強化亞蔬-世界蔬菜中心與臺灣研究機構之合作研發--以提升茄科作物的多重逆境抗受性為例
- 農業科技計畫 @ 農業部
計畫名稱強化亞蔬-世界蔬菜中心與臺灣研究機構之合作研發--以提升茄科作物的多重逆境抗受性為例的計畫主持人是詹淵理, 執行機關是亞蔬－世界蔬菜中心, 研究領域是農-其他, 研究性質是應用研究, 計畫編號是112農科-1.2.3-科-a4, 研究目的是發展農林漁牧（不含食品加工與包裝）, 中央款是12000000, 配合款是353700, 計畫總經費是12353700, 執行成果摘要是一、具耐熱或多重病害耐受性之茄科作物熱逆境在熱帶和亞熱帶地區限制番茄生長，造成著果率、產量以及果實重量降低且品質下降。於2022秋季將8個耐熱候選品系與4個具有優良園藝性狀的品系作雜交，產生32個雜交一代，並篩選20個雜交一代與10個親本及2個熱敏感對照組於2023年晚春進行耐熱評估試驗，採3重複的....
| 計畫年度 | 112 |
| 計畫類別 | 科技 |
| 計畫名稱 | 強化亞蔬-世界蔬菜中心與臺灣研究機構之合作研發--以提升茄科作物的多重逆境抗受性為例 |
| 計畫編號 | 112農科-1.2.3-科-a4 |
| 計畫屬性 | 科學技術類 |
| 研究性質 | 應用研究 |
| 研究方法 | 學術補助 |
| 研究領域 | 農-其他 |
| 研究目的 | 發展農林漁牧（不含食品加工與包裝） |
| 主管機關 | 農業部 |
| 執行機關 | 亞蔬－世界蔬菜中心 |
| 計畫主持人 | 詹淵理 |
| 中央款 | 12000000 |
| 配合款 | 353700 |
| 計畫總經費 | 12353700 |
| 執行成果摘要 | 一、具耐熱或多重病害耐受性之茄科作物熱逆境在熱帶和亞熱帶地區限制番茄生長，造成著果率、產量以及果實重量降低且品質下降。於2022秋季將8個耐熱候選品系與4個具有優良園藝性狀的品系作雜交，產生32個雜交一代，並篩選20個雜交一代與10個親本及2個熱敏感對照組於2023年晚春進行耐熱評估試驗，採3重複的完全隨機設計且每重複含4棵植株。試驗期間的晝夜均溫分別為34.9°C和27°C，平均相對濕度為78%。根據著果率、可售果產量、園藝性狀等特性，篩選4個最具耐熱潛力的雜交一代。其中2個雜交一代及其親本及熱敏感對照品系，總共8個參試品系於2023年夏季於溫控生長室進行雜交優勢效應與耐熱反應的評估試驗。結果顯示，兩個雜交一代的共同親本MG806-1-15 F7可能是貢獻抗熱逆境的優良材料。雜交一代評估試驗於2023年秋季進行，將觀察並收集番茄植株在適宜栽種季節的園藝性狀資料。為鑑定Xanthomonas perforans的抗病品系並開發具多重抗性之親本，今年度利用葉片浸漬法檢測20個分別抗晚疫病或/和早疫病的番茄重組自交系，獲得6個品系TL02063、TL02070、TL02087、TL02090、TL02093、TL02122 對細菌性斑點病表現中度抗病，其中TL02093對晚疫病、早疫病和細菌性斑點病具多重抗性。由於田間番茄病原菌不斷演化變異，將繼續純化中抗品系對細菌性斑點病的抗性並評估對晚疫病和早疫病新菌株的抗性反應。本年度於網室以粉蝨傳毒完成40個育種品系(數個Ty基因)及1個種原品系之抗性評估，受測番茄植株之葉片黃化程度從無病徵至非常嚴重，全株罹病比例等級為0至5，顯示植株對ToCV之抗感程度差異甚大。結果顯示，22AU0860(Ty1/Ty3及Ty2基因疊加)、22AU0857 (Ty1/Ty3、Ty2、Ty5及Ty6基因疊加)及22F02(Ty1/Ty3及Ty2基因疊加)對ToCV具較佳耐受性，其中以22AU0857番茄育種品系表現最好。而來自秘魯的種原VI037301(S. peruvianum)在先前篩選展現抗病性/耐受性潛力，今年再次確認的結果顯示VI037301仍為目前抗性篩選試驗中表現最好的品系。早疫病為番茄生產過程中最重要的真菌性病害之一。本計劃利用已開發之抗病檢定流程，評估100個番茄種原對番茄早疫病的抗病反應；試驗結果顯示6個種原對番茄早疫病菌As-14菌株具抗病性、44個種原表現中度抗病性、50個種原呈現感病反應。抗病的種原分別屬於S. pimpinellifolium (VI05598、VI07090、VI07512、VI030601)、S. galapagense (VI63181)以及S. lycopersicum (VI37850)；此研究成果有助於後續番茄抗病育種研究之開展。為鑑定候選拮抗菌對番茄青枯病的作用機制，評估六株拮抗菌產生代謝物和誘導植物抗病的效能，其中包括三株Bacillus sp. (120-86、104-86、Y2S)、一株Streptomyces canus (B4S)、一株Trichoderma asperellum (TM212)及一株Talaromyces wortmannii (Wan1429)。試驗結果發現這些拮抗菌的代謝物和濃縮代謝物，均無法抑制青枯病菌生長，顯示此非主要的抗病機制，上述代謝物並沒有直接殺滅或抑制青枯病菌的作用。然而，其中三株拮抗菌120-86、Y2S、Wan1429能夠誘導番茄植株至少兩個與防禦相關的基因，包括NBS-LRR類蛋白(Solyc04g015220)和NBS-LRR抗性蛋白(Solyc10g076440)基因。溫室試驗的結果顯示120-86為效果最好的拮抗菌，誘導286個獨特基因的表現，且其生物防治效率超過48%。監測春季五個鄉鎮(烏日、後壁、官田、善化與美濃)番茄潛旋蛾的族群，發現族群高峰發生於4、5月，其中後壁地區與亞蔬試驗田成蟲族群於5月中達最高峰。於善化及新社的番茄溫室，發現2種疑似為寄生於蕃茄潛旋蛾的寄生蜂，經鑑定為蟻形蜂科及釉小蜂科。2022年秋冬季之番茄潛旋蛾蟲害綜合管理田間試驗，顯示IPM處理區與農民慣行區之可市售產量無明顯差異，但與未處理區具明顯差異。春季番茄潛旋蛾蟲害綜合管理田間試驗，則顯示IPM處理區、農民慣行區及未處理區之可市售產量於處理間無明顯差異；3月至5月的調查期間，於農民慣行區所收集的番茄潛旋蛾總數明顯低於IPM處理區和未處理區，因而推測IPM處理區或可縮短施藥間隔，以降低番茄潛旋蛾之危害。評估源自 AVPP1708 x AVPP1714 的 F7 甜椒族群之耐熱性和產量組成等性狀。結果顯示單株果實數、果實重量與果實寬度等性狀與開放田區和網室區的產量呈現高度相關。利用高通量表型偵測系統收集之葉面積、生物量和標準化植被指數(NDVI)等性狀亦被發現與產量高度相關，r2範圍為0.70-0.87；植物老化反射指數(PSRI)則與產量呈中度負相關(-0.61)。F7品系2257-53、2257-106和2257-205在開放田區和網室區均具較高產量，已被選用於開發新的耐熱甜椒。篩選甜椒品系對番椒疫病病型I的抗病性發現79 個品系具100%抗性，其中59個品系的病害評分為0級數，顯示該族群的抗性程度增加。此研究為臺灣甜椒的品種改良和提高適應力的研究奠定良好基礎。為尋找番椒青枯病的抗性來源，本研究利用已開發的青枯病快速篩選流程檢測4個番椒物種(Capsicum annuu、C.baccatum、C.chinense、 C.frutescen)共600個種原，並以傳統篩選流程再次確認其抗性，獲得7個種原VI012206、VI012274、VI012336、VI029573、VI029603、VI046790、VI046792表現抗病性。後續將純化抗病種原後代的抗病性並評估對不同特性之青枯病菌株及番椒疫病的抗性，以獲得具多重抗病性的番椒根砧。完成35株萎凋病菌株的型態、分子及病原特性鑑定，其中10個F. oxysporum菌株造成嚴重根腐及典型的植物萎凋病徵，鑑定為F. oxysporum f.sp. radicis-capsici，此為臺灣甜椒發生萎凋病的首次記錄。評估10株番椒萎凋病菌之產孢能力及毒力後，選定一高毒力菌株FSP123S1，利用浸根法進行人工接種，進而成功建立該病害的抗病檢定流程。由於番椒脈黃化病毒(PeVYV)無法以機械方式傳播，故為建立病毒繁殖系統，利用頂劈嫁接發病組織方式，測試不同病毒株在不同寄主的感染效率，以獲得最佳的病毒繁殖條件。TN21P1及TN21P6病毒株分別嫁接接種於寄主Capsicum annuum VC27a和C. annuum AVPP1821，結果顯示AVPP1821比VC27a更適合作為繁殖寄主，且TN21P6嫁接繁殖於AVPP1821之效率最好。為測試不同罹病組織作為接種接穗的效率，以TN21P6罹病株之病葉或頂芽作為接種源，嫁接接種於健康的AVPP1821，結果顯示單一病葉可有效傳播病毒，其嫁接接種的植株側芽病徵表現皆為100%，並呈現明顯之葉脈間褪綠的病徵，為後續建立抗病篩選流程的基石。本年度已完成PeVYV病毒株之全長基因體序列，並建立病毒嫁接接種方法及抗病篩選之初步流程，未來將進一步優化此流程，並將其應用於番椒種原及育種品系之抗性評估。今年度共完成523個茄科、豆科、葫蘆科品系種原的繁殖與性狀調查，並將所調查之形態資料上傳至Genesys-pgr資料庫，供使用者查詢及申請種原。以主成分分析(PCA)及多重對應分析(MCA)進行茄子種原之外表型遺傳多樣性分析，以供作物管理人選定重要調查項目之理論依據。其中定性資料建議調查果實長寬比、果位、生理成熟期果色、經濟成熟期果色、果實形狀、果實彎曲情形等果實性狀；葉裂情形等葉部性狀；花冠色等花部性狀；種子色等種子性狀。定量資料部分則建議由子葉大小相關性狀、雄蕊與花瓣長度相關性狀、花序、開花日數與分枝情形相關性狀、植株大小相關性狀與葉片型態相關性狀中至少各挑選一個性狀進行調查。本年度共備份999份種原至國家作物種原中心。二、合作與交流今年度共三位農委會研究人員，包括農業試驗所鳳山熱帶園藝試驗分所羅妙禎助理研究員、臺南區農業改良場郭明池助理研究員及種苗改良繁殖場龔美玲助理研究員，於亞蔬完成為期三個月的短期研究計畫。『世界蔬菜中心–台灣種苗業界交流平台』於106年設立，以促進本中心與國內種苗業界之溝通與交流。目前平台有176名會員、來自120個不同公司、苗場與機構。今年透過平台舉辦的種原繁殖相關活動包括種原繁殖訓練、種原繁殖經驗分享與蔬菜育種研究交流與田間觀摩會，共128人次參與，5家種苗業者、2家私人農場與生產合作社、以及5家政府農研機構參與今年種原繁殖合作，協助本中心繁殖1,030號種原。此外，該平台也發佈共12筆活動公告，包含種原繁殖合作相關活動、蔬菜育種田間交流觀摩會、亞蔬新聞報與亞蔬圖書館公告、亞蔬圖書館公告、「作物種原保存與利用工作坊」及「高通量植物表型」研討會等。 |
計畫年度112 |
計畫類別科技 |
計畫名稱強化亞蔬-世界蔬菜中心與臺灣研究機構之合作研發--以提升茄科作物的多重逆境抗受性為例 |
計畫編號112農科-1.2.3-科-a4 |
計畫屬性科學技術類 |
研究性質應用研究 |
研究方法學術補助 |
研究領域農-其他 |
研究目的發展農林漁牧（不含食品加工與包裝） |
主管機關農業部 |
執行機關亞蔬－世界蔬菜中心 |
計畫主持人詹淵理 |
中央款12000000 |
配合款353700 |
計畫總經費12353700 |
執行成果摘要一、具耐熱或多重病害耐受性之茄科作物熱逆境在熱帶和亞熱帶地區限制番茄生長，造成著果率、產量以及果實重量降低且品質下降。於2022秋季將8個耐熱候選品系與4個具有優良園藝性狀的品系作雜交，產生32個雜交一代，並篩選20個雜交一代與10個親本及2個熱敏感對照組於2023年晚春進行耐熱評估試驗，採3重複的完全隨機設計且每重複含4棵植株。試驗期間的晝夜均溫分別為34.9°C和27°C，平均相對濕度為78%。根據著果率、可售果產量、園藝性狀等特性，篩選4個最具耐熱潛力的雜交一代。其中2個雜交一代及其親本及熱敏感對照品系，總共8個參試品系於2023年夏季於溫控生長室進行雜交優勢效應與耐熱反應的評估試驗。結果顯示，兩個雜交一代的共同親本MG806-1-15 F7可能是貢獻抗熱逆境的優良材料。雜交一代評估試驗於2023年秋季進行，將觀察並收集番茄植株在適宜栽種季節的園藝性狀資料。為鑑定Xanthomonas perforans的抗病品系並開發具多重抗性之親本，今年度利用葉片浸漬法檢測20個分別抗晚疫病或/和早疫病的番茄重組自交系，獲得6個品系TL02063、TL02070、TL02087、TL02090、TL02093、TL02122 對細菌性斑點病表現中度抗病，其中TL02093對晚疫病、早疫病和細菌性斑點病具多重抗性。由於田間番茄病原菌不斷演化變異，將繼續純化中抗品系對細菌性斑點病的抗性並評估對晚疫病和早疫病新菌株的抗性反應。本年度於網室以粉蝨傳毒完成40個育種品系(數個Ty基因)及1個種原品系之抗性評估，受測番茄植株之葉片黃化程度從無病徵至非常嚴重，全株罹病比例等級為0至5，顯示植株對ToCV之抗感程度差異甚大。結果顯示，22AU0860(Ty1/Ty3及Ty2基因疊加)、22AU0857 (Ty1/Ty3、Ty2、Ty5及Ty6基因疊加)及22F02(Ty1/Ty3及Ty2基因疊加)對ToCV具較佳耐受性，其中以22AU0857番茄育種品系表現最好。而來自秘魯的種原VI037301(S. peruvianum)在先前篩選展現抗病性/耐受性潛力，今年再次確認的結果顯示VI037301仍為目前抗性篩選試驗中表現最好的品系。早疫病為番茄生產過程中最重要的真菌性病害之一。本計劃利用已開發之抗病檢定流程，評估100個番茄種原對番茄早疫病的抗病反應；試驗結果顯示6個種原對番茄早疫病菌As-14菌株具抗病性、44個種原表現中度抗病性、50個種原呈現感病反應。抗病的種原分別屬於S. pimpinellifolium (VI05598、VI07090、VI07512、VI030601)、S. galapagense (VI63181)以及S. lycopersicum (VI37850)；此研究成果有助於後續番茄抗病育種研究之開展。為鑑定候選拮抗菌對番茄青枯病的作用機制，評估六株拮抗菌產生代謝物和誘導植物抗病的效能，其中包括三株Bacillus sp. (120-86、104-86、Y2S)、一株Streptomyces canus (B4S)、一株Trichoderma asperellum (TM212)及一株Talaromyces wortmannii (Wan1429)。試驗結果發現這些拮抗菌的代謝物和濃縮代謝物，均無法抑制青枯病菌生長，顯示此非主要的抗病機制，上述代謝物並沒有直接殺滅或抑制青枯病菌的作用。然而，其中三株拮抗菌120-86、Y2S、Wan1429能夠誘導番茄植株至少兩個與防禦相關的基因，包括NBS-LRR類蛋白(Solyc04g015220)和NBS-LRR抗性蛋白(Solyc10g076440)基因。溫室試驗的結果顯示120-86為效果最好的拮抗菌，誘導286個獨特基因的表現，且其生物防治效率超過48%。監測春季五個鄉鎮(烏日、後壁、官田、善化與美濃)番茄潛旋蛾的族群，發現族群高峰發生於4、5月，其中後壁地區與亞蔬試驗田成蟲族群於5月中達最高峰。於善化及新社的番茄溫室，發現2種疑似為寄生於蕃茄潛旋蛾的寄生蜂，經鑑定為蟻形蜂科及釉小蜂科。2022年秋冬季之番茄潛旋蛾蟲害綜合管理田間試驗，顯示IPM處理區與農民慣行區之可市售產量無明顯差異，但與未處理區具明顯差異。春季番茄潛旋蛾蟲害綜合管理田間試驗，則顯示IPM處理區、農民慣行區及未處理區之可市售產量於處理間無明顯差異；3月至5月的調查期間，於農民慣行區所收集的番茄潛旋蛾總數明顯低於IPM處理區和未處理區，因而推測IPM處理區或可縮短施藥間隔，以降低番茄潛旋蛾之危害。評估源自 AVPP1708 x AVPP1714 的 F7 甜椒族群之耐熱性和產量組成等性狀。結果顯示單株果實數、果實重量與果實寬度等性狀與開放田區和網室區的產量呈現高度相關。利用高通量表型偵測系統收集之葉面積、生物量和標準化植被指數(NDVI)等性狀亦被發現與產量高度相關，r2範圍為0.70-0.87；植物老化反射指數(PSRI)則與產量呈中度負相關(-0.61)。F7品系2257-53、2257-106和2257-205在開放田區和網室區均具較高產量，已被選用於開發新的耐熱甜椒。篩選甜椒品系對番椒疫病病型I的抗病性發現79 個品系具100%抗性，其中59個品系的病害評分為0級數，顯示該族群的抗性程度增加。此研究為臺灣甜椒的品種改良和提高適應力的研究奠定良好基礎。為尋找番椒青枯病的抗性來源，本研究利用已開發的青枯病快速篩選流程檢測4個番椒物種(Capsicum annuu、C.baccatum、C.chinense、 C.frutescen)共600個種原，並以傳統篩選流程再次確認其抗性，獲得7個種原VI012206、VI012274、VI012336、VI029573、VI029603、VI046790、VI046792表現抗病性。後續將純化抗病種原後代的抗病性並評估對不同特性之青枯病菌株及番椒疫病的抗性，以獲得具多重抗病性的番椒根砧。完成35株萎凋病菌株的型態、分子及病原特性鑑定，其中10個F. oxysporum菌株造成嚴重根腐及典型的植物萎凋病徵，鑑定為F. oxysporum f.sp. radicis-capsici，此為臺灣甜椒發生萎凋病的首次記錄。評估10株番椒萎凋病菌之產孢能力及毒力後，選定一高毒力菌株FSP123S1，利用浸根法進行人工接種，進而成功建立該病害的抗病檢定流程。由於番椒脈黃化病毒(PeVYV)無法以機械方式傳播，故為建立病毒繁殖系統，利用頂劈嫁接發病組織方式，測試不同病毒株在不同寄主的感染效率，以獲得最佳的病毒繁殖條件。TN21P1及TN21P6病毒株分別嫁接接種於寄主Capsicum annuum VC27a和C. annuum AVPP1821，結果顯示AVPP1821比VC27a更適合作為繁殖寄主，且TN21P6嫁接繁殖於AVPP1821之效率最好。為測試不同罹病組織作為接種接穗的效率，以TN21P6罹病株之病葉或頂芽作為接種源，嫁接接種於健康的AVPP1821，結果顯示單一病葉可有效傳播病毒，其嫁接接種的植株側芽病徵表現皆為100%，並呈現明顯之葉脈間褪綠的病徵，為後續建立抗病篩選流程的基石。本年度已完成PeVYV病毒株之全長基因體序列，並建立病毒嫁接接種方法及抗病篩選之初步流程，未來將進一步優化此流程，並將其應用於番椒種原及育種品系之抗性評估。今年度共完成523個茄科、豆科、葫蘆科品系種原的繁殖與性狀調查，並將所調查之形態資料上傳至Genesys-pgr資料庫，供使用者查詢及申請種原。以主成分分析(PCA)及多重對應分析(MCA)進行茄子種原之外表型遺傳多樣性分析，以供作物管理人選定重要調查項目之理論依據。其中定性資料建議調查果實長寬比、果位、生理成熟期果色、經濟成熟期果色、果實形狀、果實彎曲情形等果實性狀；葉裂情形等葉部性狀；花冠色等花部性狀；種子色等種子性狀。定量資料部分則建議由子葉大小相關性狀、雄蕊與花瓣長度相關性狀、花序、開花日數與分枝情形相關性狀、植株大小相關性狀與葉片型態相關性狀中至少各挑選一個性狀進行調查。本年度共備份999份種原至國家作物種原中心。二、合作與交流今年度共三位農委會研究人員，包括農業試驗所鳳山熱帶園藝試驗分所羅妙禎助理研究員、臺南區農業改良場郭明池助理研究員及種苗改良繁殖場龔美玲助理研究員，於亞蔬完成為期三個月的短期研究計畫。『世界蔬菜中心–台灣種苗業界交流平台』於106年設立，以促進本中心與國內種苗業界之溝通與交流。目前平台有176名會員、來自120個不同公司、苗場與機構。今年透過平台舉辦的種原繁殖相關活動包括種原繁殖訓練、種原繁殖經驗分享與蔬菜育種研究交流與田間觀摩會，共128人次參與，5家種苗業者、2家私人農場與生產合作社、以及5家政府農研機構參與今年種原繁殖合作，協助本中心繁殖1,030號種原。此外，該平台也發佈共12筆活動公告，包含種原繁殖合作相關活動、蔬菜育種田間交流觀摩會、亞蔬新聞報與亞蔬圖書館公告、亞蔬圖書館公告、「作物種原保存與利用工作坊」及「高通量植物表型」研討會等。 |