【影響人類歷史的植物微生物】小麥桿銹菌(Puccinia graminis)

更新於 發佈於 閱讀時間約 6 分鐘

小麥稈銹菌(Puccinia graminis)是一種真菌,透過侵入小麥莖稈,導致莖桿壞死、影響養分輸送、嚴重時可造成植株倒伏,對產量和品質造成極大的損害。它可以感染麵包小麥、杜蘭小麥、大麥以及黑小麥(triticale,為黑麥與小麥的混種)。


它可造成小麥大規模損失,在歷史上也引發過多次饑荒。愛爾蘭大饑荒期間,它與馬鈴薯晚疫病菌一起造成了嚴重的糧食危機。


從亞里斯多德的時代(384–322 BC),小麥桿銹菌(stem rust)就是個大問題,羅馬甚至有「銹病神」羅比古斯(Robigus)與「銹病女神」Robigo(這個字在拉丁文是「銹」的意思),他們會在春天的時候(4月25日)舉辦「銹病祭」(Robigalia)向銹病(女)神獻祭「紅色的動物」:狐狸、剛出生的小狗、牛,希望桿銹病不要再來[5]。


在法國,因為農民注意到小檗屬植物(barberry,果實可食,其中最常見的為歐洲小檗 Berberis vulgaris)與小麥桿銹病的關連,使得法國政府在1660年頒布禁止在麥田附近種barberry的禁令,這也是第一次出現這樣的法令。


到了18世紀,開始有人研究小麥桿銹菌。接近19世紀時,小麥桿銹菌終於被命名。而小麥桿銹菌與barberry的連結,在1767年由義大利科學家Fontana首次證實,後來也透過Anton de Bary在1865年的研究得到了更進一步的證據。他發現,Barberry是小麥稈銹菌的中間寄主。病菌在barberry上可以進行有性繁殖,產生新的生理小種,增加病原菌的遺傳變異性[6]。


不過,很妙的事情是,移民到北美的歐洲人似乎沒有得到barberry與小麥銹病有關的資訊,導致他們在美國又同時種植這兩種植物,而造成20世紀初在美國的小麥桿銹菌疫情。這次的疫情是有記錄以來最嚴重的一次銹病流行,影響美國北部和加拿大小麥產區,造成北美近50%小麥減產!後來,美國政府在1918年開始有系統的移除barberry。在這個時期,他們也發現,只要移除周圍200-300碼(183-274公尺)內的barberry,就可以減少疾病的感染[2]。目前在加拿大以及美國的康乃迪克、新罕布夏、密西根與麻州都有種植歐洲小檗的禁令。


美國移除barberry的行動在第一次世界大戰期間來到最高峰,因為小麥桿銹菌對糧食安全造成威脅。當時甚至將這個行動稱為「對Barberry之戰」(war against barberries)。後來這樣的行動在1975-1980年又重複了一次。


小麥桿銹菌在1950年代於東非的肯亞、坦桑尼亞等地區也曾造成嚴重災害。這些地區當時爆發嚴重桿銹病,導致區域性糧食短缺。


到底小麥桿銹菌是源自何方?有一種說法認為它源自非洲,而這個說法後來得到了證實,且進一步定位到南非[1]。不過,南非並沒有barberry,這意味著當地的稈銹菌主要透過無性繁殖來維持族群,所以變異性不會這麼大。


透過育種,從1950年代起,抗桿銹病的小麥品系終於培育成功。但是在1999年,新品系的桿銹病病菌「TTKSK」(一開始稱為Ug99)出現,且目前所有品系的小麥對它都沒有抵抗力。這個品系很快的散播到亞洲、非洲與中東,造成很大的損失。肯亞和烏干達曾因稈銹菌導致小麥產量驟減80%。


還有另一個新品系「TTTTF」在2016年出現在西西里島。根據農委會的資料,稈銹菌每年在全球造成的作物損失高達10億美元[3],嚴重影響小麥、大麥、燕麥和玉米等主要糧食作物。台灣的銹菌最早由日本人發現,目前有記錄的有 41 個屬,334 個種,另只發現無性世代(春孢子或夏孢子)之種類有109 種,也包含了小麥稈銹菌[4]。


參考文獻:


[1]Visser, Botma; Meyer, Marcel; Park, Robert F.; Gilligan, Christopher A.; Burgin, Laura E.; Hort, Matthew C.; Hodson, David P.; Pretorius, Zacharias A. (2019). Microsatellite Analysis and Urediniospore Dispersal Simulations Support the Movement of Puccinia graminis f. sp. tritici from Southern Africa to Australia. Phytopathology. 109 (1). American Phytopathological Society: 133–144. doi:10.1094/phyto-04-18-0110-r


[2]Emily Monosson。2024/4。枯萎病:大滅絕時代我們如何與真菌共存。中國科學技術出版社。ISBN 9787523604335。p.62


[3]2024/6/6。農業知識入口網。科學家開發快速的基因篩選平台以增強農作物的抗病能力


[4]鍾文鑫。作物銹病之診斷鑑定


[5]2021/2/11. RelaxedOrange Reddit post


[6]2025/1/25讀者來函:小麥銹菌的有性生殖是在冬孢子階段。這時期是在小麥上,冬孢子發芽過程發生核融合(karyogamy)和減數分裂(meiosis),形成小生子(sporidia)。小生子感染小蘗,形成春子器和春孢子。這個階段屬無性繁殖的階段。

留言
avatar-img
留言分享你的想法!
❦ 莊小昕-avatar-img
2025/01/21
謝謝老師分享!看起來真的很像鐵鏽!
avatar-img
老葉報報
221會員
729內容數
主要介紹關於植物的新資訊,但是也會介紹一些其他的。 版主在大學教植物生理學,也教過生物化學。 如有推薦書籍需求,請e-mail:susanyeh816@gmail.com
老葉報報的其他內容
2025/04/29
提到歷史上的群眾狂熱,大家很難不去想到發生在十七世紀的「鬱金香熱」。當時不知道為何,鬱金香的球莖忽然身價百倍,大家瘋了似地搶購,但是除了少數真正的園藝愛好者之外,絕大部分的民眾都只是把它當作投資。 當時最熱門的,是這種有條紋的鬱金香;後來知道,這種鬱金香是被病毒感染。 但是,為何病毒感染會製造圖案?
Thumbnail
2025/04/29
提到歷史上的群眾狂熱,大家很難不去想到發生在十七世紀的「鬱金香熱」。當時不知道為何,鬱金香的球莖忽然身價百倍,大家瘋了似地搶購,但是除了少數真正的園藝愛好者之外,絕大部分的民眾都只是把它當作投資。 當時最熱門的,是這種有條紋的鬱金香;後來知道,這種鬱金香是被病毒感染。 但是,為何病毒感染會製造圖案?
Thumbnail
2025/04/28
植物進行光合作用時,主要使用可見光。傳統上,科學家認為超過700奈米的長波光(也就是所謂的「紅外光」)能量太低,無法推動植物光合作用中的關鍵氧化還原反應。因此,「700奈米」被視為光合作用的紅色極限(red limit)。 不過,最近科學家們在藍綠菌中找到了突破點!
Thumbnail
2025/04/28
植物進行光合作用時,主要使用可見光。傳統上,科學家認為超過700奈米的長波光(也就是所謂的「紅外光」)能量太低,無法推動植物光合作用中的關鍵氧化還原反應。因此,「700奈米」被視為光合作用的紅色極限(red limit)。 不過,最近科學家們在藍綠菌中找到了突破點!
Thumbnail
2025/04/27
臺灣的茶產量與種植面積,近年來的狀況就是越來越少啊,不只是產量,種植面積也是。不過,如果有在關心的朋友就會知道,因為種茶本來就是勞力活,採茶更是辛苦。 不過,我在整理這些資料的時候,卻遇到了一點不知道該如何形容的事情...
Thumbnail
2025/04/27
臺灣的茶產量與種植面積,近年來的狀況就是越來越少啊,不只是產量,種植面積也是。不過,如果有在關心的朋友就會知道,因為種茶本來就是勞力活,採茶更是辛苦。 不過,我在整理這些資料的時候,卻遇到了一點不知道該如何形容的事情...
Thumbnail
看更多
你可能也想看
Thumbnail
每年4月、5月都是最多稅要繳的月份,當然大部份的人都是有機會繳到「綜合所得稅」,只是相當相當多人還不知道,原來繳給政府的稅!可以透過一些有活動的銀行信用卡或電子支付來繳,從繳費中賺一點點小確幸!就是賺個1%~2%大家也是很開心的,因為你們把沒回饋變成有回饋,就是用卡的最高境界 所得稅線上申報
Thumbnail
每年4月、5月都是最多稅要繳的月份,當然大部份的人都是有機會繳到「綜合所得稅」,只是相當相當多人還不知道,原來繳給政府的稅!可以透過一些有活動的銀行信用卡或電子支付來繳,從繳費中賺一點點小確幸!就是賺個1%~2%大家也是很開心的,因為你們把沒回饋變成有回饋,就是用卡的最高境界 所得稅線上申報
Thumbnail
全球科技產業的焦點,AKA 全村的希望 NVIDIA,於五月底正式發布了他們在今年 2025 第一季的財報 (輝達內部財務年度為 2026 Q1,實際日曆期間為今年二到四月),交出了打敗了市場預期的成績單。然而,在銷售持續高速成長的同時,川普政府加大對於中國的晶片管制......
Thumbnail
全球科技產業的焦點,AKA 全村的希望 NVIDIA,於五月底正式發布了他們在今年 2025 第一季的財報 (輝達內部財務年度為 2026 Q1,實際日曆期間為今年二到四月),交出了打敗了市場預期的成績單。然而,在銷售持續高速成長的同時,川普政府加大對於中國的晶片管制......
Thumbnail
白粉病(powdery mildew),是小麥的老冤家。由一種專門攻擊小麥的真菌引起,不只會讓葉片長滿白色粉末、影響光合作用,還會讓產量大幅下滑。更麻煩的是,這傢伙演化超快,很多抗病基因沒幾年就被破解了。 要如何培育出抗白粉病的小麥呢?最近中國的科學家,從陝西的地方品系中發現了答案!
Thumbnail
白粉病(powdery mildew),是小麥的老冤家。由一種專門攻擊小麥的真菌引起,不只會讓葉片長滿白色粉末、影響光合作用,還會讓產量大幅下滑。更麻煩的是,這傢伙演化超快,很多抗病基因沒幾年就被破解了。 要如何培育出抗白粉病的小麥呢?最近中國的科學家,從陝西的地方品系中發現了答案!
Thumbnail
喜歡植物又喜歡歷史的人,應該對發生在十九世紀中期的「愛爾蘭大飢荒」印象深刻。在當時,馬鈴薯得了晚疫病,造成農民沒有收穫,數以百萬的人民因此死亡,另外還有上百萬人流離全球。 過去的研究認為,晚疫菌源於墨西哥;不過最近的研究卻發現並不是這樣喔!
Thumbnail
喜歡植物又喜歡歷史的人,應該對發生在十九世紀中期的「愛爾蘭大飢荒」印象深刻。在當時,馬鈴薯得了晚疫病,造成農民沒有收穫,數以百萬的人民因此死亡,另外還有上百萬人流離全球。 過去的研究認為,晚疫菌源於墨西哥;不過最近的研究卻發現並不是這樣喔!
Thumbnail
小麥稈銹病(stem rust)不止麵包小麥會得,杜蘭小麥、大麥以及黑小麥也都會得喔! 它可造成整片麥田全毀,在歷史上也引發過多次饑荒! 這種疾病是由小麥桿銹菌(Puccinia graminis)引起,由於這是一種非常古老的疾病, 導致羅馬甚至還有「銹病神」喔!
Thumbnail
小麥稈銹病(stem rust)不止麵包小麥會得,杜蘭小麥、大麥以及黑小麥也都會得喔! 它可造成整片麥田全毀,在歷史上也引發過多次饑荒! 這種疾病是由小麥桿銹菌(Puccinia graminis)引起,由於這是一種非常古老的疾病, 導致羅馬甚至還有「銹病神」喔!
Thumbnail
這篇文章包含: 病菌、文字、科技隨之而來 歐亞之於非洲與美洲 自中世紀晚期到現代的中國與肥沃月灣 結語:解釋歷史是讓人類意識到更多可能性 病菌、文字、科技隨農業而來 討論了環境對於農業的影響,讓我們把焦點放回侵略征服的近因上:病菌、文字、科技與中央統治。 農業是如何促成病菌的發展,來自兩個因素。 第
Thumbnail
這篇文章包含: 病菌、文字、科技隨之而來 歐亞之於非洲與美洲 自中世紀晚期到現代的中國與肥沃月灣 結語:解釋歷史是讓人類意識到更多可能性 病菌、文字、科技隨農業而來 討論了環境對於農業的影響,讓我們把焦點放回侵略征服的近因上:病菌、文字、科技與中央統治。 農業是如何促成病菌的發展,來自兩個因素。 第
Thumbnail
史麥舍先生在布魯諾(Bruno)擁有1000英畝(約400公頃)農地,1949年就開始開發自己的種子。當基改種子進入市場、大量在鄰近農地種植時,他對「孟山都」種子並沒有興趣。1997年,史麥舍發現在他邊界長了抗—「年年春」菜籽。後來發現1000英畝中有320英畝有「孟山都」基改種子的痕跡。
Thumbnail
史麥舍先生在布魯諾(Bruno)擁有1000英畝(約400公頃)農地,1949年就開始開發自己的種子。當基改種子進入市場、大量在鄰近農地種植時,他對「孟山都」種子並沒有興趣。1997年,史麥舍發現在他邊界長了抗—「年年春」菜籽。後來發現1000英畝中有320英畝有「孟山都」基改種子的痕跡。
Thumbnail
你聽過「油症」或是「米糠油事件」嗎?如果換個名詞,講成「多氯聯苯(polychlorinated biphenyls, PCB)中毒事件」,相信大家就會有感覺,這應該是很嚴重的食品安全問題。
Thumbnail
你聽過「油症」或是「米糠油事件」嗎?如果換個名詞,講成「多氯聯苯(polychlorinated biphenyls, PCB)中毒事件」,相信大家就會有感覺,這應該是很嚴重的食品安全問題。
Thumbnail
   我在河岸遇到一群野化的蓖麻。它們是很早就存在的野生族群?還是1945年日本人戰敗後,從田園間逃逸出的族群?這種植物曾經見證過台灣參與二次世界大戰,這段島嶼上傷痛的歷史。
Thumbnail
   我在河岸遇到一群野化的蓖麻。它們是很早就存在的野生族群?還是1945年日本人戰敗後,從田園間逃逸出的族群?這種植物曾經見證過台灣參與二次世界大戰,這段島嶼上傷痛的歷史。
Thumbnail
豌豆為台灣冬季重要的蔬菜之一。但您見過野外的野碗豆嗎?這個家族成員有一位在台灣撐起了一片天,甚至可追溯至在新石器時代,您知道是誰嗎?而古人以為菜蔬,所說的大巢菜和小巢菜又有什麼不同?此外,伯夷叔齊推位讓國,與野豌豆又有什麼關係呢?甚至在荒年,戰亂年代,下至流民,上至皇帝,又是如何扮演成一味美食。
Thumbnail
豌豆為台灣冬季重要的蔬菜之一。但您見過野外的野碗豆嗎?這個家族成員有一位在台灣撐起了一片天,甚至可追溯至在新石器時代,您知道是誰嗎?而古人以為菜蔬,所說的大巢菜和小巢菜又有什麼不同?此外,伯夷叔齊推位讓國,與野豌豆又有什麼關係呢?甚至在荒年,戰亂年代,下至流民,上至皇帝,又是如何扮演成一味美食。
Thumbnail
其實這篇並沒有要講非洲豬瘟(別急著離開啊),標題之所以那樣寫,除了吸引點閱(很誠實),同時也想要表達食物從來就不只是食物:除非你吃的東西完全是自產自用,否則無論你是食物的生產者或消費者,幾乎無可避免地要和環境、經濟、政治等發生關係,這就是《盤中腐事》(Rotten)這部紀錄影集所傳達的重要概念。
Thumbnail
其實這篇並沒有要講非洲豬瘟(別急著離開啊),標題之所以那樣寫,除了吸引點閱(很誠實),同時也想要表達食物從來就不只是食物:除非你吃的東西完全是自產自用,否則無論你是食物的生產者或消費者,幾乎無可避免地要和環境、經濟、政治等發生關係,這就是《盤中腐事》(Rotten)這部紀錄影集所傳達的重要概念。
Thumbnail
   在台灣,大部分的人對大麥(barley,Hordeum vulgare)的印象大抵都是動物飼料,甚至沒聽過大麥的人可能也不少。但這種禾本科大麥屬的一年生植物,曾一度與小麥同是世界上栽種最廣泛的穀類作物:而且釀酒還是少不了它喔!
Thumbnail
   在台灣,大部分的人對大麥(barley,Hordeum vulgare)的印象大抵都是動物飼料,甚至沒聽過大麥的人可能也不少。但這種禾本科大麥屬的一年生植物,曾一度與小麥同是世界上栽種最廣泛的穀類作物:而且釀酒還是少不了它喔!
追蹤感興趣的內容從 Google News 追蹤更多 vocus 的最新精選內容追蹤 Google News