各校計畫成果

活動簡介

教育部108年度玉山青年學者計畫延攬張皓巽博士於國立臺灣大學植物病理與微生物學系任教，建立「植物病理與數據分析研究室」，針對台灣大豆病原菌與病害防治進行研究。於五年期計畫執行期間 (108 至112 年度)，張博士除了系所研究教學課程之外，先後擔任學系種子教師、系所招生副召集人及委員、系所財務副召集人及委員、系所課程委員會召集人及委員、國立臺灣大學植物醫學學程合聘教師、國立臺灣大學生物技術中心合聘教師、生物資源暨農學院之農業推廣教授與教師，協助院系業務如系所評鑑、年報、院訊、永續發展目標(Sustainable Development Goals, SDG)等行政業務。除此之外，張博士於2020至2024 年擔任第十七屆及第十八屆中華民國植物病理學會之總務組長，協助舉辦年會暨會員大會，服務國內植病相關之學會褒獎等事務，並於2024 年起擔任第十九屆中華民國植物病理學會理事。


張博士在學術國際參與積極熱情，目前擔任四個國際期刊之編輯，包括美國植物病理學會(American Phytopathological Society, APS) Plant Disease 期刊之資深編輯 (Senior Editor)、BMC Genomics 與BMC Plant Biology 期刊之編輯委員 (Editorial Board Member)、以及PLOS ONE 期刊之學術編輯 (Academic Editor)，參與決策文章接受與否、協助達成文章發表與各期刊經營目標。張博士亦參與舉辦動植物基因體研討會(Plant and Animal Genome, PAG) 第30屆(PAG30, 2023) 及第31屆 (PAG31, 2024) 之演講專題「Microbiome and Plant Health」，負責邀請各國學者參與演講及主持會議進行，拓展國際曝光度並服務國際學術活動，足見張博士於相關領域之國際影響力與聲譽。張博士於玉山青年學者計畫執行期間，以台灣大豆及毛豆病害學理及防治應用為題，指導碩博士生研究嶄新的病害防治策略。大豆 (Glycine max) 為全球重要的飼料、油料及蛋白質來源，在台灣除了有享譽國內外的「台灣綠金」毛豆每年帶進超過20 億新台幣的外銷產值，亦有近年雜糧復耕的黃豆與黑豆供給國內豆漿等鮮食市場，因此大豆是提高國內糧食自給率的重要農作物之一。本計畫之第一重點為張博士於密西根州立大學 (Michigan State University) 博士後研究員期間所開啟的鐮孢菌與大豆根圈微生物相交互作用研究，目標解開土傳性病原真菌Fusarium oxysporum 在侵染大豆根系時，是否與大豆根圈微生物拮抗以達到感染植物的目標。該研究以根圈促生細菌Burkholderia ambifaria
為材料，誘導鐮孢菌F. oxysporum 之拮抗基因表現，並針對拮抗候選基因進行提除 (knockout) 以驗證該真菌基因功能。結果發現當F. oxysporum 的β-actamase 基因剔除後，不但失去拮抗B. ambifaria 之能力，更造成根圈土壤中
細菌如Flavobacterium 及Burkholderia 的族群產生顯著差異，故可推斷F. oxysporumβ-lactamase 基因參與拮抗大豆根圈促生細菌，且可影響大豆根圈土壤與根系的細菌組成與功能。本篇研究已發表在植物科學領域之卓越期刊The
Plant Journal (圖一A)。本計畫之第二重點培育台大植微系大三黃承濬同學以爬牆虎(Parthenocissus tricuspidata) 葉斑病為題，確認Diaporthe tulliensis 為病原真菌，研究成果發表於美國植物病理學會期刊Plant Disease (圖一B)。黃同學另鑑定台灣大豆及毛豆品種，確認台灣品種皆無大豆孢囊線蟲之rhg1 抗病基因座，因此除了在大豆的進口檢疫應謹慎執行之外，亦可推行抗病育種以避免外來線蟲可能導致的經濟損失，該成果已發表於農學期刊Agronomy (圖一C)。黃同學於大學時期的研究成果豐獲，故獲頒台大生農學院之學士研究論文獎，並甄選進入台大植物醫學碩士學位學程就讀。黃同學的碩士研究著重在大豆白粉病的抗病基因定位。因應近年春季缺水之氣候變遷，桃園地區試行豆稻輪作以達到節水栽培目標。然因春季氣候涼爽而導致大豆常遇白粉病，致使農民施用化學藥劑，偏離十年農藥減半之願景。參考美國大豆品種因具備抗病基因，故鮮少需要施用農藥防治白粉病。張博士團隊與桃園改良場林禎祥研究員針對台灣大豆「高雄11 號」之白粉病抗性，指導黃同學首次應用集群分離RNA 測序分析(Bulked segregant RNA-Seq, BSR-Seq) 研究大豆，結果發現定位成效不亞於傳統數量遺傳基因座定位(Quantitative trait loci mapping, QTL mapping)或全基因體關聯分析(Genome-wide association study, GWAS) ，還可同時比較抗感病品種之基因表現差異(Differential expression analysis)，進而解析抗病反應的相關機制。該研究已於PAG30 研討會海報發表，目前也正式發表於BMC Plant Biology 期刊 (圖一D)。
本計畫之第三重點由張博士指導台大植微所博士班吳秉祜同學執行。自2018 年起，台灣毛豆病害在高屏地區常遇紅冠腐病危害，故需提出整合病害防治策略。本計畫首先完成11 種藥劑測試，發現賽普護汰寧、氟派瑞、以及得克利三種藥劑能抑制病原菌生長，但唯有賽普護汰寧在種子披衣測試下具有病害防治的應用價值，成果已發表於美國植物病理學會Plant Disease 期刊 (圖一E)。除了藥劑之外，篩選大豆抗病性是更為永續的防治策略。然而在評估台灣大豆及毛豆品種後，目前沒有發現主效的抗病品系，唯有少數品種如「台南5 號」等具有種子腐敗抗性。然而具有種子腐敗抗性的大豆品種，待種子發芽成幼苗後，抗性即消失且無根腐抗性，因此研究假說提出種子腐病抗性係由種子相關細菌所引導，而非源自植物遺傳免疫機制。在經由添加抗生素實驗、微生物群相分析 (圖一F)、以及種子細菌之分離培養 (圖一H)，發現了兩株Bacillus altitudinis 可以拮抗病原真菌並恢復種子抗性 (圖一G)。相關成果已投稿至國際微生物學會 (International Society for Microbial Ecology, ISME) 期刊The ISME Journal，後續將完成審稿等發表流程。該研究成果亦受邀在PAG32 研討會上進行口頭報告分享 (圖一I)，顯示張皓巽副教授在博士生指導及科學研究成果備受國際注目與肯定。