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高考申論題 112年 [植物病蟲害防治] 植物病理學

第 一 題

📖 題組:
稻熱病為水稻之重要病害,相關研究不斷進行,使我們更了解此病害。以臺灣為例,請說明:(每小題5分,共20分)
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

稻熱病主要於第一期作發生的原因及梅雨對病害發生的影響。

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這題考驗考生對『病害三角(Disease Triangle)』概念的實際應用。作答時需將稻熱病菌(Pyricularia oryzae)的生理最適條件(溫度、濕度),與臺灣第一期作的氣候特徵(春季回暖、日夜溫差大有露水)及梅雨季(連續降雨、高濕)進行對應,並點出梅雨期恰逢水稻抽穗期,易引發嚴重的『穗稻熱病』。

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【破題】稻熱病由真菌 Pyricularia oryzae(有性世代為 Magnaporthe oryzae)引起,其流行高度依賴環境因素。臺灣第一期作與梅雨季的氣候條件,恰好完美契合該病原菌發病所需的「病害三角」條件。 【論述】 一、第一期作好發的原因:

小題 (二)

田間的主要初次感染源。

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看到「初次感染源(Primary inoculum)」,應先聯想病原微生物在非生長季(越冬/越夏)的殘存方式與場所。結合臺灣氣候溫暖且水稻多為一、二期作連作的農業生態,思考帶病稻草、帶菌稻種、自生稻(落粒苗)在病害循環(Disease cycle)中的角色,答題時務必寫出正確的病原學名與生殖構造,以展現植物病理學的專業度。

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【破題】稻熱病(Rice blast)之病原菌無性世代為 Pyricularia oryzae(有性世代為 Magnaporthe oryzae),在臺灣田間的主要初次感染源(Primary inoculum)多來自前作殘存的帶病組織或帶菌種子。 【論述】 一、 帶病稻草與病殘株(Diseased residues):為田間最主要的初次感染源。病原菌以菌絲(Mycelia)或分生孢子(Conidia)之形態,存活於田間稻樁或堆置的病稻草中。當新期作開始且環境溫濕度適宜時,病組織上的菌絲會恢復生長並產生大量分生孢子,藉由風力及氣流傳播至秧苗或本田植株造成初次感染。

小題 (三)

稻熱病菌產生新生理小種的可能機制。

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看到此題,應先聯想真菌產生遺傳變異的常規途徑(如突變、有性生殖、準性生殖等)。接著,需結合稻熱病菌(Magnaporthe oryzae)的分子植物病理學特性,點出其基因體內活躍的「轉位子(Transposable elements)」及「無毒性基因(Avr genes)變異」是導致其頻繁產生新生理小種、克服水稻抗病基因的核心機制。

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【破題】 稻熱病菌之有性世代為 Magnaporthe oryzae,無性世代為 Pyricularia oryzae。該菌在田間極易發生遺傳變異,克服水稻的抗病基因(R genes)而產生新生理小種(New physiological races)。 【論述】

小題 (四)

稻熱病菌釋出其effector proteins至水稻細胞的途徑。

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看到此題,應立即聯想稻熱病菌(Magnaporthe oryzae)侵入水稻細胞後形成的特化構造,特別是「侵入菌絲」與宿主細胞膜間的互動。答題關鍵在於明確區分「質外體作用子(Apoplastic effectors)」與「細胞質作用子(Cytoplasmic effectors)」兩大類的分泌路徑差異,並務必點出「活物寄生界面複合體(BIC)」在胞內作用子傳遞上的核心角色。

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【重點】考查稻熱病菌(Magnaporthe oryzae)不同類型作用子(effector proteins)之分泌機制與特化傳遞構造(BIC)。 【解析】 稻熱病菌(有性世代:Magnaporthe oryzae / 無性世代:Pyricularia oryzae)在侵入水稻細胞後,會形成侵入菌絲(Invasive hyphae, IH),該菌絲會被宿主細胞膜衍生的「侵入菌絲外膜(Extra-invasive hyphal membrane, EIHM)」所包覆。病原菌釋出作用子至水稻細胞的途徑,依據作用子最終的標的生境,主要分為兩條截然不同的路徑:

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