選育技術, 利用遺傳標記進行選拔 ; 二為遺傳缺陷檢測 ; 三為人工生殖技術, 利用家畜做為生物反應器, 從事轉殖基因複製動物之研究 利用生物技術開發產品, 獲得創新價值, 是畜牧業之利基 應用遺傳標記選拔是目前廣為應用的育種策略, 可縮短育種選拔之時間 透過分生技術之運用, 篩檢家畜之遺傳缺陷, 已經成為種畜育種場必備之條件 而利用核轉置及基因轉殖技術於家畜與家禽, 以生產人類醫用蛋白質及其他高價蛋白質, 為未來人類醫學之目標 另發展幹細胞研究與再生醫療科技結合, 家畜可能成為一個重要橋樑, 是可以開創的新領域 另外不能忽視的是, 由於產業結構或社會消費背景的改變, 台灣本土性家畜禽曾是國內畜產業重要的生產品種, 有其本土性產品風味, 然在追求高經濟 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 51

56 (virus like particle), 可做為未來對抗 SARS 病毒的最佳疫苗 原是農業病毒的桿狀病毒, 經多方應用後, 未來將對工業 醫學等領域大有助益 而趙研究員亦提及由於台灣農業成本甚高, 以農業材料生產高價之非農業產品應是未來發展重點 其使用家蠶的好處有不用醱酵槽 在培養時可高產, 每隻可生產 1 毫克以上的合成蛋白質, 同時也可產生新品種 且家蠶久居人間, 野性盡失, 值得進行大量培養 對此也欣見桿狀病毒被發展為安全的病毒模擬系統, 以從事有害病毒之研究 圖四台灣的本土水牛保種計畫亦亟須重視收益的衝擊下, 逐漸因生長速率不如外來品種而被棄養, 這些本土畜禽品種仍擁有抗病性 耐粗性 耐熱性和特殊風味等優點, 面臨未來環境變化加劇更值得進行保種, 故已有從民間收購樣本後由學研機構進行保種族群的純化 繁衍及利用等整體性工作 例如台灣本土的水牛亦是研究的好對象 ( 圖四 ), 如近來台大動科系提出 水牛產業提升計畫 與花蓮縣無毒農業配合, 將研究教學與觀光休閒活動 生物科技 本土品牌進行結合, 希冀重振台灣水牛王國的美譽 最後一位演講者中研院分生所趙裕展研究員介紹 改造昆蟲桿狀病毒以架構蛋白基因工程新策略 桿狀病毒是有用的昆蟲病毒, 長期以來應用在有機蔬菜的防治蟲害上 ; 此病毒也可以基因工程生產大量蛋白質 而由於其安全性高對人體無害, 值得推廣應用 趙研究員實驗室改造桿狀病毒的轉殖法以及蛋白質抽取法, 有效的利用家蠶使之成為生產基因工程蛋白質的利器 人類常受到如 SARS 等危險病毒之危害, 但 SARS 病毒不易研究 而其實驗室也以桿狀病毒成功將 SARS 之數個蛋白組合成一個類似 SARS 之病毒顆粒 五 結語 再造台灣新農業一場台日雙方的農業國際研討會, 我看到了新科技應用於農業的展望 當考量目前全世界有半數以上的人以稻米為主食, 如何以越來越少的耕地, 來滿足這麼龐大的需求, 要靠育種專家的努力 而在較富裕的國家如日本 台灣, 人們要求更好吃的米飯, 這樣的需求得靠育種專家的努力 侵襲水稻的各種病蟲害, 會隨著時間經過演化出新的種類, 未來暖化加劇時勢必需要培育出新的抗病品種 其實幾千年來, 各地的農民在有意無意間, 不斷地培育新品種 有人選擇田中生長最好的稻株留作下一期的稻種 ; 從鄰里或市場取得不同品種的稻種來試種 ; 甚至有可能從野生品種中育成新品種 由於各地不同的氣候及地理條件, 因此造就了全世界十四萬種稻米品種的豐富多樣性 然而, 在 1970 年代引發的綠色革命, 雖然帶動了全球農業技術的革新, 卻也對稻米的基因多樣性造成了嚴重的威脅 當現代育苗的高產品種開始進行推廣時, 農民們很自然地放棄了原先自行培育的品種 所幸, 有識之士預見了這個危機, 在 1977 年建立了國際稻米基因庫 (International Rice Genebank), 才將許多原本快要消失的稻種都保留了下來 所以即使我們有這些新農業技術, 仍不可忽視生物多樣性的概念, 否則像在 1840 年代, 愛爾蘭的馬鈴薯病害造成 農業生技產業季刊

57 研發與創新 萬人飢荒死亡,550 萬人移民國外, 而佔全球一半人口主糧的稻米若發生類似問題, 其影響就不能預測了 台灣各地的農業改良場多年來培育出不少有名的新稻種如台中在來一號及之後的 IR8, 嘉惠了全球各地的稻農與米食人口, 避免了當初預測 1972~1973 年會發生的糧食危機 在這個基礎上, 我們更有條件推動新農業科技 研討會留下一些未解的議題, 但有全球多國共同合作如稻熱病與稻飛蝨等疫情, 控制稻害的技術應是與日精進, 但科學總是有時而窮, 仍無法全然解決現有的問題 對未來的生活期待, 我 倒是認為應回歸較自然的農耕方式, 不論是名之為有機或自然或永續農業, 我們都不應忽視全球資源使用包括農業發展方向在後石油時代與全球氣候變遷之間的連動, 如稻熱病是對低溫較敏感而對高溫較不敏感, 在台灣多發生於一期作, 是否在全球暖化的趨勢下, 其危害性將逐步降低呢? 而褐飛蝨常於第二期稻作乳熟期至糊熟期間危害最烈, 可說對低溫的耐受佳而較不耐高溫, 這在未來暖化加劇時是否會影響更大呢? 這些議題有待更多的研究以解明, 但也需要肯用心投入新科技農業的新血來建構未來的新農業, 以迎接更多的暖化挑戰 AgBIO 陳永松國立宜蘭大學動物科技學系助理教授 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 53

58 守護健康農業開創產業新視界 專訪沅渼生物科技股份有限公司 撰文 / 劉翠玲 近年來世界各國對優質農產品議題日益重視, 紛紛推動農用化學品減量政策 ; 我國亦將安全農業列為農業施政主軸, 透過新科技的投入 ( 如生物技術 ), 希望減少化學肥料 化學農藥和抗生素的使用, 以生產無污染 無藥物殘留 高附加價值的優質農產品, 並與先進國家農產品安全基準接軌, 提升國產農產品價值及國際競爭力, 確保人們飲食安全 在產業政策的領導下, 以生物技術為核心發展農用微生物製劑的企業孕育而生, 隨著創新產品的陸續開發, 期待可滿足市場的高度需求, 落實環境保護 食用安全的農產品生產目的 沅渼生物科技公司係由得力興集團於民國九十四年投資成立, 希望在先進植物保護生物技術的導入下, 發酵量產微生物製劑應用於無農藥植物栽培 飼料添加益生菌及保健食品等領域, 突破該集團在農用化學品的發展限制, 以提昇產業競爭力 以下乃對於沅渼生物科技公司林崇寶執行長進行專訪, 藉由其產業的獨特見解與經驗分享, 深入瞭解該公司於產業的發展目標與企業願景 Q1: 請林執行長談談沅渼生物科技公司定位及經營規劃? A1: 沅渼生技自成立以來, 便積極投入農用 微生物製劑的研發與市場拓展 目前在 企業內部已建立微生物檢驗 農藥檢驗 等實驗室設備 及 10L 100L 1000L 發 酵槽生產系統, 並即將添購 20 公噸的設 備, 以因應未來大量生產上的需求 由 於微生物的應用領域相當廣泛, 透過開 發技術與量產製程能力的建立, 希望可 擴大終端產品的應用領域 故沅渼生技 在組織架構上, 依照微生物應用領域進 行區隔, 各部門在相同核心技術下, 再 朝向不同應用領域深入進行產品開發, 如健康食品研發部以開發增進人體健康 之保健食品為主, 畜產部主要研究動物 飼料之添加物, 生化部專司生物製劑之 研發 銷售及代工, 農化部則是管理農 藥及肥料之銷售及代工業務, 而外銷部 則是對外銷產品進行管理 希望藉由多 元化且豐富的產品開發, 擴增企業的營 運版圖與規模 Q2: 請問沅渼生物科技產品開發重點與銷售市場的布局? A2: 目前沅渼生技已開發完成的產品有作物 栽培改良型肥料與廣效性微生物製劑, 如 活地旺 係經過長時間分離篩選所 得到的優異放線菌菌種, 具分泌生各種 胞外分解酵素及抗生素的能力, 用以防 54 農業生技產業季刊

59 產業動態停看聽 沅美生物科技組織架構 治多種危害嚴重且化學藥劑不易有效防治之農作物病害 活綠旺 是以木黴菌為主, 對病原具競生 抗生 超寄生及抗病促進等多重作用機制 活力強 的枯草桿菌對促進植物根系發育 地上部生長發育及增強植物抗病性有效, 可加速土壤中植物殘體與有機物分解 改善土壤物理性與化學性質, 提供有機營養源 開發中產品則包括 : 機能性保健營養食品 ( 納豆 紅麴 ), 畜牧飼料之特殊機能性益生活菌 ( 納豆活菌 ), 環境衛生用微生物製劑等 ( 白殭菌 ) 此外, 我們亦在今年 3 月取得生產微生物製劑工廠許可證, 成為國內少數可生產農用微生物製劑的公司 目前在產品的銷售上以外銷市場為主, 尤其是東南亞地區國家 : 馬來西亞 泰國 中國大陸 越南及印度, 由於這些國家農耕面積大, 相對地對農藥或肥料的需求量高, 自然成為各種創新產品的競爭市場 國內市場方面, 農用微生物製劑的使用普及率仍舊低, 市場的需求機制尚未建立, 故仍是以沅渼生技的農用化學品為主要銷售產品與市場 Q3: 請林執行長談談目前公司在研發上的策略為何? A3: 沅渼生技研發的重點在於高品質 高效能 低能源 低污染之生技產品, 可維持人類健康, 增進福祉, 也可提高下游產業之效率 降低成本, 同時減少農用化學品的使用量, 提高肥料之效能, 減低環境污染, 達到生態保護之目的 除了企業內獨立執行的研發計畫外, 沅渼生技亦與研究機構進行 技術移轉 及 產學合作 計畫, 整合產業上游的研究成果, 加速中下游產品的開發速度 如自中興大學技術移轉枯草桿菌開發成有效之微生物製劑, 並與農業藥物毒物試驗所何明勳博士合作開發放線菌與木黴菌之製劑配方 ; 另於今年完成農業藥物毒物試驗所的白殭菌產品開發與量產技術轉移, 預計明年可望成功量產該項產品, 同時與該試驗所一同執行蘇力菌之製劑配方開發的產學合作計畫 利用技術移轉或產學合作的研發策略, 可減少在企業內部自行開發的時程與風險投入, 集中企業資源在核心技術的開發上, 專一且有效率 產業分工合作的實 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 55

60 踐, 將有助於整體產業鏈結構的形成, 對於新產品開發速度更有提昇作用 Q4: 請問沅渼生物科技在人力資源的管理與培訓計畫? A4: 沅渼生技主要的研發人員共有四位, 專 業領域包括食品科學 昆蟲學 園藝學 及應用化學, 透過跨領域的研究與合 作, 常可激發出創新的點子, 延伸到產 品開發上 對於員工的在職教育則是以 提供專業技能訓練為主, 每月廠區員工 專業訓練可強化自身技能, 吸收新的研 究知識或產業資訊, 公司提供一學習的 環境, 促使研發人員從工作中培養出獨 立思考 解決問題的能力 此外, 藉由 國內外參展活動或會議的參加, 觀摩其 他企業的研發策略與行銷方式, 進而瞭 解自身優勢與檢討劣勢, 重新擬定研發 策略與方向 透過同類型公司的觀察與 比較, 可激勵員工的向上成長, 更可培 養出更宏觀的視野, 因應產業上的挑 戰 Q5: 以產業的角度, 貴公司希望政府單位在政策制度規劃上能給予產業哪些幫助? A5: 農用微生物製劑在研發上, 仍集中於上 游的菌種篩選 功效確認階段, 對於後 段產品應用 製程放大階段的資源相對 較少 而以研究成果來看, 也以學術界 或產學合作之研究成果為主 目前投入 的廠商多屬於中小企業, 在資金短少 資源不足的情況下, 不容易吸引高級研 發人才投入, 造成自行研發能力不足的 情形 所以有效整合上 中 下游資源 及技術平台, 建立合理產學合作機制, 以提高及加速研發商品化過程, 才可達 到產業化量產應用之目的 此外, 在產 品管理規範制定上, 則期盼主管機關能 訂立出一套符合國內產業現況的規定, 提供業界依循標準, 過於嚴格或寬鬆的 管理審查制度, 都有可能形成產業界發 展的一道阻礙 生產設備 -100L 發酵槽 Q6: 請問沅渼生物科技公司目前面臨最大的挑戰為何? A6: 以國內市場而言, 一般農民對於農用微 生物製劑的知識仍舊不足, 缺乏使用 上的認知, 願意使用者多屬於農場個體 戶, 或施行有機栽培的業者, 現有市場 需求較低, 直接影響企業產品的行銷 這不僅是沅渼生技所面臨的瓶頸, 影響 的層面更是擴及整體產業 然而, 要突 破此困境並非易事, 首先須在產業政策 的領導下, 朝向農用化學品減量及有機 農業精神對農民進行知識教育, 之後再 將微生物肥料或農藥的使用方式與優點 推廣給基層農民, 令其改變使用傳統上 較為便利的化學性肥料或農藥之習慣, 以逐漸建立對農用微生物製劑的市場需 56 農業生技產業季刊

61 產業動態停看聽 求與信賴 一旦市場需求形成, 也才可令投入該領域的企業有信心堅持下去, 真正開創農用微生物製劑產業, 對於整體國家農業而言, 亦達到安全農業 環境保護之最終目的 發, 應用於家畜禽養殖業, 增進家畜禽的健康, 減少動物用藥品使用量, 更可降低藥物殘留之風險, 提昇肉品品質, 保障消費者食用安全 沅渼生技自創辦以來一直秉持穩健踏實 持續改善 共創未來的理念, 以新興生物科技為企業核心技術, 並將環境保護概念落實於產品設計上 ; 對內堅持人才培育計畫, 凝聚企業向心力, 持續開發對人們健康福祉有益的產品, 滿足顧客與市場需求, 以達到企業永續經營 的目標 AgBIO 劉翠玲台灣經濟研究院生物科技產業研究中心助理研究員 生產設備 - 果收反應槽 Q7: 請林執行長談談沅渼生物科技公司未來的發展方向? A7: 在研發策略上, 仍將持續與各研究單位合作, 進行微生物製劑之開發, 以建立完整的產品線,97 年預備添購的設備有 20L 500L 10 噸發酵槽 離心機 製粒乾燥機等, 以因應未來量產之需求 此外, 希望有機會與國內外企業進行策略聯盟, 不論是交互授權 合作開發或行銷代理等商業活動, 提昇沅渼的產業競爭力 在行銷策略上, 積極進行海外市場佈局, 目前以東南亞國家的市場為主要深耕區域, 未來則計畫將產品推廣至其他區域, 達到全球行銷的願景 沅渼生技除了專注微生物製劑的產品開發外, 近年來亦朝向新型飼料添加物的開 沅渼生技林崇寶執行長與台灣經濟研究院採訪團隊 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 57

62 專訪聯發生物科技 股份有限公司 撰文 / 陳政忻 工業革命後, 農業轉型為大量生產之模式, 同時隨著化學肥料及農藥的普遍應用, 使得環境污染問題日趨嚴重 未來全球的農業生產走向講求品質 新鮮及安全的生產, 此外尚注重對環境生態的永續經營, 因此, 在大規模生產以滿足人類對糧食需求之前提下, 微生物肥料 及 微生物農藥 將是不可缺少的農用生產質材 聯發生物科技有鑑於過去化學肥料 農藥對環境及人體所造成的傷害, 以 提升農業經濟效益, 降低環境生態公害 為企業宗旨來服務廣大的農民 聯發生物科技於 2002 年 4 月創立, 同年 5 月, 與國立中興大學土壤環境科學系所合作, 共同致力於生物技術之研發創新 並於同年 6 月, 正式進駐國立中興大學創新育成中心, 實地從事產品開發與研究 後於中興大學創新育成中心畢業, 並拿到經濟部的 破殼而出 獎 現已擁有完善的自動化生產設備及精密的實驗器材設備, 更與國立中興大學建教合作, 積極投入生技技術之研發, 不斷追求進步與創新, 以落實生物技術於農 漁 畜牧及環保方面之應用 2005 年第四季本刊初次拜訪聯發生物科技, 當時的聯發生物科技成立僅有短短 3 年, 公司規模不及其他傳統化學肥料及農藥公司, 然而, 相隔兩年後, 本刊有幸再次拜訪, 聯發生物科技已有許多豐碩的成果, 充分發揮台灣中小企業靈活應變之特性打造公司版圖 以下與聯發生技劉健誼總經理一同檢視該公司兩年來之發展歷程 : Q1: 公司成立至今即將邁向第六年, 請簡述過往發展歷程之感想 A1: 回首過往, 聯發生技早已逐步完成先前公司的規劃 例如本公司預定在成立第五年時, 建立量產工廠以提高產能, 而這個目標已於今年達成 聯發生技已通過屏東農業生技園區的進駐, 核准於園區內蓋設新廠房, 並在今年 (2007)12 月動工, 預計明年 5 月底量產 同時, 本公司仍持續投注心力開發新產品, 與中興大學的產學合作更是獲益匪淺 如與前中興大副校長楊秋忠教授的技術授權, 陸續開發出溶磷菌 堆肥菌等生物性肥料 ; 其中, 溶磷菌主要用於溶解磷肥, 大幅提高磷肥被土壤的吸收率達四至五倍, 堆肥菌亦可加速有機質的分解 另與中興大學昆蟲系副教授唐立正合作, 推出黑殭菌 枯草桿菌等生物性農藥, 黑殭菌可有效抑制黃條葉蚤 甜菜葉娥幼蟲等 200 多種害蟲的繁衍 聯發生技不斷強化創新研發新產品 新技術, 配合取得的專利相呼應, 以國內傳統醱酵工業的菌種生產為基礎, 創新技術, 產品有 : 菌根菌 溶磷菌 黑殭菌 堆肥菌 活效菌 枯草桿菌 飼寶菌 放射線菌 幾丁聚醣 淋溶肥 深 58 農業生技產業季刊

63 產業動態停看聽 表一聯發生物科技發展時程規劃 時程 0~2 年初創期 2~5 年開拓期 5 年發展期 海寶 活旺系列 農家豐 統勇 蓋 勇 新美 新鐵美 農愛好 而在全球市場方面, 聯發生技今年參與 不少國際性展覽, 拓展業務並建立公司 知名度, 今年度已參與荷蘭國際花卉 展 日本生技展 泰國生技展等大型展 覽, 獲得許多彌足珍貴的經驗 與國際 間的下游通路商配合, 使得本公司的獲 利穩健, 營收逐步成長 Q2: 貴公司進駐屏東園區蓋設新工廠的 著眼點為何? A2: 本公司在第四年時便已決定, 將市場鎖 定於歐美及日本市場 藉由優質的產品 於海外廣宣, 知名度提升的同時, 並 尋求海外代理商或海外業者以 OEM 或 ODM 之合作方式, 以期將產品推向國 際舞台 發展規劃 1. 技術移轉 2. 建立研發團隊 3. 進行試量產 4. 建立生產及品管流程 5. 進行田間試驗 6. 評估產品效能 1. 進行廣宣開拓國內市場 2. 建立國內經銷網 3. 申請專利 4. 保護智慧財產權 5. 申請國外出口准證 6. 進行國際貿易佈局 1. 建立量產工廠 2. 增加產能 3. 開發新產品 4. 保持競爭力 5. 整合上下游通路 6. 拓展全球市場 聯發生技未來目標成為全球最大微生物製劑原料供應商, 並且建立公司品牌, 故在此願景下, 建立一高產量且現代化之工廠為必要措施 也因此, 聯發生技以 GMP 作為設廠標準, 建立標準作業流程, 期以高規格之生產條件, 方能獲得其他國際合作夥伴青睞, 取得國際認證後, 才有機會提高營收表現 本公司從事微生物肥料及微生物農藥之製造與販售, 相當具有環保概念, 同時聯發生技的企業理念 提升農業經濟效益, 降低環境生態公害, 因此於屏東園區之新廠房便以 綠色建築 為概念, 在屋頂加裝太陽能板以獲取其他替代性能源, 此外廠房玻璃則採用複合材質, 如此一來便能有效降低能源的耗費 雖然一開始的建築成本較一般廠房為高, 但給予員工及合作夥伴一個值得信賴的環境, 則是花費再多金錢也買不到的 另外, 投資量產工廠則是本公司已具有良好的製程放大能力, 以醱酵工業的放大技術為基礎, 發展出一專利的製造方法, 顯示聯發生技已具備任一微生物量產之能力 Q3: 請簡述該專利 A3: 該專利為一種蟲生真菌的製造方法, 已獲得台灣與大陸專利, 美國專利正在申請中 以此製造方法製造之產品劑型為粉劑, 其優點在於 : 產品體積較小 保存期限較長 且使用方便 選擇蟲生真菌之主要原因為 : 真菌病原為一個多用途之蟲生病原, 有的具有代謝毒質可產生快速的致死效果 ; 其宿主範圍較廣泛, 可同時感染不同種類之 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 59

64 蟲生真菌台灣與大陸專利 / 聯發生技提供 日本展受電視媒體採訪 昆蟲, 並可同時感染不同齡期之不同寄主 ; 此外, 其傳播主要藉風的吹散將孢子散播出去, 為典型的水平傳播方式, 通常引發田間自然的風土病, 且孢子可棲息於死亡的屍體中 水中 土壤及植物的葉表面 在量產上, 蟲生真菌可利用有機廢棄物發酵培養分生孢子, 進行微生物製劑之大量產, 且目前國內外相關產品少, 競爭者較少, 相當具有發展潛力 Q4: 請簡述參與國際展覽之想法 A4: 透過參展的方式, 除可提高公司知名度外, 更能瞭解國際情勢, 進一步瞭解本公司於國際間的定位 比方說, 在日本生技展時, 本公司所推出的生物性農藥產品吸引許多日本業者詢問, 一方面是產品本身新穎, 二方面是由於日本明年將有新的有機栽培法規實施, 故相關業者極為需要生物性農藥產品 展覽期間, 聯發生技的馬來西亞代理商池經理也在場協助, 並接受英文網路媒體 Diginfo 的訪問, 該網站專門報導科技新知, 此機會對公司 有機栽培業者及環保人士都是一件好消息 隨著地球環保意識及確保食品健康的概念, 對農藥殘留檢驗的標準日趨嚴格, 農民逐漸減少化學肥料及化學農藥的使用 微生物肥料及農藥應用於大面積農作時, 雖然單價較高, 但考量地球環境及長期使用比較, 可節省農耕成本 目前像巴西 印尼有大面積的的農作土地, 當地政府就跳過化學肥料的階段, 直接採用微生物肥料及農藥, 更標榜有機栽培, 農產品食用安全 更具高附加價值 雖然微生物肥料及農藥的初期使用成本高, 且須教育農民, 進而降低農民的嘗試意願, 但聯發生技仍陸續取得馬來西亞 泰國 印尼 土耳其及澳洲等地進口准證, 菌根菌年產量與銷售量達 40 噸, 溶磷菌也有 36 噸左右的年銷售量 Q5: 目前貴公司在人才招募上是否有困難之處? A5: 本公司屏東新廠即將落成, 公司部分人員將遷移至屏東, 屆時將面臨人才流失之情形 但相信提供員工願景, 將可促使既有員工留下, 維繫聯發生技之競爭 60 農業生技產業季刊

65 產業動態停看聽 優勢 Q6: 請簡述貴公司之未來展望 A6: 本公司以高科技 高效能 高品質之生技產品與專業技術, 經由產業垂直整合達到整體經濟效益最大化之發揮, 本公司期以競爭優勢及產品領導地位之居, 邁向永續生存發展, 最終目的在透過多角化產品廣泛被使用下, 提升人類生活品質與環境的綠化, 共創地球村之生活淨土 展望未來, 聯發生物科技將不停強化研究發展, 在生物技術上加強研發新產品及新技術, 並配合本身既有的專利來相互應用, 以國內傳統醱酵工業之菌種生產為基礎, 建立創新技術, 使新舊產品能銜接的上, 產品相互配合使用, 以提升產業及國外市場競爭力為目標, 希望能提供高品質的產品及最完善的服務, 使企業能永續經營並繼續將經營成果分 享大家 AgBIO 泰國展受電視媒體採訪 陳政忻台灣經濟研究院生物科技產業研究中心助理研究員 荷蘭展 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 61

66 Agricultural Biotechnology International Conference ABIC 2007 現場紀實 撰文 / 陳政忻 一 ABIC 緣由 Agricultural Biotechnology International Conference(ABIC) 從 1996 年初次於加拿大 Saskatchewan 省舉辦後, 成功獲得各界熱烈的迴響, 第二屆 ABIC 於 1998 年再度獵取全球農業生技產業之目光, 爾後相繼由北美 歐洲 亞太 / 澳洲等地輪流舉辦, 目的即是推動國際農業生技產業交流, 促進技術發展及商業活動 研討會主題鎖定農業生技, 探討全球議題 新科技應用 前瞻研發展望及產業環境 從開始舉辦至今, ABIC 已成為全球相關專業人士所必須參與的盛會, 各國的科學家 企業 政策研究者 政府單位及其他人士無不利用此機會, 自省 洞察與高度應用在其每日的例行工作 ABIC 會議的幕後重要推手乃 ABIC 基金會, 有鑑於第一屆 ABIC 會議成功舉辦後, 於 1998 年 6 月 12 日成立此基金會, 會址設置在加拿大, 屬非營利性組織, 以持續舉辦 ABIC 研討會為該基金會主要任務 二 ABIC 2007 現場實況 ABIC 2007 自 2007 年 9 月 23 日起, 一連四天於加拿大 Alberta 省 Calgary 舉辦, 今年參加人數約 500 人, 共計 42 場研討會 本屆會議所訂定的主軸為 Harnessing Science for the Evolving Consumer: The Fit of Agricultural Biotechnology 隨著時代的進步, 科技也不斷出現創新應用, 農業生物科技正處在科學可行性及商業應用的交界點, 面臨著形質上的改變 新穎的農業生技產品與技術需要仰賴不同的科學協助, 朝向對環境更加友善 可再生性的生物經濟學發展, 而人們對 omic 科學的逐步瞭解等都將是重要的創新領導因子, 促使人們從生物體中創造和獲取更高的價值, 方能更貼近消費者之需求 過去的農業是提供新原料給食品 飼料及纖維工業, 現在的農業則有機會成為生物經濟的基石 藉由生物技術的協助, 農業未來將對社會大眾變成重要的問題解決者, 提供社會需求及解決方案的探索 農業站在可再生性原料應用之前端, 將轉變成一種生物經濟學, 幫助世人解決能源 人類與動物健康 及環境等部分問題 這理念在三天半的會議中, 不斷地由各演講者導引出來 為讓眾人深刻體會農業生物科技的未來趨勢, 舉辦單位擬定各種不同的農業生技主題, 促使聽眾能暸解農業生物科技於多方面之應用, 主題包括 (1) 食品保存 貯藏 加工及開發技術 ;(2) 消費者認知與選擇 ;(3) 醫藥品 營養品及化妝品 ; (4) 家畜基因體 ;(5) 人畜共通疾病 ;(6) 農村發展及改革 ;(7) 工業用生物產品 另外為促進產 學 研界的交流, 設置 25 個 62 農業生技產業季刊

67 國際活動 ABIC 2007 廠商展覽會場一隅 ABIC 2007 國際研討會現場 廠商展示攤位及 16 個來自世界各地的傑出農業生技研究成果海報展示 參展單位包括 ABIC 基金會 (ABIC Foundation) Alberta 省農業及食品部 (Ministry of Agriculture and Food, Alberta) Alberta 省農業研究所 (Alberta Agricultural Research Institute) Bio Alberta 加拿大食品檢查署 (Canadian Food Inspection Agency) 加拿大小黑麥生物精煉協會 (Canadian Triticale Biorefinery Initiative, CTBI) Genome Alberta Alberta 食品及農業科學協會 (Institute for Food and Agricultural Sciences, Alberta, IFASA) 加拿大 Saskatchewan 省研究委員會 (Saskatchewan Research Council) 及 Calgary 動物用藥科技大學 (University of Calgary Faculty of Veterinary Medicine) 等加拿大各界單位 ; 另外, 加拿大知名生技公司 SemBioSys Genetics 亦參與其中 三 研討會內容摘要 1. 農業新風貌隨著人們對生物技術有更多的瞭解及突破後, 其於農業之應用也更趨多樣化, 使得今日農業型態早已和以往有極大的不同 過去祖父輩時 代, 農田的主要作物是用於製造麵包的小麥及穀類加工用的燕麥, 提供世人溫飽 ; 但現在農民則種植用來製造燃料 汽車用門板 液壓油 泳衣用聚合物材質及其他產品之農作物 孟德爾定律在 20 世紀初發表後, 作物育種改良便以遺傳學為理論基礎, 綜合應用植物生態 植物生理 生物化學 植物病理和生物統計等多種學科知識, 改良作物的遺傳特性, 以培育高產優質品種, 產生今日多樣化的農作物產品 時至今日, 農田裡的作物早已非祖父時期的面貌 植物科學正創造一種多型態的農產品新用途, 而現正適逢逐漸成長的可再生資源需求 未來 50 年內全球農民必須生產更多的食物, 將比農業一萬年歷史的種植量還多 農民也必須要生產能源作物以緩和石化燃料高漲的衝擊, 同時供應更多的工業用原料產品, 包括更多的塑膠及紡織品 農民必須滿足上述所有的要求, 卻不得增加耕作面積, 亦不得改變既有耕地上的作物 在這轉唳點上, 完美風暴即將來襲, 它將在未來的 5-8 年內重擊全世界 但 今日的農業準備好了嗎? 與會的專家學者無不拋出此議題, 讓眾 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 63

68 肯亞農業研究所 (Kenya Agricultural Institute) Murenga Mwimali 解釋基因改造玉米計畫 ABIC 2007 晚宴盛況 人省思 首先面臨的問題是全球暖化及氣候變遷 今年夏天, 一位英國人在北極週遭的開放水域裡游泳 ; 日本科學家甚至預測 2020 年西北航線將門戶大開, 運輸船隊可輕易通過北極 全世界已嚴肅看待氣候變遷之議題, 其中最為人所知的是前美國副總統高爾所拍攝的紀錄片 不願面對的真相 透過生物技術的協助, 未來農業將能幫助降低全球暖化及氣候變遷的危機 第二個面臨的是健康問題 未來將會出現健康危機, 特別是在肥胖症流行的工業化國家, 因為這意味著下一世代的壽命比他們的父母親更短, 將同時癱瘓健康照護系統 而健康危機的解決之道在於需要新世代的食品及藥物 第三是能源及水資源 現今石化燃料的高漲, 必須提供其他額外的選擇 全世界看到農業能變成能源的新來源, 農民必須生產生物燃料以替代逐漸消逝的石化能源, 同時種植作物還需使用更少的水, 才不會造成水資源短缺之問題 遠在其他三者之上的挑戰則是糧食問題, 如果農民們無法在 2020 年增加雙倍的年食物產出, 將不足以餵飽未來增加的 20 億人口 估計至 2050 年全球人口將接近 90 億大關, 這比今日的人口數增加 50%, 而農民必須種植帶有新性狀的食用作物, 才得以支撐人類全體的健康 今日開發中國家每天有 7.5 億人擁抱著飢餓入眠, 工業化國家則落入劣質食物的選擇與肥胖 糖尿病及心臟疾病的流行, 農民們必須做得比現在多, 才可以滿足上述這些需求 過去的農業希望讓人舒適, 因此著重產量的提升, 但這是不夠的, 今日的農業不光需要數量的增加, 更需要形質上的轉變 對農場而言, 全球面臨主要的挑戰是相當清楚的, 包括人口成長 能源危機及氣候變遷等 ; 然而, 對社會多數人卻對這些威脅不會感到萬分急迫, 這中間尚有一道自滿及否定的巨牆仍待克服 未來的農業終將成為世人所依賴的救生艇, 惟有不停地划動 科學 與 技術 的槳, 方能滿足日益複雜的需求 2. 投資者的青睞華爾街過去多將資金投資於醫藥生技, 主要著重於 (1) 具有清楚可見之需求缺口的大市場 ;(2) 具高度成長潛力 ;(3) 具智慧財產保護之技術以維持高毛利及永續價值 而農業生技產業對投資者而言僅是食品, 雖然食品市場龐大, 卻已發展成 64 農業生技產業季刊

69 國際活動 熟 毛利相當低 成長且幅度有限, 因此只有少數掌握關鍵農業生物技術公司受到投資者注意 但現在農業生技已不僅是食品的代名詞, 其代表的是一種整合性技術, 並能充分應用於全球四大重點議題的需求 :(1) 生質能源 ;(2) 生物材料 ; (3) 環境保護 ; 及 (4) 保健產品 (1) 生質能源 : 生產低成本之再生性永續能源, 降低能源使用成本 減少碳使用及減低石化能源依賴度, 達到維護國家能源安全之目的 相關的農業生技產品有生質酒精 澱粉酵素作物 提升生質能源產量的基改作物等 ; (2) 生物材料 : 開發可重複再利用材料, 提升產品附加價值 相關的農業生技產品有可再生利用之聚合物或化學品 具高度成本效益之植物基質 提升醱酵效率之酵素作物 玉米聚合物 / 纖維等 ; (3) 環境保護 : 降低全球暖化衝擊, 符合全球碳排放規定 而與植物相關之農業生技產品在生產過程中本就具有吸取二氧化碳之額外效益 ; (4) 保健產品 : 以保健及營養為主的疾病預防飲食, 降低龐大的醫療開支 相關的農業生技產品有低反式脂肪酸作物 高 Omega-3 脂肪酸作物 符合個人化之營養素強化作物 ; 因此, 未來農業生技除能解決糧食供應問題外, 也能充分解決四大全球議題 換言之, 農業生技已從原來農業既有的輸入型性狀 (input traits), 實際擴散成整體產業應用的輸出型性狀 (output traits) 此四大議題代表的是 全新 清楚可見之 全球 需求缺口和高度的成長潛力, 除了農業生技六大跨國公司每年共投入 10 億美元之研發費用外, 新興國家如中國和巴西每年也投入約 10 億美元 印度每年投入 2.5 億美元, 加上農業生技之智財保護也越來越完整, 相信不久後, 華爾街將會挹注資金來加速農業生技產業之發展, 也將觸發全球農業生技之投資熱 3. 基因改造作物全球基因改造作物從 1996 年開始商業化種植後, 從最初的 170 萬公頃到現在的 1 億 200 萬公頃, 每年最少以兩位數的速度成長 2006 年的種植面積更高達 1.02 億公頃, 成長 13%; 第一次種植生物技術作物的農民數量到達 1030 萬人 ;1996 年至 2006 年的累計種植面積, 高達 5 億 7700 萬公頃, 增加約 60 倍, 使得基因改造作物成為近代歷史上, 人們接納最快的作物技術 根據國際農業生技產業應用服務中心 (International Service for the Acquisition of Agribiotech Applications,ISAAA) 統計,2006 年基因改造作物的種植國家從 21 個增加到 22 個, 共有 11 個開發中國家和 11 個工業化國家種植 歐盟國家斯洛伐克於本年度第一次種植基因改造玉米, 使得歐盟 25 個會員國中已有 6 個國家種植基因改造作物 全球基因改造作物的種植面積仍以已開發國家為主, 如美國 加拿大 ; 其中, 美國即佔全球基因改造作物總種植面積的一半, 雖較去年僅成長 10%, 但所增加的種植面積卻高達 480 萬公頃, 為增加面積最多的國家 開發中國家則以印度的表現最為驚人 目前印度當局僅核准基因改造棉花的種植, 其種植面積就從 2005 年的 130 萬公頃, 成長到 2006 年的 380 萬公頃, 增加 250 萬公頃, 幅度高達 192%, 為增加面積第二多的國家, 僅次於美國, 並一舉超越中國及巴拉圭, 成為全球第五大的基因改造作物種植國家 如此強勁成長的力道則是來自印度農民對於擺脫貧困的渴望 印度人口為 10 億 9000 萬, 農業勞動人口即佔 60%, 多是小農, 可耕種面積有限, 難求溫飽 透過基因改造作物可幫助貧苦農民增加收入, 進而改善生活品質, 也因此推升境內基因改造棉花種植面積的快速增長 巴西目前核准的基因改造作物為大豆和棉 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 65

70 2006 年全球生物技術作物之種植面積 單位 : 百萬公頃 排名 國家 種植面積 比例 (%) 成長率 (%) 排名 國家 種植面積 比例 (%) 成長率 (%) 1 美國 羅馬尼亞 0.1 <1-2 阿根廷 墨西哥 0.1 <1-3 巴西 西班牙 0.1 <1-4 加拿大 哥倫比亞 <0.05 <1-5 印度 法國 <0.05 <1-6 中國 伊朗 <0.05 <1-7 巴拉圭 宏都拉斯 <0.05 <1-8 南非 捷克共和國 <0.05 <1-9 烏拉圭 0.4 < 葡萄牙 <0.05 <1-10 菲律賓 0.2 < 德國 <0.05 <1-11 澳洲 0.2 < 斯洛伐克 <0.05 <1 - 資料來源 :Clive James, ISAAA; 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心整理 花, 和 2005 年相比, 成長 22%, 種植面積增加 210 萬公頃, 乃增加面積第三多的國家 當局雖尚未批准含抗蟲及除草劑特性的基因改造玉米上市, 然而巴西參議院於 2007 年 2 月 27 日通過新生物技術法案, 允許境內開始販售基因改造玉米種子, 預料此舉將加速巴西境內基因改造作物面積的增加 此外, 和 2005 年相比, 菲律賓僅核准種植的基因改造玉米, 成長率便高達 100% 當局將於 2007 年開啟抗蟲 Bt 棉花的田間試驗, 所產生的數據將作為產品註冊資料, 一般認為 Bt 棉花將會快速地在菲律賓境內種植 亞太地區除了不從事農業發展的國家外, 目前仍未商業化栽種基改作物的國家包括印尼 泰國 越南和紐西蘭等, 然而境內卻已有初步基改作物之發展 印尼在 2001 年核准抗蟲 Bt 玉米上市, 約栽種 4,000 公頃, 但於 2003 年中止栽種後 便無相關基改作物核准上市 目前以研究抗蟲 抗黴菌及抗病毒之基改作物為主, 已進入田間試驗的有基改玉米 基改黃豆 基改稻米及基改馬鈴薯, 其中以基改玉米及基改黃豆最接近商業化的階段 泰國是全球最主要的稻米出口國, 所以目前基改政策的態度為禁止基改稻米的上市, 但仍積極針對抗鹽份稻米及抗旱水稻進行研究, 除此之外, 也將抗病毒木瓜 抗病毒番茄 抗病毒紅椒 Bt 抗蟲棉花列為主要研究重點, 其中以抗病毒木瓜將可成為最快在泰國上市之基改產品 而跨國企業目前已進口之基改產品有 Calgene 的 Flavr Savr 番茄 Monsanto 的 Bt 抗蟲棉花及 Syngenta 的 Bt 抗蟲玉米, 但皆因受到人民反對, 而無法核准上市 越南在 2004 年便已建立 10 個實驗室進行基改作物之研究, 接著再投入 2,000 萬美元建立 20 個 66 農業生技產業季刊

71 國際活動 相關實驗室, 到 2007 年更在河內及胡志明市各成立一個大型的研究中心 越南主要研究以抗生物性緊迫 / 抗非生物性緊迫基改稻米為主, 除此之外, 也對許多作物投入相關研究資源 越南更加入東南亞生技木瓜聯盟, 對於其抗輪點病毒木瓜的研究將有所助益 紐西蘭的針葉林面積超過一百八十萬公頃, 其中將近 85% 是輻射松, 這是一種以生長快速 材質堅實及用途廣泛而著名的針葉樹, 只需 30 年即成熟, 不像其他針葉樹則至少須 50 年的時間 因此, 該國基改產品研究方向以飼料用牧草及木材加工用樹為主, 以強化其畜牧業及木材加工業的發展, 以白三葉草 (white clover) 多年生黑麥草 (reygrass) 輻射松 (radiate pine) 為主要研究植物, 除此之外, 也針對其最具全球知名度的奇異果進行相關研究 2003 年進行第一個基改產品 - 耐殺草劑洋蔥的田間試驗, 到了 2007 年更有 4 項 Bt 抗蟲的基改蔬菜及牧草進行田間試驗, 但至目前為止, 仍無任何基改產品在該國核准上市 而其境內的 SCION 研究型公司, 已在智利順利取得 Bt 抗蟲輻射松的上市許可 當基因改造作物已逐漸為農民所採納之際, 環保團體及其他人士利用普羅大眾對未知事物的恐懼心理, 應用於對抗生物科技及基因改造食品的群眾運動上 然而, 人們在爭論生物科技對於人類健康及環境影響之際, 卻往往忽略其所帶來的益處 前綠色和平組織 (GreenPeace) 的共同創辦人 Patrick Moore 博士於 ABIC 2007 大會上, 針對農業生物科技的應用有著不一樣的看法 Patrick Moore 博士舉黃金米 (Golden Rice) 為例, 措詞激烈地指出 : 人們理當支持這項作物, 但卻不支持之 瑞士的研究團隊耗費七年的時間證實黃金米能夠協助終止孩童們失明 ; 同時, 過去每年有 150 萬的孩童們喪失其視力 可是, 綠色和平組織卻認為對人類健康有不可預測之未來結果, 比今日 每年有 150 萬孩童失去視力之事實還來得重要 已於全球實驗室及田間試驗站所進行的遺傳研究與開發計畫, 皆有利社會及環境 這些計畫的目的在於促進營養價值 減少合成化學品的使用 增加農地和森林的生產力 及增進人類健康 無法接受遺傳工程之人士, 藉由對未知事物的恐懼心理及害怕轉變的心態, 全盤否定這些研究計畫所能帶來的好處 從環境的未來遠景來看, 生物科技對生態系統有三項主要的正面影響 : (1) 基因改造作物將使得化學農藥的使用量下降 如此一來對非目標物種的影響將戲劇性地減少 (2) 食用作物的生產力提高 基因改造作物因抗蟲害 耐旱 高效率代謝及其他遺傳性狀等, 普遍能提高產量 如此一來, 每單位農地的食物產量提高, 便可因應人們對食物之需求, 進而減少土地的開墾, 維持生態環境 (3) 耐除草性食用作物的開發更容易納入低耕地及休耕地系統 (low and zero tillage systems) 此舉將使危害土壤的情形大幅降低, 進而保護自然土壤及減少化學肥料的施用 每天全球 60 億的人口醒來皆要面對食品 能源及原料的實際需求 永續經營的挑戰便是應用各種方式提供人們所需, 減少環境的負面衝擊, 讓社會大眾接受, 同時兼顧技術及經濟面之可行性 4. 生物性產品近來 DuPont 利用玉米澱粉所製造出的聚合分子 Sorona 已成功上市, 可用來當作衣服纖維並可被環境微生物所分解 ; 植物更可以當作生物工廠, 大量生產醫藥用蛋白質, 顯示農業已不再是以往的型態, 更多的可能性正被科學家們開發出來 2003 年全球的塑膠消耗量高達 3500 億磅, 且預估需求量約以每年 5% 的速度增加, 至今原料來源仍是石化塑料的天下 有別於石化塑料, 利用玉米等其他生物可分解材質能在適當的堆肥 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 67

72 環境中被微生物分解利用, 不像石化塑料會長期存在環境中, 相當符合環保與永續發展的概念 因此, 在環保訴求及油價高漲的趨勢下, 未來生物塑料極有可能是石化塑料的替代方案之一, 其市場潛在規模由此可見 而市面上也早已出現相關生物塑料產品, 例如 Gargill 的 NatureWorks DuPont 的 1,3 Propanediol 及 Metabolix 的 Mirel 為人所熟知的生物塑膠材料乃聚乳酸 (polylactic acid,pla), 由 Cargill 將其商業化應用 Cargill 為世界知名的食品及飼料國際大廠, 1987 年開始投入生物塑料的研發, 其核心技術是以玉米當作原料, 將醣類發酵後聚合成聚乳酸, 再將此聚合物用來製造塑膠與纖維 2001 年 Cargill 為專門經營其生物塑料的生意, 成立旗下子公司 NatureWorks LLC, 並以 NatureWorks 及 Ingeo 品牌銷售其聚合物產品與纖維產品 該公司擁有年產量 3 億磅 ( 相當於 14 萬噸 ) 的 PLA 量產工廠, 為全球生物塑料產能最大的工廠 NatureWorks 已應用至纖維 不織布 薄膜 擠壓與乳膠塗料 擠壓與熱塑成型的塑膠容器, 可用來取代聚酯 (polyester) 聚烯烴類 (polyolefins) 聚苯乙烯 (polystyrene,ps) 纖維素塑料 (cellulosics) 等材質 市面上已經可以在一些超市量販店 百貨業 超商連鎖店 餐飲業, 看到使用 PLA 材質的冷飲杯 包裝盒 塑膠袋等容器, 顯示 PLA 的應用層面越來越普及 不同於聚乳酸, 成立於 1992 年的 Metabolix 以微生物當作生物工廠, 將醣類與植物油當做原料發酵後生產 PHAs(polyhydroxyalkanoates) PHAs 是一類天然聚酯 (polyester), 這類聚酯的物理特性相當不一致, 有些呈現高度結晶 有些為黏稠狀 Metabolix 早期研發就以開發低成本 容易運用的塑料為目標, 終於開發出具有不同特性且適合商業應用的 PHAs 材料, 以取代石化材料之塑料 能源及化學品 目前已發表的產品為 Mirel P1001 P1002 P2001 其中,Mirel P1001 P1002 應用於射出成型, 可分別取代聚苯乙烯 (polystyrene,ps) 與聚丙烯 (polypropylene, PP);Mirel P2001 可用於紙張塗料, 因其具耐高溫特性, 因此能應用於裝熱食與可微波的紙盒上 該公司於 2006 年即開始試量產生物塑料, 並與 Archer Daniels Midland(ADM) 成立合資公司 - Telles, 著手建置具商業規模的工廠, 預計 2008 年完成年產 1.1 億磅樹脂的工廠 Telles 不但從事生產製造, 也負責以 Mirel 品牌行銷 販售其生物塑料產品 此外,Metabolix 也開發利用生物材料製造能源及化學品的技術平台, 於全球共擁有 320 個專利以保障其相關技術 現在,Metabolix 是利用微生物工廠進行發酵生產生物塑料 ; 未來, 該公司將發展直接由植物生產生物塑料的技術 以植物當作生物工廠生產大量醫藥用蛋白質則是另一新應用 加拿大生技公司 SemBioSys 認為植物是地球上最便宜且最豐富的蛋白質來源, 再加上植物為真核生物, 能較適切地表現真核與原核生物的蛋白質, 且種子相當於天然的儲存系統, 因此植物可能是一個生產藥物的良好系統 此外, 相對於廠房設置, 栽種面積則可依需要做相當彈性的調整, 使設備擴增較為容易 現在, SemBioSys 已建立利用植物生產胰島素的技術平台 與現行的生產方法比較, 該公司估計利用紅花 (safflower) 生產胰島素的方法將可降低 40% 的單位成本 (unit costs) 與 70% 的資本成本 (capital costs) 這將有利 SemBioSys 提供大量且相對便宜的藥物 5. 動物保健生物科技的應用已不單侷限於人用醫療產品或提升農產作物產量, 科學家們亦積極地將生物科技導入至動物用疫苗應用, 替這領域開創另一不同的風貌 動物保健產業早已採用重組次單位疫苗 (recombinant sub-units vaccine) 抗原傳遞載體疫苗 DNA 疫苗及癌症疫苗 這些疫苗產品在法規 直接使用於動物之可行性 及尚未滿足的 68 農業生技產業季刊

73 國際活動 健康需求等方面與傳統疫苗有極大的不同, 使得這些新生物技術疫苗得以快速地應用於動物保健市場 新技術提供傳統疫苗技術所無法達到的高保護力, 很快便被市場接納, 而未來的發展將會是利用新穎的技術, 針對新興疾病 預防人畜共通疾病及動物健康與性能表現的提升 這些新應用的誕生則歸因於動物用疫苗的開發早已採取授權產品策略, 透過策略聯盟的方式, 加速產品上市 另外, 更進一步的經濟誘因則是預防措施及接種佔動物保健產業相當大的比重 公豬去勢疫苗 Improvac 為一種抗促性腺激素釋放激素 (GnRH) 疫苗, 能刺激豬的免疫系統產生特殊的 GnRH 抗體 因此給公豬注射 Improvac 疫苗後, 能暫時性地抑制睾丸功能, 阻止公豬羶 味物質的產生, 而在接種疫苗前公豬體內已存在的羶味物質則可逐漸代謝之 研究顯示, 與以手術去勢閹公豬相比, 注射 Improvac 的公豬生長性能 瘦肉率及飼料換肉率等表現皆提昇 另外, 在動物育種方面, 傳統策略是採取選拔育種方式來增加動物瘦肉含量 而近年發現的 Myostatin 基因促使科學家研究如何利用此基因提高動物的瘦肉率 Myostatin 基因屬於一種生長抑制基因, 會限制哺乳動物肌肉的生長, 包括人類 ; 當基因受到抑制或改變時, 則會促進哺乳動物肌 肉的生長並減少脂肪的貯存 未來因此, 動物保健市場已不單單侷限於疾病疫苗效力的改良, 尚包括改善動物生長性能之產品及研究 ; 除此之外, 水產動物保健將會是另一有潛力的新市場 6. 人類健康以往農業是提供人們溫飽, 但隨著人類生活與飲食習慣的改變, 已出現許多文明病如肥胖, 更逐漸重視日常生活的食品安全問題 omics 科學的快速發展, 使得個人化醫療變為可行, 其中個人化評估 知識管理及問題解決能為個人化醫療創造更多的價值 而農業未來所扮演的角色即是問題的解決者 : 提供安全且營養的食物 四 與 Alberta 省官方餐敘 Alberta 省幅員遼闊, 西接洛磯山脈, 東連大草原, 面積高達 66 萬平方公里, 全省超過一半面積由森林覆蓋 人口約為 340 萬人, 其中兩大城市 Edmonton 及 Calgary 均有 100 萬人口 早期 Alberta 省以小麥和煤炭的出口為經濟來源, 過去 20 年來轉變成石油和天然氣, 也促使省內產業逐漸多元化, 出現石化工業 食品加工業 工程諮詢及高科技等行業 2005 年 Alberta 省的出口佔全省國民生產總值四成, 出口貿易約九成輸往美國, 其他絕大部分出口至亞洲地區, 如中國 年 Alberta 省主要出口行業之平均年出口量 單位 : 億加元 排名 產品 平均金額 % 排名 產品 平均金額 % 1 天然氣 木材 / 木製品 石油 丙烷 / 丁烷等 石油化工製品 機械 電腦與電子產品 小麥 紙漿及紙品 其他 牛肉 資料來源 :Alberta Economic Development 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 69

74 19% 日本 18% 南韓 7% 台灣 3% 及香港 2% ABIC 2007 由第四期農業生物國家型計畫吳金洌總主持人及中興大學葉錫東副校長領軍, 協同台灣經濟研究院生物科技產業研究中心孫智麗主任及同仁前往加拿大參訪 基於 Alberta 省早已與國內有貿易活動的往來,Alberta 省官方特於會議期間與我方餐敘, 希望未來能有機會與國內農業研究建立合作的橋樑 本次會面乃雙方第一次見面, 地主相當貼心地選擇一溫馨卻又不失莊重之餐廳, 以營造輕鬆愉悅的互動過程 由 Alberta 省農業及食品部 (Agriculture and food) 副部長 Rory Campbell 作東道主, 協同高等教育及科技部科技商業化處生命科學組 (Life Sciences Industries Branch, Technology Commercialization Division) 經理 Song Wang 農業及食品部農業研發處 (Agriculture Research Division) 處長 Cornelia Kreplin 高等教育及科技部研發處亞伯達生命科學所 (Alberta Life Sciences Institute and Branch) 管理主任 Stan Blade 農業及食品部農業研發處飼料作物組 (Feed Crops Branch, Agriculture Research Division) 組長 John Brown 高等教育及科技部研發處農產品創新所 (Agriculture Products Innovation) 主任 Brad Fournier 和農業及食品部經濟暨競爭力發展處國際關係室 (International Relations Unit, Economics and Competitiveness Division) 研究員 Sandy Yee 等七人用餐 吳金洌總主持人及葉錫東副校長先就我國農業生技研究現況, 向 Alberta 官方初步說明, 並舉出農業生技國家型計畫所累積的相關研發成果 由於加拿大地處溫帶, 雖在地理環境上與台灣有極大的差異, 卻可朝向雙方農業互補性作為未來的合作方向, 例如在全球暖化的危機下, 可於加拿大種植台灣耐熱品種作物 ; 或是將加拿大特殊品種在台灣培育 本次餐會言談輕鬆愉悅, 雙方得以瞭解加拿大及台灣兩國國情 地理環境 氣候 文化等諸多差異之處, 期奠定未來兩國在農業生物科技研究上的交流基礎 五 結語由湯馬斯 佛里曼 (Thomas L. Friedman) 所撰寫的暢銷書 世界是平的 提到 : 這世界正被抹平, 而這種快速的改變是透過科技進步與社會協定的交合, 諸如手機 網路 開放原碼程式... 等所產生的 在全球化的浪潮下, 地理環境的疆界已逐步被科技所取代, 參與本屆 ABIC 會議可發 吳金洌總主持人與農業及食品部副部長 Rory Campbell 高等教育及科技部科技商業化處生命科學組 Song Wang 經理 ( 左 ) 葉錫東副校長 ( 中 ) 高等教育及科技部研發處亞伯達生命科學所 Stan Blade( 右 ) 管理主任 70 農業生技產業季刊

75 國際活動 現, 連遠在非洲的叢爾小國亦積極應用農業生物科技, 為其人民爭取最大利益 而各國研究學者可透過此大型國際性會議及展覽, 提升該國知名度及形象, 增添未來揮灑之空間 透過農業生物科技, 全新的農業產品不斷地湧現, 包括藥品 口服疫苗 特種和精細化工產品等 ; 同時, 以可再生的作物資源取代不可再生 日益昂貴的污染性化石燃料變為可能, 人們已逐漸邁向永續經營之大道 AgBIO 陳政忻台灣經濟研究院生物科技產業研究中心助理研究員 餐敘合照 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 71

76 開啟創新 獲得雙贏 BioJapan 2007報導 撰文/劉翠玲 BioJapan 為日本境內最悠久的國際生技盛會 舉行至今已有 20 年的歷史 今年 9 月 日 由 BioJapan 2007 Organizing Committee 主 辦 Nikkei Business Publications Inc 協 辦 於 日 本 東 京 橫 濱 會 議 廣 場 (Pacificao Yokohama Convention Plaza) 舉行第 21 屆大會 總計有 15,491 名來自全 球各地的生技專家及企業領袖參加 本次大會的 主題設定為 生物技術的發展與商品化 強調企 業必須 開啟創新 獲得雙贏 藉由展覽 討論 會 企業合作等活動的安排 提供各國單位在生 技產業上進行資金 技術 產品 通路及人才的 交流與討論空間 技術 全宇生技 TBG 生物技術公司 金穎生物 大會活動的 綜合展場 總計來自 18 個區 科技 台灣綠藻工業 善笙生物科技 國際威林 域超過 400 家企業或研究機構參展 包括 日本 生化科技等公司 皆在現場展出最新研發技術或 台灣 韓國 德國 英國 瑞士 加拿大 紐西 產品 尋求海外跨國合作商機 蘭 澳洲 中國等主題館 整體會場以日本國內 企業與研究機構展覽數量最多 台灣由於地理位 置鄰近日本 不論在文化 飲食習慣或貿易交流 皆相當頻繁 令日本市場成為台灣生技研發成果 商品化邁入國際的一個重要據點 特別是保健食 品及農業生技相關產品 以 台灣主題館 (Taiwan Pavilion) 為主的參展團包含由屏東農業生物科技 園區 大仁科技大學 工業技術研究院 農業生 技園區進駐廠商 台灣樟芝生技 先拿生物科技 萬寶祿生物科技 聯發生物科技 惠晶生物科技 及麥德凱生技 益生生技 柏榮實業 儕陞生化 72 農業生技產業季刊

77 國際活動 代表台灣農業生技研發實力與能量的農業生技園區係陳建斌主任領軍, 包括大仁科技大學展示成功研發的中草藥產品與動物用保健品, 進駐企業如台灣樟芝生技股份有限公司 (Taiwan Ofungus Biotech Co.), 推出以標準化固態培養基的生產方式, 建立有效成份穩定且品質規格化的樟芝產品, 進而提供國內外保健食品通路商之原料來源, 未來可進一步成為新藥開發研究素材 先拿生物科技公司 (Winner Biotech Co.) 與學術界合作研發出一系列農 畜產養殖用之微生物產品, 提供植物保護 動物飼料添加及廢棄物處理運用, 並開發可分解纖維素之微生物與酒精製成方法, 提供生質能源產業利用 該企業透過參展活動希望可拓展產品海外銷售通路, 增加產品銷售額 萬寶祿生物科技公司 (One Power Bio Technology Co.) 於今年初在農業生技園區已著手建立大規模酵素生產工廠, 預計明年二月可完工, 屆時將可穩定提供國際保健食品市場之原料需求, 藉由本次參展活動該公司亦順利進入日本市場, 成功達成拓展國際行銷的目標 聯發生物科技公司 (Advanced Green Biotechnology Inc.) 已成功研發出數種微生物農用製劑, 提供農作物栽培之用, 產品具有增加農業經濟效益 減少環境傷害之特色, 契合日本市場對安全農業的訴求 ; 該公 司專利發展的黑疆菌產品在展覽過程中獲得許多日本企業重視, 並得到媒體採訪機會, 大大提昇公司知名度, 成功展現台灣企業在農業生技領域之研發實力 惠晶生物科技公司 (Favorgen Biotech Corp.) 為一分子生物試劑 臨床生化試劑及相關檢測酵素之研發 製造 生產及行銷商, 提供生技產業研發所需之高品質實驗品與儀器, 在一連串研發過程裡成為不可或缺的重要角色 在本次展覽活動, 該公司完整展現企業豐富產品線與研發 量產之能力, 順利取得進入日本市場的入場券 透過 BioJapan 2007 連續三日的綜合展覽活動, 台灣農生企業紛紛成功拓展海外商機, 獲得市場肯定, 大幅展現台灣農業生技產業的研發實力, 提高國際知名度 全日研討會 是由超過 50 場的主題論壇所組成, 議題涵蓋生技醫藥 疫苗開發 奈米生技 生質能源 醫療照護 抗體治療 保健食品 創新合作 財務管理等領域 來自各國的研究機構與研發公司, 紛紛透過研討會形式展現最新的技術發展與豐富的成果, 藉以達到技術與知識交流目的, 從中尋求企業合作 技術授權 產品銷售的可能性 其中的一場小型專題討論會, 乃分別 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 73

78 由大仁科技大學及惠晶生物科技公司介紹研究環境 研發主題與豐碩的成果, 利用演講形式可令參訪者更清楚的瞭解企業產品特性與背景, 增加商機拓展的機會 企業合作單元 則是藉由媒合機制達到企業互相交流之目的, 並從中產生出企業合作之可能性 BioJapan 乃日本生技產業內重要的國際生技年會, 成為各國生技公司或研究機構展現研發實力, 開拓海外市場的重要據點之一 然而, 參加生技年會對企業而言, 除了拓展商機之目的之 外, 也是進行國際性的技術交流與討論的好時 機, 因為科技的進展是瞬息萬變的, 唯有掌握最 新的技術資訊, 未來才有創新的可能性 對國家 整體產業而言, 發展具有獨特性的生技產業, 方 可建立國家競爭力的優勢, 也才能在全球生技產 業舞台上佔有一席之地 BioJapan 2008 明年預 定仍在今 (2007) 年的東京橫濱會議廣場舉行, 歡 迎所有關心生技產業發展的各界人士一同共襄盛 舉 劉翠玲台灣經濟研究院生物科技產業研究中心助理研究員 AgBIO 74 農業生技產業季刊

79 產業調查 2007 年台灣生技相關 產業廠商調查統計 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心 2007 年 5 月至 9 月之間大規模調查我國生技相關產業廠商, 截 至 10 月 31 日為止共有 125 家有效回卷, 以下就這些回卷進行次數分配統計, 以表格量化方式呈現台灣生技 產業發展現況! 台灣生技相關產業廠商投資動向調查 醫藥品 醫療器材 食品特化生技 農業生物技術 環保生物技術 生技服務業 新藥開發 / 技術 22 生物晶片 5 機能性 / 保健食品 42 動物 ( 畜禽 ) 養殖 3 環保生物製劑 5 臨床試驗 2 藥物傳輸 / 設計 6 核酸探針 0 食品添加物 5 動物用營養添加物 13 生物復育技術 1 委託研發 (CRO) 7 生物合成之原料藥 5 生物感測器 4 食品調味料 2 動物基因轉殖 / 複製 0 生物可分解材料 2 生產代工 (CMO) 10 生技 ( 蛋白質 ) 藥品 8 生醫材料 3 發酵食品 11 畜禽水產用藥 / 疫苗 6 廢棄物資源化 3 實驗動物 2 中草藥 27 人工組織 1 食品用酵素 5 水產種苗與養殖 8 有毒廢棄物處理 2 實驗室儀器耗材 1 預防性人用疫苗 2 人造器官 0 工業用酵素 1 植物種苗 10 廢水處理 4 實驗室技術服務 4 治療性人用疫苗 1 檢驗儀器 9 色素及香料 2 植物組織培養 5 檢測分析技術 / 系統 1 種源 ( 細胞 ) 儲存 1 基因治療 2 診斷儀器 7 生技保養 / 藥妝品 32 植物基因轉殖 3 環保檢驗試劑 2 鑑定服務 1 細胞治療 1 檢驗 / 診斷試劑 8 生體高分子 0 生物性農藥 10 生物指標技術 0 合成服務 3 細胞與組織工程 0 治療儀器 2 生物性界面活性劑 2 生物性肥料 14 微生物抑制劑 1 定序服務 0 血液製劑 1 護理保健器材 3 生物塑膠 / 聚合物 1 菇 ( 菌 ) 類 8 海洋生物技術 1 生物資訊服務 0 生物學名藥 9 復健器具 4 農業用酵素 4 分子農 ( 牧 ) 場 2 生物能源 1 智財 / 技術鑑價 0 其他醫藥品 3 其他醫療器材 2 其他特化與食品 0 其他農業生技 6 其他環保生技 0 其他生技服務 0 說明 : 以上數字為回卷廠商勾選未來三年 ( 年 ) 要投資或經營之項目統計 資料來源 : 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心 96 年 5 月至 9 月之間調查 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 75

80 公司正式開始從事生技產業相關發展之時間 選填家數 百分比 民國 69 年以前 % 民國 70~74 年 1 0.8% 民國 75~79 年 4 3.2% 民國 80~84 年 7 5.6% 民國 85~89 年 % 民國 90 年以後 % 無填答 % 選填次數合計 ( 單選 ) % 資料來源 : 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心 96 年 5 月至 9 月之間調查 公司員工人數 選填家數 百分比 25 人以下 % 26~50 人 % 51~75 人 % 76~100 人 5 4.0% 101 人以上 % 無填答 6 4.8% 選填次數合計 ( 單選 ) % 平均 ( 人數 ) 155 資料來源 : 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心 96 年 5 月至 9 月之間調查 公司實收資本額 選填家數 百分比 5,000( 含 ) 萬元以下 % 5,000+~10,000 萬元 % 10,000+~50,000 萬元 % 50,000+~100,000 萬元 9 7.3% 100,000 萬元以上 % 無填答 9 7.3% 選填次數合計 ( 單選 ) % 平均 ( 萬元 ) 80,636 資料來源 : 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心 96 年 5 月至 9 月之間調查 76 農業生技產業季刊

81 產業調查 公司 2006 年總營業額 選填家數 百分比 1,000( 含 ) 萬元以下 % 1,000+~5,000 萬元 % 5,000+~10,000 萬元 % 10,000+~50,000 萬元 % 50,000 萬元以上 % 無填答 % 選填次數合計 ( 單選 ) % 平均 ( 萬元 ) 112,873 資料來源 : 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心 96 年 5 月至 9 月之間調查 公司 2006 年總研發經費 選填家數 百分比 100( 含 ) 萬元以下 % 100+~500 萬元 % 500+~1,000 萬元 % 1,000+~5,000 萬元 % 5,000 萬元以上 % 無填答 % 選填次數合計 ( 單選 ) % 平均 ( 萬元 ) 2,686 資料來源 : 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心 96 年 5 月至 9 月之間調查 研發經費佔營業額比例 選填家數 百分比 0% ~25% % 25%+ ~50% 5 4.6% 50%+ ~75% 5 4.6% 75%+ ~100% 1 0.9% 100% % 選填次數合計 ( 單選 ) % 平均 2.4% 資料來源 : 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心 96 年 5 月至 9 月之間調查 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 77

82 公司產品技術開發到商品化的時程 選填家數 百分比 少於半年 2 1.7% 半年至一年 % 一年至三年 % 三年至五年 % 五年以上 % 選填次數合計 ( 單選 ) % 資料來源 : 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心 96 年 5 月至 9 月之間調查 未來在國內新建廠 ( 場 ) 或擴充廠 ( 場 ) 的計畫 選填家數 百分比 有, 未來三年以內 % 有, 但在未來第三年以後 8 6.4% 可能有, 視未來發展而定 % 沒有 % 選填次數合計 ( 單選 ) % 資料來源 : 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心 96 年 5 月至 9 月之間調查 公司如何解決技術上的困難 ( 複選 ) 選填家數 百分比 自行研發 % 與國內同業間進行平行關係的研發合作 % 國內上游供應商或下游客戶進行垂直關係的研發合作 % 與國內研究機構或大學進行研發合作 % 與國外同業間進行平行關係的研發合作 5 4.0% 與國外上游供應商或下游客戶進行垂直關係的研發合作 % 與國外研究機構或大學進行研發合作 % 參與政府主導之研究計畫 ( 衍生成果 ) 技術移轉活動 % 參與政府補助之研發計畫 % 其他 5 4.0% 資料來源 : 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心 96 年 5 月至 9 月之間調查 78 農業生技產業季刊

83 產業調查 公司進行研發或商品化階段所面臨的困難 複選 所面臨的困難 研發階段 商品化階段 取得資金 % % 取得技術/資訊 % % 召募人才 % % 進入國際市場 % % 建立行銷管道 % % 公眾態度/產品接受度 % % 法規要求 % % 專利權屬於其他單位/技術授權金高 % % 資料來源 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心96年5月至9月之間調查 生物性肥料與農藥 2007年 第十二期 79

84 資訊情報站 EID Parry 生物性農藥營收上揚印度公司 EID Parry 計算截至 2007 年第一季為止, 生物性農藥銷售額為 2.62 億盧比 ( 約 600 萬美金 ), 較去年同期成長 2.4% 生物性農藥營收包括一種以印度楝 (Neem) 為原料之殺蟲劑, 並以 NeemAzal 品牌販售 印度楝對昆蟲有拒食 忌避 調節生長及絕育等多種作用, 由於有效成分和使用劑量不同, 可對昆蟲表現出不同的生物活性 該公司的出口業務成長 13% 約達 1.8 億盧比, 美國和歐洲為兩個主要市場 另外, 該公司亦打入哥倫比亞 巴西及南韓等市場 澳洲則是另一新市場,NeemAzal 已於該國註冊用來防治觀賞植物上之小蜘蛛 蚜蟲 (aphid) 及粉蝨 (whitefly) EID Parry 美國子公司正預備成立家庭及園藝用部門 至於印度國內市場方面, 該公司開始銷售粉粒劑型之印度楝產品 Avana, 得用於蔗糖及水稻 然而, 由於季節情況不佳及該公司經銷通路的改變, 導致總體國內市場銷售額降低 ( 資料來源 : 摘譯自 Agrow, 2007/07/31) 首起美國生物性農藥複審由於 Trichoderma spp 殺菌劑及芳樟醇 (linalool) 類驅蟲劑之審查, 必須在 2008 年 3 月完成, 美國環境保護署 (Environmental Protection Agency, EPA) 首次替兩種類型生物性農藥廣邀公眾意見 (public comment), 以利登記複審 EPA 指出, 兩種生物性農藥具有低毒性及暴露之特性, 不會造成任何健康或環境上的風險, 亦或是衝擊到瀕臨絕種之生物, 所以不需要補充任何資料 Trichoderma spp 生物性農藥群包括 4 種活性成分, 現已註冊其中 3 種 BioWork 公司的 T-22 ( 屬 T. harzianum) 被核准用來防治一系列食品及非食品作物之種子傳染及土壤傳染疾病 Binab 公司的 T-75 ( 屬 T. polysporum) 及 T-76 (T. viride) 則登記用於觀賞植物與樹木 Makhteshim-Agan 工業公司 (Makhteshim-Agan Industries, MAI) 於 2005 年取消 T-39 之登記,T-39 對於所有食用作物具有免除殘留限量 (tolerance exemption) 特性, 而 EPA 計畫撤銷之 芳樟醇類產品主要用於寵物及戶外蚊蟲驅趕等適合居住場所之用途 此項技術的登記者為 Wellmark 公司 總計有 16 項芳樟醇類產品, 包括 12 項與傳統殺蟲劑結合之產品 Trichoderma spp 與芳樟醇類的公眾備忘錄將於 6 月 11 日前, 公開接受大眾意見 ( 資料來源 : 摘譯自 Agrow, 2007/04/17) USDA 鎖定防治火蟻之生物性農藥美國農業研究署 (Agricultural Research Service, ARS) 針對外來種紅火蟻 (Solenopsis invicta) 的防治, 正在尋求能開發病毒性殺蟲劑之業界合作對象 ARS 之醫學 農業暨獸醫昆蟲中心裡的科學家已經確認在某些螞蟻身上, 發現一種名為 SINV-1 病毒能在兩至三個月內破壞一個群集 這項技術仍屬早期研究階段, 但是 ARS 相信其與誘餌劑結合, 可創造出一種具應用價值的生物性農藥 因此, 現階段尋找能夠進行產品製造 包裹病毒及應用於田間情況之產品開發夥伴 ARS 隸屬美國農業部, 舉凡牧場到餐桌上, 任何與農業有關之問題,ARS 的主要任務就是在找出解決這些問題之方法, 如 : 1. 保護作物與家畜遠離害蟲和疾病的侵襲 ;2. 改進農產品之安全性與品質 ;3. 檢測最適宜人類各年齡層之營養成分 ;4. 保護土壤與其他自然資源 ;5. 維護農民與加工製造者之利益 ;6. 讓消費者享受低廉物美的農產品 ;7. 提供給其他聯邦機構相關研究報告 ( 資料來源 : 摘譯自 Agrow, 2007/05/17) 巴西發現新棉花害蟲巴西農民已在作物田中發現一種名為粉介殼蟲 (Planococcus minor) 之新種棉花害蟲 巴西政府農業研究機構 (Embrapa) 指出, 此害蟲原先已於其他種作物中發現, 如咖啡, 並警告必須採取限制措施 目前無已知註冊之產品能用來防治此害蟲 美國觀察家表示, 此種粉介殼蟲為一種已知的侵入性物種, 會對環境造成劇烈的衝擊 新害蟲的快速傳播也讓相關防治方式之研究急劇增加 自 1973 年 4 月開始,Embrapa 已為巴西農業創造及推薦超過 9000 種技術, 降低生產成本並幫助巴西增加食物產量 同時, 該組織亦保護天然資源與環境, 降低對外來技術 基礎產品與遺傳物質之依存度 Embrapa 負責協調全國農業研究系統, 包括境內多數與農業研究有關的公營及私營組織 為了使技術及科學產出知識完備, 或與其他國家分享知識及技術,Embrapa 以國際合作方式來維持計畫運作 ( 資料來源 : 摘譯自 Agrow, 2007/04/12) 80 農業生技產業季刊

85 AgraQuest 靠生物性農藥翻身美美國生物性農藥公司 AgraQuest 過去兩年來, 每年的營收表現有著超過 80% 的成長率, 並對其未來深具信心 AgraQuest 將兩種枯草桿菌 (Bacillus subtilis) 的生物性殺真菌劑 Serenade 和 Sonata 賦予新使用方法, 並配合區域擴張策略為成長的主要關鍵 該公司早期專注於美國市場, 現今產品販售至 20 個國家 近來,QST 713 被列進歐盟農化註冊指令之附錄 I (Annex I of the EU agrochemical registration Directive), 將有利 AgraQuest 於歐盟販售其生物性殺真菌劑 該公司市場拓展目標主要鎖定拉丁美洲與歐盟 AgraQuest 的枯草桿菌生物性殺真菌劑 Ballad Plus 效果與傳統農化產品相當, 經巴西及阿根廷兩國的測試顯示能夠有效地控制亞洲大豆銹病 (Phakopsora pachyrhizi) 該公司希望 Ballad Plus 今年能取得巴西的批准 儘管過去這兩年來, 大豆銹病在美國有散播的可能性很小, 但 AgraQuest 認為一旦此疾病爆發,Ballad Plus 將會有強烈的需求 同時, 該公司尚販售此產品來防治次要病蟲害, 如露菌病 (downy mildew), 並可搭配傳統及有機大豆的綜合病蟲害管理 (Integrate Pest Management, IPM) 計畫 2005 年 Ballad 的問世, 令 AgraQuest 開始踏入可耕種作物領域 Ballad 可有效應用於一系列的可耕種作物, 因此 AgraQuest 正致力拓展相關應用 另一項枯草桿菌的生物性殺真菌劑 Rhapsody, 原先將鎖定在觀賞植物市場, 但在去年應用至草坪市場 該產品現搭配高爾夫球場的草坪 IPM 計畫, 用來防治疾病並增進草坪品質 AgraQuest 預料其新 舊產品, 將能滿足有機生產及消費者偏好有益健康的食物與環境之趨勢 ( 資料來源 : 摘譯自 Agrow, 2007/03/26) 另一種天然殺蟲劑舊有的殺蟲劑產品因抗藥性問題逐漸提高, 一種新發現的天然殺蟲劑也許能夠提供不一樣的解決之道 英國 Warwick 大學園藝研究人員從線蟲腸道內的細菌裡, 發現名為 XptA1 的蛋白質 XptA1 對於昆蟲及菜粉蝶幼蟲具有毒性, 它能同時結合 XptB1 和 XptC1 二種蛋白質而形成複合物, 此複合物對幼蟲的毒性為 XptA1 單獨存在之 300 倍 其他如 XptA2 等蛋白質則以不同種類昆蟲為毒殺目標 許多蛋白質類殺蟲劑已使用超過 40 年, 並且逐漸面臨抗藥性的挑戰 Warwick 大學 Sarah Lee 博士表示 : 與現今商用蛋白質殺蟲劑相比, 此研究發現將提供不同的選擇 這一系列蛋白質深具發展的潛力, 能克服抗藥性問題, 開啟另一條康莊大道 ( 資料來源 : 摘譯自 Agrows, 2007/03/14) 國外消息生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 81

86 資訊情報站 農產品驗證標章啟用農委員日前宣布啟用產銷履歷農產品 (TAP) 有機農產品 (OTAP) 優良農產品 (UTAP) 三大農產品驗證標章, 計畫在 2010 年將目前市面上的驗證標章全部整合到這三大驗證標章, 全面推動安全農業政策 農委會主委蘇嘉全表示, 過去農委會曾推動許多安全農產品相關措施, 制定吉園圃 有機農產品 優良農產品 CAS 標章等 今後為使消費者能簡單識別安全農產品, 方便消費者安心購買, 我國安全農產品將以實施農產品產銷履歷為基礎 自 2009 年起有機驗證標章全面轉換為 OTAP 標章,CAS 優良農產品標章 2010 年起, 也將全面轉換為 UTAP 標章, 農委會已將 2015 年全面實施國產農產品產銷履歷制度列為至上目標 農委會去年 9 月委託全國認證基金會擔任農產品產銷履歷認證機構, 協助辦理認證事宜, 在全國認證基金會及農委會的通力合作下, 暐凱國際檢驗科技在今年五月通過認證, 成為我國第一家產銷履歷農產品驗證機構 ( 資料來源 : 摘錄自聯合報 經濟日報,2007/06/15 21) 福壽實業深耕有機肥料產業由於農業逐漸走向精緻化, 福壽實業開始致力有機農業的發展, 為國內第一家農業微生物製劑科技綜合廠, 包括有機肥料 生物性肥料 生物性農藥三大產業, 取得 ISO-9001 國際品質保證制度認證 優良甲等品管資格, 以及生物農藥工廠登記, 成為國內專業自製微生物製劑的業者 該公司自民國八十六年起, 在彰濱工業區投資建廠 肥料生技廠, 應用生物科技及現代化自動控制設備, 延聘專業人才依原料之物理 化學 生物性質與作物之營養需求特性, 調配高氮或高磷鉀配方及具有速效與緩效功能之肥料 今年在台灣生技月上, 首度推出的肥博士養液系列 ( 綜合養液 有機養液 生技養液 ) 活麗送 FS-BIO 系列, 及大自然基肥 (BIO-2 菌種 ) 等生物性肥料, 強調產品嚴選天然有機資材, 經本土有益醱酵菌種充分醱酵分解, 且經台中區農業改良場技術授權的本土枯草桿菌, 不添加任何化學成份, 內含高濃度菌量, 每 cc 含有一億個以上活菌 ( 資料來源 : 摘錄自工商時報,2007/07/26) 太陽能誘蟲燈農業新利器台中農改場經過近兩年的試驗, 初步發現引自民間的太陽能燈光誘蟲燈, 可明顯降低化學農藥使用, 兼具有節能與環保功能, 為了使功能更為彰顯, 正進一步就燈泡波長 效果影響面積進行修正, 前景可期 目前國內對田間病蟲害的防治, 仍偏向採取化學藥劑為多, 雖可大量毒殺田間的病蟲害, 也同時對環境生態帶來危害, 因此如何降低化學農藥的使用量, 減少農產品的農藥殘留, 進而保護自然生態, 堪稱是當務之急 王文哲助理研究員表示, 由於台灣地區日照充足, 因此如何善加利用此一天然優勢, 讓太陽能轉變為防治田間病蟲害, 確實值得開發 且太陽能燈光誘蟲燈只需水與極少量洗碗精 ( 目的在減少水的表面張力 ), 在採集太陽能並儲存於蓄電池後, 就足以提供數個晚上的燈光電力, 目前已發現可誘殺黃條葉蚤 番茄夜蛾 斜紋夜蛾 甜菜夜蛾 小菜蛾 葉蟬 蚜蟲等蔬菜主要害蟲 ( 資料來源 : 摘錄自中國時報,2007/12/03) 82 農業生技產業季刊

87 鴻福生態生技微生物製劑獲認證鴻福生態生技公司經過不斷研發, 陸續完成農業 動物 ( 包括畜產與水產 ) 及環境保護等三大主題之微生物製劑, 並於 1994 年投入量產 該公司擁有良好之醱酵菌種培養及生產菌種代謝衍生物之技術基礎, 配合研發高技術水準 經驗豐富之專業人才, 且通過 ISO 9001 認證之製造工廠, 研發製造使用方便 安全 品質優良 效果良好的微生物製劑 該公司致力於建立生態平衡管理 (Ecosystem Bal-ance) 之永續資源利用, 追求對環境影響小 無農藥 無抗生素之有機事業 並依循永續農法精神, 積極篩選與改良微生物菌種, 以應用於畜產及水產需求之動物營養 種苗及經濟作物之植物營養研究開發產品, 以減少環境污染, 建立綠色家園為目標事業 未來, 該公司將積極推廣永續農法, 希望能利用自然界有用之微生物來解決農業 環保及水畜產所面臨的問題, 同時將公司產品擴展開發國內外市場 ( 資料來源 : 摘錄自經濟日報,2007/07/26) 國內消息百泰飼壯目標取代禽畜飼料抗生素 世界各國對抗生素殘留而引起不良後果的問題極為重視, 因此, 近年來台灣畜牧業對抗生素的應用有相當嚴格的限制, 為了使畜牧業正常生產, 生產業者逐漸接受生菌劑 (Probiotics) 作為抗生素代用品的觀念 飼壯 Strong 為益生菌飼料添加劑, 由財團法人台灣動物科技研究所及百泰生物科技公司所共同開發 該產品以嚴格標準篩選出的優良芽孢型桿菌菌株, 加上專利的 腸溶性微膠囊包覆 技術, 可以確保有益菌不被胃酸破壞, 而能順利達到腸道, 發揮最大效益, 取代禽畜食用飼料中添加的抗生素, 並使禽畜肉質的蛋白成分更優良 此外, 該產品所含菌種可產生內生孢子, 能通過豬隻胃酸的強烈侵蝕到達消化道, 同時耐熱溫度可至 90, 故豬隻排泄物製作堆肥時, 微生物所分泌酵素仍可持續作用而降低有機堆肥散發的臭味 該產品亦可增加豬隻對於環狀病毒的免疫力, 提升仔豬存活率, 有效降低農戶損失 ( 資料來源 : 摘錄自經濟日報,2007/12/20) 農業生技產業季刊 徵稿啟事 農業生技產業季刊 之發行, 目的在於建構一資訊交流平台, 累積農業生技產業發展知識庫, 提供產 官 學 研各界進行決策時之重要參考 刊物內容涵蓋 產業暨市場概況 政策法規與管理 科技發展趨勢 研發與創新 廠商動向 及 國內外重要訊息 等專題, 期能以全方位角度探討農業生技相關主題產業 若您或貴單位, 有符合農業生技產業主題的相關文章願意分享予所有讀者, 請將文稿 至本刊編輯部 d t i e r. o r g. t w 或來電 (02) EXT. 568 劉翠玲主編 有關詳細撰稿說明, 請詳閱本刊 P84 之 文稿撰寫說明 ~ 學習無界限知識樂分享 ~ 農業生技產業季刊歡迎大家踴躍賜稿! 生物性肥料與農藥 2007 年第十二期 83

88 農業生技產業季刊 文稿撰寫說明 版面編排 : 文稿版面設定, 請用 WORD 標準設定, 如留白處為左邊邊界 3.17 公分, 右邊及上下邊界 2.54 公分 頁碼以阿拉伯數字 ( ) 連續編頁, 置於每頁頁尾下方右邊 文字格式 : 以中文撰寫, 中文全形文字新細明體 數字英文半形 Times New Roman, 除標題 ( 粗體 ) 以外皆為標準字體, 字體大小依以下規定設定 文稿標題 :16 號粗體字體 ; 作者姓名 職稱及單位全銜為 10 號標準字體 文中標題 :14 號字體, 以一 二 三 四... 編號 次標題寫法, 則以 一 ( 一 ) 1. (1) a. (a) 為序 正文內容 :12 號字體, 每段文字開頭要內縮兩個中文字元, 行距為多行 行高 1.2, 每段間距 0.5 行, 每段文字右邊不必對齊 圖號格式 :12 號字體, 以圖一 圖二 圖三 圖四... 編號, 放在圖的正下方, 下方請註明資料來源, 可加註說明 ( 註字體 :10 號 ) 表號格式 :12 號字體, 以表一 表二 表三 表四... 編號, 放在表的正上方, 下方請註明資料來源, 並加註說明 ( 如單位 匯率 計算方式 資料日期...)( 註字體 :10 號 ), 並請將同一張表的內容放同一頁 單位格式 : 長度 容量 重量等度量衡, 均以中文標準公制表達 金額請以新台幣或美元表示 參考文獻 :12 號字體, 依參考文獻之英文字母或中文筆畫順序放置, 並以 編號 審查流程 : 文稿字數約 3,000~8,000 字, 文稿一經採用即進入審查程序, 作者需依審查意見於一星期內完成修改 ( 或答覆意見 說明修改情形 ) 84 農業生技產業季刊

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