114 年 國立臺灣大學植物病理與微生物學系碩士班甲組《植物病原微生物學》

本題主要在探討真菌的營養方式。真菌屬於異營生物，無法自行合成有機物，因此必須從外界獲取養分。它們的營養方式稱為吸收性營養（absorptive nutrition），這是真菌與其他真核生物（如動物）在攝食方式上的一大區別。

選項 (a) 描述的是自營生物（autotrophs）進行光合作用或化學合成時的養分來源，真菌不屬於此類。
選項 (b) 描述的是動物的攝食和消化方式，即內吞（ingestion）食物並在細胞內消化，這與真菌的吸收性營養不同。

本題考查真菌菌絲（hyphae）的定義與特徵。菌絲是真菌最常見的營養體形式，是細長的絲狀結構。

選項 (a) 指出菌絲主要與「真菌」（true fungi）相關。這是正確的，因為菌絲是絕大多數真菌（包括子囊菌門、擔子菌門、接合菌門等）的典型特徵。
選項 (b) 提到「像黏菌一樣的生物，被分隔（septa）分割的結構」。黏菌（slime molds）雖然有時會形成類似菌絲的結構，但它們在分類上不屬於真菌，且其結構和生長方式與真菌菌絲有顯著差異。
選項 (c) 指出「在卵菌綱（Oomycota）中常見有分隔的結構」。卵菌綱曾被歸類於真菌，但現已移至原生生物界（Protista）。

本題考查植物病原真菌的吸器（haustoria）的特徵，並要求選出「不正確」的敘述。吸器是真菌菌絲特化形成的結構，用於從寄主細胞中吸收養分。

選項 (a) 描述吸器形成「特化的簡單或分支突起」。這是正確的，吸器的形態多樣，可以是簡單的袋狀或絲狀，也可以是複雜的分支狀，以增加與寄主細胞的接觸面積。
選項 (b) 描述吸器「穿透寄主組織」。這是吸器的基本功能之一，它們能夠穿透寄主的細胞壁，並進入寄主細胞的細胞膜內或緊貼細胞膜。
選項 (c) 描述吸器「含有細胞核和高濃度的粒線體」。這是正確的。吸器是活的結構，需要代謝活躍以支持其從寄主吸收養分並進行生長。

本題考查真菌的附著胞（appressoria）的性質，要求選出「正確」的敘述。附著胞是許多植物病原真菌在侵入寄主時，菌絲尖端特化形成的一種結構，用於附著和侵入。

選項 (a) 提到「所有真菌都會產生」。這是錯誤的。並非所有真菌都有附著胞，它主要是某些植物病原真菌（如許多擔子菌、子囊菌）的侵入門戶。
選項 (b) 提到「具有僅由幾丁質組成的特化細胞壁」。雖然真菌細胞壁主要成分是幾丁質，但附著胞的細胞壁結構可能更複雜，並且其形成和功能也涉及其他細胞組分。此外，即使是幾丁質，其組成比例和排列也可能影響其功能。更重要的是，有些卵菌綱的病原體（雖然不屬於真菌，但有時會被一起討論）的細胞壁主要成分是纖維素。因此，僅由幾丁質組成可能過於簡化或不完全正確。

本題考查植物病原真菌感染寄主植物的常見機制，要求選出「正確」的選項。植物病原真菌的感染策略非常多樣，通常會結合多種機制來成功侵入並獲取養分。

選項 (a) 提到「產生吸器以直接從寄主細胞中提取養分」。這是許多專營性（biotrophic）和半專營性（hemibiotrophic）病原真菌的典型機制。吸器能夠有效地從活的寄主細胞中吸收營養。
選項 (b) 提到「分泌毒素以干擾寄主細胞功能」。許多病原真菌會產生各種毒素（toxins），這些毒素可能破壞細胞膜、抑制酶活性、干擾代謝途徑等，從而削弱寄主或使其更容易被感染。壞死性（necrotrophic）病原菌尤其擅長此道。

本題考查壺菌綱（Chytridiomycota）與其他真菌（true fungi，通常指子囊菌門、擔子菌門、接合菌門）之間的共同特徵。壺菌綱是真菌中較原始的一類，其一些成員具有鞭毛。

選項 (a) 「具有鞭毛」。壺菌綱的游動孢子（zoospores）通常具有單一的、後生的鞭毛（posteriorly uniflagellate），這是壺菌綱的一個顯著特徵。而其他大多數真菌（如子囊菌、擔子菌）在其生命週期中不產生具鞭毛的結構。因此，這是一個壺菌與其他真菌的區別，而不是共同點。
選項 (b) 「自營營養」。真菌都是異營生物，無法進行光合作用，因此不是自營營養。
選項 (c) 「使用幾丁質作為細胞壁的結構成分」。

本題考查真菌的通用條碼區域（universal barcoding region）。分子條碼（DNA barcoding）是利用特定的基因序列來識別和分類物種的一種方法。對於真菌而言，尋找一個能夠在廣泛的真菌類群中具有足夠變異性但同時又能在所有真菌中被擴增和測序的基因區域至關重要。

選項 (a) 和 (b) 是 RNA 聚合酶 II 的亞基。雖然這些基因在某些分類群中可能有用，但它們通常不被認為是真菌的通用條碼區域，因為它們的變異性可能不足以區分近緣物種，或者在某些真菌群體中不易擴增。
選項 (c) 是 minichromosome maintenance protein，這也不是標準的真菌條碼區域。

本題考查鐮孢菌（Fusarium）和葡萄孢菌（Colletotrichum）這兩種重要植物病原真菌產生無性孢子（asexual spores）的結構。

選項 (a) Asci（子囊）是子囊菌門（Ascomycota）有性生殖的結構，產生有性孢子（子囊孢子），而不是無性孢子。
選項 (b) Zygosporangia（合子囊）是接合菌門（Zygomycota）產生合子孢子（zygospore）的結構，屬於有性生殖。
選項 (c) Rhizoids（假根）是某些真菌（如接合菌）菌絲末端特化的結構，主要用於附著和吸收養分，而不是產生孢子。

核心觀念

本題考查真菌寄生（mycoparasitism）中「接觸型壞死營養寄生者」（contact necrotrophs）的構造與作用方式。

接觸型壞死營養寄生者具有以下特徵：

1. 寄生菌菌絲與寄主菌絲接觸後，通常沿寄主菌絲外部盤繞。
2. 寄生菌不穿入寄主菌絲內部。
3. 寄生菌可藉由細胞壁分解酵素、毒性物質或其他接觸作用殺死寄主。
4. 寄主菌絲在被盤繞處常產生明顯的細胞壁增厚或細胞壁增生，形成防禦性結構。

因此，本題應逐項判斷三個敘述是否符合上述定義。

解題方法

判斷關鍵在於「contact」一詞。接觸型壞死營養寄生者的主要作用位置在寄主菌絲外部，靠菌絲接觸、盤繞及局部酵素或毒素作用殺死寄主，而不是穿入寄主菌絲內部。

因此：

• 「不穿入寄主菌絲」符合接觸型寄生的定義。
• 「寄生菌菌絲盤繞寄主菌絲」是典型形態。
• 「盤繞處出現強烈細胞壁增生」則是寄主受到接觸侵染後的防禦反應。

選項分析

a. They do not penetrate the host mycelium.

正確。接觸型壞死營養寄生者主要在寄主菌絲外部作用，通常不穿透寄主菌絲的細胞壁，也不進入寄主菌絲內部。

這點可用來與具侵入性的寄生型態區分：侵入型寄生者會穿入寄主菌絲內部，而接觸型壞死營養寄生者則以外部接觸為主。

本題考查專營性（biotrophic）植物病原真菌的特徵。專營性病原體是指那些在感染過程中，盡量不殺死寄主細胞，而是從活的寄主細胞中吸收養分，並與寄主維持較長時間共生關係的病原體。

選項 (a) 「它們殺死寄主細胞以獲取養分」。這是壞死性（necrotrophic）病原體的特徵，而不是專營性病原體的特徵。
選項 (b) 「它們與寄主植物形成共生關係，生活在寄主組織內」。這句話比較接近專營性病原體的描述。專營性病原體確實是生活在寄主組織內，並且與寄主細胞形成一種「寄生共生」（parasitic symbiosis）的關係，它們依賴寄主細胞，但又盡量不破壞寄主。
選項 (c) 「它們依賴外部有機物來源獲取營養」。

本題考查稻瘟病（rice blast disease）的病原菌。稻瘟病是水稻最嚴重的病害之一，由一種真菌引起。

選項 (a) Colletotrichum gloeosporioides 是炭疽病（anthracnose）的常見病原菌，引起多種作物的病害，但不是稻瘟病的病原。
選項 (b) Magnaporthe oryzae（以前稱為 Pyricularia oryzae）是引起稻瘟病的病原菌。它是一種專營性（biotrophic）的真菌，能夠穿透水稻的角質層和表皮細胞，形成附著胞（appressoria）和吸器（haustoria），並在植物組織中廣泛擴散。

核心觀念

本題考查植物病原真菌的「毒力」（virulence）及其致病構造。毒力是指病原菌在特定寄主中造成病害的能力與程度，通常與下列功能有關：

• 侵入寄主組織。
• 從寄主取得碳源、氮源及礦物質。
• 抵抗寄主防禦反應。
• 產生毒素或其他次級代謝物，造成細胞傷害。

對於專性寄生或生物營養型真菌而言，能否透過特殊構造有效取得寄主養分，是維持生長、擴大感染及形成病徵的關鍵。

解題方法

判斷各選項是否屬於植物病原真菌的典型毒力因子，並注意其作用對象：

1. 是否能直接促進寄主感染或病原菌在寄主內生長？
2. 該構造或酵素是否真的作用於寄主組織？
3. 選項所述機制是植物病原真菌的普遍核心機制，還是僅限於部分種類？

其中，**吸器（haustorium）**是許多植物病原真菌穿入寄主細胞、但通常不立即殺死寄主細胞的特化構造，可增加病原菌與寄主細胞間的接觸面積，吸收寄主養分，並調節寄主防禦反應。因此，選項 c 是最符合題目所問的關鍵毒力因素。

選項分析

a. The production of secondary metabolites that cause disease symptoms.

部分正確，但不是本題最佳答案。

許多植物病原真菌會產生次級代謝物，例如真菌毒素（mycotoxins）、植物毒素（phytotoxins）及其他效應分子，這些物質可破壞細胞膜、抑制光合作用、干擾代謝作用，或誘發黃化、萎凋與壞疽等病徵。

然而，次級代謝物主要是造成或加重病徵的機制，並非所有植物病原真菌的共同核心機制。有些病原菌即使不依賴典型毒素，仍能透過吸器、侵入構造及養分吸收能力完成感染。因此，本選項屬於重要的毒力機制，但普遍性與代表性不如選項 c。

b. The ability to form biofilms that protect the fungus from environmental stress.

錯誤或非最佳描述。

生物膜（biofilm）是微生物附著於表面並被胞外基質包覆的群體結構，在細菌病原性研究中特別常見。部分真菌確實能形成類似生物膜的聚集結構，並增加其對環境壓力或抗菌物質的耐受性。

但在植物病原真菌的經典致病機制中，生物膜並非普遍被列為主要毒力因子。植物病原真菌更典型的毒力相關特徵包括孢子萌發、附著胞形成、穿透寄主表皮、菌絲生長、吸器形成，以及分泌細胞壁分解酵素與效應蛋白。

本大題為植物病毒學的名詞解釋，共四小題，每小題2分。

a. Local lesion (局部病斑)
解釋： 局部病斑是指由病毒感染植物後，在葉片等組織上形成的局限性、可觀察到的壞死或變色區域。當病毒透過接種（inoculation）的方式（如摩擦接種法）進入植物體後，若植物對該病毒具有反應性，但又無法產生全身性感染，則病毒會在最初的感染點周圍形成這些局限性的病徵。局部病斑常用於檢測植物病毒的存在、鑑定病毒種類以及進行病毒滴定（titration）。
【答案】局部病斑是指植物體上因病毒感染而產生的局限性壞死或變色區域，常作為病毒檢測的指標。

b. Inclusion body (內含體)
解釋： 內含體（或稱包涵體）是病毒在宿主細胞內複製過程中，由病毒顆粒、病毒蛋白、或病毒與宿主細胞成分結合形成的、在光學顯微鏡下可觀察到的細胞質或細胞核內的異常結構。這些內含體的大小、形狀、位置（細胞質或細胞核）和染色特性，對於病毒的鑑定和分類具有重要的參考價值。例如，某些病毒會導致細胞核內形成晶狀的內含體，而另一些病毒則在細胞質中形成無定形的內含體。
【答案】內含體是病毒在宿主細胞內複製時形成的可見異常結構，由病毒顆粒或病毒與宿主成分組成，可用於病毒鑑定。

本題要求繪圖說明一種病毒的基因表達策略，需包含圖示和文字說明。由於無法在此處繪圖，我將提供文字說明，並描述圖示應包含的要素。選擇一個常見且具有代表性的病毒，例如單鏈正義義RNA病毒（+ssRNA virus），如菸草鑲紋病毒（Tobacco mosaic virus, TMV）或黃瓜嵌紋病毒（Cucumber mosaic virus, CMV）。

病毒範例：單鏈正義義RNA病毒 (+ssRNA virus)

基因表達策略說明：
單鏈正義義RNA病毒的基因組RNA本身就可以作為mRNA，在宿主細胞的核糖體上直接進行翻譯，產生病毒的蛋白質。然而，病毒的複製需要病毒自身的RNA聚合酶，而宿主細胞通常沒有這種酶。因此，病毒基因組中必須包含編碼這種RNA依賴性RNA聚合酶（RdRp）的基因。

圖示應包含的要素：

1. 病毒基因組RNA (+ssRNA)： 標示為一個長鏈，上面有病毒基因的排列順序。
2. 宿主細胞： 標示細胞質和核糖體。
3. 翻譯過程： 顯示病毒基因組RNA如何結合到宿主細胞的核糖體上，並進行翻譯。
4. 產生的蛋白質：
   • RNA聚合酶 (RdRp)： 這是病毒複製的關鍵酶。
   • 結構蛋白： 如衣殼蛋白（capsid protein），用於組裝新的病毒顆粒。
   • 運動蛋白 (Movement protein)： 幫助病毒在植物細胞間的胞間連絲（plasmodesmata）中移動。
   • 其他調節蛋白（若有）。
5. RNA複製： 顯示由病毒RdRp催化，以病毒基因組RNA為模板，合成互補的負鏈RNA（-ssRNA），然後再以負鏈RNA為模板合成新的正鏈RNA基因組。

本題要求描述胡瓜嵌紋病毒（Cucumber mosaic virus, CMV）的四個方面：病毒顆粒型態、核酸特性與組成、傳播方式、以及防治策略。

1. 病毒顆粒型態 (Virus particle morphology)
CMV 屬於車前草潛隱病毒科（Tombusviridae）的嵌紋病毒屬（Cucumovirus）。其病毒顆粒（virion）為非包膜的二十面體（icosahedral）對稱結構，直徑約 25-30 奈米。病毒顆粒呈球形或近球形，具有二十面體幾何構型。

2. 核酸特性與組成 (Nucleic acid characteristics and composition)
CMV 的基因組是 RNA，但與許多其他嵌紋病毒不同，CMV 的基因組是分段的（segmented）。它由三條單鏈正義義RNA（+ssRNA）分子組成，分別稱為 RNA 1、RNA 2 和 RNA 3。

• RNA 1 (約3.7 kb)： 編碼一種 RNA 聚合酶（RdRp）和一種捲曲蛋白（TGBp35）。
• RNA 2 (約3.0 kb)： 編碼一種運動蛋白（MP）和一種抑制宿主免疫反應的蛋白（CI）。
• RNA 3 (約2.2 kb)： 是一個複合基因，其本身不直接翻譯，而是先翻譯出一個稱為 P3 的蛋白（負責病毒複製和組裝），然後 P3 蛋白再作為模板，在宿主細胞內合成一個亞基因組 RNA（subgenomic RNA, sgRNA），這個 sgRNA 再翻譯出衣殼蛋白（CP）。
  此外，CMV 的基因組 RNA 帶有 5' 端帽結構（m7GpppN），但 3' 端不帶有 Poly(A) 尾，而是具有一個類似 tRNA 的結構。
  病毒顆粒主要由這些 RNA 分子和衣殼蛋白（CP）組成。

3. 傳播方式 (Mode of transmission)
CMV 的傳播主要透過多種維管束昆蟲（aphids）進行，是其最主要的傳播媒介。CMV 屬於「持續性、非穿透性」的媒介傳播方式（persistent, non-penetrating）。

• 蚜蟲傳播： 蚜蟲在吸食帶毒植物的汁液時，病毒會進入蚜蟲的消化道，並穿過消化道壁進入血腔，然後再轉移到蚜蟲的唾液腺，準備傳播給下一株植物。

本題要求說明植物 RNA 干擾（RNA interference, RNAi）機制如何抵抗植物病毒的入侵。RNAi 是一種重要的基因沉默機制，在植物中對抵抗病毒感染起著關鍵作用。

RNAi 機制抵抗植物病毒入侵的步驟：

1. 病毒 RNA 的識別與切割 (Recognition and Cleavage of Viral RNA)：

   • 當植物細胞被病毒感染時，病毒的 RNA 基因組（或其複製過程產生的雙鏈 RNA 中間體）會被細胞識別為外來物質。
   • 一種稱為 Dicer（或 DCL）的核酸酶在植物細胞中發揮作用。Dicer 酶會識別病毒的雙鏈 RNA（dsRNA）或具有雙鏈區域的 RNA，並將其切割成較短的雙鏈 RNA 片段，長度約 21-25 個核苷酸，稱為小干擾 RNA（small interfering RNA, siRNA）。

2. RISC 複合體的組裝與活化 (Assembly and Activation of RISC Complex)：

   • 這些 siRNA 會與細胞內的 RISC（RNA-induced silencing complex）複合體結合。
   • 在 RISC 複合體內，siRNA 的其中一條鏈（通常是模板鏈）會被保留，另一條鏈（乘客鏈）則被降解。
   • 保留下來的 siRNA 鏈會引導 RISC 複合體識別與之具有高度序列互補性的靶標 RNA。

3. 靶標 RNA 的降解 (Target RNA Degradation)：

   • 對於植物病毒 RNA，RISC 複合體會利用其中的 siRNA 作為導向，尋找並結合到病毒基因組 RNA 或其複製中間體上與 siRNA 序列互補的區域。

本題考查病原細菌（plant pathogenic bacteria）如何逃避植物宿主的免疫反應，以成功感染植物。植物具有多層次的免疫系統，病原細菌需要克服這些防禦機制才能建立感染。

病原細菌逃避植物免疫的機制：

1. 隱藏或模擬自身成分：

   • 抗原變異 (Antigenic variation)： 病原細菌可以改變其表面抗原的結構，使其不再被植物的抗體或免疫受體識別，從而逃避免疫系統的偵測。
   • 模擬宿主分子： 有些細菌會產生類似植物細胞壁成分（如纖維素、果膠）的物質，或產生能夠結合植物免疫受體但無法啟動免疫反應的分子，以此來「偽裝」自己。

2. 抑制或干擾植物免疫訊號傳導：

   • 分泌效應蛋白 (Effector proteins)： 許多病原細菌（特別是第三類分泌系統 T3SS 的病原菌）會將一類稱為效應蛋白的蛋白質注入植物細胞。這些效應蛋白可以靶向植物細胞內的多種關鍵分子，例如：
     • 抑制PTI (PAMP-triggered immunity)： 阻斷植物對病原相關分子模式 (PAMPs) 的識別，或抑制下游的免疫訊號傳導。
     • 抑制 ETI (Effector-triggered immunity)： 抑制由 R 蛋白介導的效應子觸發的免疫反應。
     • 干擾植物激素平衡： 影響植物的生長發育和防禦反應。

本題要求舉例說明病原細菌感染植物所引起的「增生型病徵」（hyperplastic symptoms）。增生型病徵是指由於病原體刺激，導致植物細胞分裂異常活躍，進而引起組織或器官的異常增大、增殖或畸形。

增生型病徵的產生機制：
病原細菌感染後，會釋放一些因子（如細菌的鞭毛、脂多醣、細胞壁成分等 PAMPs，或分泌的效應蛋白），這些因子可以誘導植物細胞異常分裂和生長。例如，某些細菌分泌的植物激素（如細胞分裂素、生長素）類似物，可以直接刺激植物細胞的過度增殖。

舉例說明：

1. 細菌性腫瘤病 (Bacterial gall diseases)：

   • 病原菌： Agrobacterium tumefaciens (根癌農桿菌)。
   • 病徵： 在植物的根部、莖部、葉柄或花朵等部位形成大小不一、形狀不規則的腫瘤或瘤狀物。這些腫瘤是由於植物細胞不受控制的異常增生所致。根癌農桿菌通過其質體（Ti plasmid）中的 T-DNA 區域，將外源基因整合到植物基因組中，這些基因編碼的蛋白質可以調節植物激素的合成，從而誘導腫瘤的形成。
   • 說明： 這是最典型和廣為人知的增生型病徵。

2. 細菌性萎蔫病 (Bacterial wilt diseases) 中的部分增生現象：

   • 病原菌： Ralstonia solanacearum (青枯病菌) 或 Xanthomonas campestris pv. *viti

本題要求說明三種植物細菌性病害的診斷要領，共三小題，每小題3分。診斷要領通常包括病徵、病原菌的特徵、以及常用的檢測方法。

(1) 水稻白葉枯病 (Bacterial leaf blight of rice)

• 病原菌： Xanthomonas oryzae pv. oryzae (稻瘟病菌，為一種嗜養性細菌)。
• 病徵：
  • 葉片： 初期在葉緣或葉尖出現水浸狀小病斑，後迅速擴大成波浪狀或不規則形狀的黃褐色至灰白色條紋病斑，沿葉脈延伸。後期病斑乾燥，呈灰白色，邊緣有黃色水浸狀輪紋，嚴重時整片葉枯死，狀似乾枯的白葉。
  • 莖稈 (後期)： 在莖稈基部可能出現細菌滲出物（bacterial ooze），呈乳白色。
  • 影響： 嚴重影響水稻產量和品質。
• 診斷要領：
  • 觀察病徵： 葉片上沿葉脈發展的波浪狀、黃白色條紋狀病斑，後期葉片枯死呈灰白色。
  • 病原菌分離與鑑定： 從新鮮病斑邊緣的水浸狀組織中分離細菌，塗抹於營養瓊脂培養基上培養。X. oryzae pv. oryzae 菌落通常為黃色、圓形、凸起、有黏性。可進行生化鑑定（如革蘭氏染色陰性、產酸、不產氣、不產生吲哚等）和分子鑑定（如 PCR 檢測特異性基因）。
  • 接種試驗： 接種健康水稻植株，觀察是否出現典型白葉枯病徵。

(2) 番茄青枯病 (Bacterial wilt of tomato)

• 病原菌： Ralstonia solanacearum (青枯病菌，為一種廣泛寄主、土傳性細菌)。
• 病徵：
  • 萎蔫： 主要病徵是植株突然發生單側或整株萎蔫，葉片不變黃，但迅速凋萎下垂，後期整株枯死。萎蔫通常在白天高溫時發生，夜間可能恢復。
  • 維管束褐變： 剝開莖稈基部，可見維管束組織呈現褐色。
  • 細菌滲出： 在莖稈橫切面或根部傷口處，擠壓時可擠出乳白色、渾濁的細菌滲出物（bacterial ooze）。這是診斷的重要依據。
• 診斷要領：
  • 觀察病徵： 植株快速萎蔫，葉片不變黃，莖稈維管束褐變，擠壓傷口有乳白色細菌滲出物。

本題要求說明兩種植物病原細菌的傳播方式，共兩小題，每小題3分。

(1) Xanthomonas euvesicatoria

• 病原菌類別： 這是引起番茄和辣椒瘡痂病（bacterial spot and bacterial speck）的主要病原菌之一。它是一種革蘭氏陰性、好氧、運動性差或無運動性的細菌。
• 傳播方式：
  • 種子傳播 (Seed transmission)： 這是 X. euvesicatoria 最重要的傳播方式之一。細菌可以附著在種子表面，或侵入到種子內部，隨種子一同傳播到新的種植區域。
  • 機械傳播 (Mechanical transmission)： 在田間，透過農事操作（如採收、修剪、噴藥、搬運植株等），帶有病原菌的植物汁液或病組織污染到健康的植株，可以造成機械傳播。雨水噴濺（rain splash）也是一種重要的機械傳播方式，雨滴將土壤或病組織上的細菌濺到健康的葉片上，引起感染。
  • 土壤和病殘體傳播 (Soil and crop residue transmission)： 細菌可以在土壤中存活一段時間，尤其是在病殘體上。這些土壤或病殘體可能成為下一季作物的感染源。
  • 病株殘留 (Persistence on crop debris)： 在溫暖潮濕的環境下，細菌可以在植物殘體上存活較長時間。

總結： X. euvesicatoria 主要透過種子、機械（農事操作、雨水噴濺）、土壤和病殘體傳播。

(2) Xylella fastidiosa

• 病原菌類別： Xylella fastidiosa 是一種革蘭氏陰性、專性細胞內寄生（obligate intracellular parasite）的細菌，它寄生在植物的維管束組織（木質部導管）中。

本題要求舉例說明一種利用分子生物學鑑定線蟲的方法，並闡述其原理及操作方式，佔 10 分。分子生物學鑑定方法相較於形態學鑑定，具有更高的準確性、特異性和效率。

方法範例：基於 DNA 序列的鑑定法 (DNA Sequence-based Identification Method)

原理 (Principle)：
所有生物，包括線蟲，都帶有獨特的 DNA 序列。這些 DNA 序列在不同物種之間存在差異，特別是某些基因區域的序列變異性較高，可以用來區分不同的物種。常見的分子鑑定方法利用 PCR (Polymerase Chain Reaction) 技術，針對線蟲基因組中具有高度變異性的特定 DNA 區域（如核醣體 RNA 基因的 ITS 區段，或某些線蟲特異性基因片段）進行擴增，然後對擴增產物進行序列分析。通過將測得的序列與已知線蟲種類的數據庫序列進行比對，即可準確鑑定線蟲的種類。

• 選擇的 DNA 區域：
  • ITS (Internal Transcribed Spacer)： 核醣體 RNA (rRNA) 基因由 18S、ITS1、5.8S、ITS2 和 28S 等基因組成。ITS 區域（ITS1 和 ITS2）是 rRNA 基因簇中最具變異性的區域，因此非常適合用於區分近緣物種。
  • 線蟲特異性基因： 某些線蟲物種可能帶有獨特的基因。
  • COI (Cytochrome c oxidase subunit I)： 雖然 COI 在動物 DNA 條碼中常用，但在線蟲中 ITS 區域更為普遍和有效。

操作方式 (Procedure)：

1. 樣品採集與 DNA 提取 (Sample Collection and DNA Extraction)：

   • 採集： 從土壤、植物根部或其他來源採集含有線蟲的樣品。
   • 純化： 使用顯微鏡或篩網分離出目標線蟲個體，或直接對整個樣品進行處理（如果線蟲密度高）。
   • DNA 提取：
     • 將分離出的線蟲個體（單個或多個）置於離心管中，加入適當的裂解緩衝液（如 CTAB 緩衝液或商業 DNA 提取試劑盒的緩衝液）。
     • 可能需要進行物理裂解（如研磨、超聲波處理）以幫助細胞破裂。
     • 加入蛋白酶 K (Proteinase K) 等酶，以消化蛋白質，釋放 DNA。
     • 通過酚-氯仿抽提、酒精沉澱或使用商業 DNA 提取試劑盒（如離心柱法）來純化 DNA。
     • 最終將提取的 DNA 保存在 TE 緩衝液或無菌水中。

2. PCR 擴增 (PCR Amplification)：

   • 設計引物 (Primer design)： 設計特異性引物，能夠識別並結合到目標 DNA 區域（如 ITS 區域）的兩端。引物序列需要針對線蟲，並能有效擴增。
   • PCR 體系配置： 在 PCR 管中加入 PCR 緩衝液、dNTPs、DNA 聚合酶（如 Taq 酶）、上游引物、下游引物，以及模板 DNA（提取的線蟲 DNA）。
   • PCR 循環： 在 PCR 儀器中進行 DNA 擴增。典型的 PCR 循環包括：

本題要求列舉並解釋三種非藥劑防治線蟲的方法，共三小題，每小題3分。非藥劑防治方法強調生態、環境和生物學的手段，以減少對化學農藥的依賴。

三種非藥劑防治線蟲的方法：

1. 生物防治 (Biological Control)

   • 解釋： 生物防治是利用線蟲的天敵（如捕食性真菌、寄生性真菌、寄生性細菌、捕食性線蟲、節肢動物等）來抑制線蟲的種群數量。
     • 捕食性真菌： 例如，某些真菌（如 Arthrobotrys oligospora）能夠產生捕蟲環或網狀結構，主動捕捉土壤中的線蟲，並從中吸收養分。這些真菌可以作為生物製劑施用於土壤。
     • 寄生性真菌： 例如，某些真菌（如 Paecilomyces lilacinus、Pochonia chlamydosporia）能夠寄生在線蟲的卵、幼蟲或成蟲體內，導致其死亡。
     • 生物線蟲： 某些線蟲（如 Mononchus spp.）以其他線蟲為食。
   • 操作方式： 將這些生物防治劑（如真菌孢子、菌絲體、或線蟲）施用於土壤，或在植物生長季節進行處理。關鍵在於選擇適合當地環境和目標線蟲的有效生物防治劑，並確保其存活和活性。

2. 抗性品種選育與種植 (Breeding and Cultivation of Resistant Varieties)

   • 解釋： 利用植物的抗線蟲能力來防治線蟲病害。這包括：
     • 選育抗病品種： 通過傳統育種或分子育種技術，篩選或培育出對特定線蟲種類具有抗性或耐性的植物品種。這些品種可能透過多種機制抵抗線蟲，例如：產生抗性物質、細胞壁結構改變、誘導植物產生防禦反應、或影響線蟲的侵入、發育和繁殖。
     • 種植抗性砧木： 對於果樹、根菜類等，可以嫁接抗線蟲的砧木，從而保護根系免受線蟲侵害。
   • 操作方式： 在種植前，選擇並使用抗性品種或抗性砧木。

本題要求描述根瘤線蟲（root-knot nematodes）造成植物根瘤（root galls）的機制。根瘤線蟲屬於 Meloidogyne 屬，是重要的植物病原線蟲，它們通過誘導植物根部形成腫瘤狀的根瘤來獲取養分。

根瘤線蟲造成植物根瘤的機制：

1. 線蟲的侵入與定位 (Nematode Invasion and Localization)：

   • 根瘤線蟲的第二期幼蟲（J2，具有感染力的階段）會主動侵入植物根系的尖端或側根分生組織區域。
   • 進入根部後，幼蟲會移動到根部的中央柱（stele）附近，並開始分泌唾液。

2. 唾液分泌與植物細胞的改變 (Salivary Secretion and Plant Cell Modification)：

   • 線蟲通過其口針（stylet）將唾液注入到根部的特定細胞中，這些細胞是形成根瘤的關鍵細胞，通常位於維管束的周邊。
   • 線蟲唾液中含有多種蛋白質，其中最重要的是「效應蛋白」（effector proteins）。這些效應蛋白會被分泌到植物細胞中，並對植物細胞的生理和結構產生影響。

3. 誘導形成「餵食細胞」 (Induction of "Feeding Cells")：

   • 線蟲唾液中的效應蛋白會誘導植物細胞發生顯著的改變，這些改變的目的在於為線蟲提供一個持續穩定的養分來源，這些細胞被稱為「餵食細胞」（feeding cells）。