問題與目標

在所有適合水稻種植的國家（圖1），受稻熱病(rice blast)危害嚴重，其屬真菌性病害，會危害植物地上部，大部分感染會出現灰色或白色中心菱形病斑（圖2）在水稻葉片或穗上，使穗上穀粒在充實前變白，造成水稻產量降低10%-80%，而稻熱病受許多環境因素影響，尤其會在雨季快速蔓延，如泰國的Khon Kaen農場為例，稻熱病發生於雨季期間（圖3）。

圖1 世界水稻稻熱病之分佈圖（紅色點表示有爆發稻熱病疫情的國家或地區）（圖片來源：參考文獻1）

圖2 水稻稻熱病葉片徵狀（A:菱形的病斑；B:水稻田罹病情形）（圖片來源：參考文獻1）

圖3 泰國Khon Kaen農場水稻生育過程與環境因素（濕度、溫度及降雨量）誘導稻熱病發生之關係（圖片來源：參考文獻2）

採取的改善作為

採用低能離子光束(low-energy ion beam)的物理誘變法，產生作物新的遺傳修飾。因低能離子光束可以降低進行誘變作物的損傷率和提高突變率，故其廣泛的利用於作物和微生物的突變，且具成本效益。

成效

在泰國，茉莉香米 (Thai jasmine rice-KDML 105) 為優質的香米品種，收穫時的平均株高為140公分，具有光敏感性，且對稻熱病不具抗性。為增加KDML 105對稻熱病的抗性，以KDML 105作為物理誘變的親本，利用低能離子光束進行處理（圖4），種子經光束處理後種植於土壤（圖5），分析其表現型與基因型的變化。

經篩選獲得抗稻熱病的水稻突變體 (blast resistant rice mutants) ，而後命名為HyKOS3-1品種。相較於原親本KDML 105，突變體HyKOS3-1品種具有抗稻熱病（圖6）的特性外，還有高產（圖7）、光週期不敏感 (photoperiod insensitivity) 與半矮性 (semi dwarfism) 等優點。

圖4 水稻種子經離子光束處理之過程。A:離子光束注入機；B:去稻殼水稻穀粒(Oryza sativa L. cv. KDML 105)；C:銅製樣品架（確保水稻胚朝向離子光束入射之方向）（圖片來源：參考文獻3）

圖5 種子經離子光束處理後土壤種植試驗（A:15天植株情況；B:種植30天後用於分析表現型與基因型）（圖片來源：參考文獻3）

圖6 水稻葉片經稻熱病菌接種的病癥比較（HyKOS3-1為具抗稻熱病的突變體；KDML 105為對照組且不具稻熱病抗性）（圖片來源：參考文獻3）

圖7 經低能光束誘變的品系 (HyKOS3-1) 與對照組(KDML 105)和高產品種 (Phitsanulok3) 產量比較（圖片來源：參考文獻3）

名詞解釋

氣候變遷風險評估:  使用有效的評估工具來了解氣候變遷對各個領域的中長期衝擊，並提出相對應的調適策略與行動，以減低氣候變遷帶來的風險。

案例類型：

   結構和物理性選項- 工程技術或是現有構造物的強化、綜合技術研發

   社會性選項- 社區災害知識的學習與交流、警戒資訊的研發與運用

   制度性選項- 經濟、政策與法律層面的制度建立 

參考文獻

1. Wang, X., S. Lee, J. Wang, J. Ma, T. Bianco and Y. Jia. 2014. Current Advances on Genetic Resistance to Rice Blast Disease. IntechOpen. Chapter 7. p.197-217.

2. Srichant, N., S. Chankaew, T. Monkham, P. Thammabenjapone, and J. Sanitchon. 2019. Development of Sakon Nakhon Rice Variety for Blast Resistance through Marker Assisted Backcross Breeding. Agronomy, 9(67), 1-13.

3. Mahadtanapuk, S., W. Teraarusiri, B. Phanchaisri, L.D. Yu, and S. Anuntalabhochai. 2013. Breeding for blast-disease-resistant and high-yield Thai jasmine rice (Oryza sativa L. cv. KDML 105) mutants using low-energy ion beams. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 307, 229–234.

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