甘蔗優(yōu)良品系對(duì)黑穗病的抗性鑒定與評(píng)價(jià)

摘要 為明確自主選育的甘蔗優(yōu)良品系對(duì)黑穗病的抗性水平，采用浸漬接種法對(duì)135份甘蔗優(yōu)良品系進(jìn)行黑穗病抗性鑒定。結(jié)果表明：135份甘蔗優(yōu)良品系中綜合抗性水平表現(xiàn)為高抗至中抗的品系有47份，占34.81%；中感至高感2的品系有88份，占65.19%。其中綜合抗性水平為高抗的甘蔗品系有8份，占5.93%；綜合抗性水平為抗病的甘蔗品系有26份，占19.26%；綜合抗性水平為中抗的甘蔗品系有13份，占9.63%；綜合抗性水平為中感的甘蔗品系有32份，占23.70%;綜合抗性水平為感病的甘蔗品系有50份，占37. 04%;綜合抗性水平為高感的甘蔗品系有6份，占4.44%。綜合抗性水平表現(xiàn)為高抗黑穗病的‘中蔗1613503’‘桂南蔗143001’‘桂南蔗142401’‘中蔗140802’‘中蔗151005’‘中蔗16183’‘中蔗144101’和‘中蔗15421’等8個(gè)品系，可作為高抗黑穗病品種加以示范推廣，也可以作為抗黑穗病親本進(jìn)一步雜交利用。

關(guān)鍵詞

甘蔗；優(yōu)良品系；黑穗病；抗性

中圖分類(lèi)號(hào)：S 435.661 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16688/j.zwbh.2024132

甘蔗Saccharum， spp.hybrid是一種生長(zhǎng)于熱帶、亞熱帶地區(qū)的C4作物，屬于禾本科單子葉植物，是世界上最重要的糖料作物和可再生綠色能源作物，其產(chǎn)糖量占世界食糖總量的80%，占我國(guó)食糖總量的90%，其生產(chǎn)的能源乙醇產(chǎn)量占世界乙醇總產(chǎn)量的26%。我國(guó)作為世界三大蔗糖生產(chǎn)國(guó)之一，甘蔗主產(chǎn)區(qū)位于氣候干旱、土壤貧瘠的廣西和云南地區(qū)，由于干旱貧瘠的生態(tài)條件有利于甘蔗黑穗病冬孢子的傳播，以及我國(guó)蔗區(qū)主栽品種單一化，甘蔗易感黑穗病，導(dǎo)致我國(guó)蔗區(qū)甘蔗黑穗病的發(fā)生逐年加重。

甘蔗黑穗病（sugarcane smut disease）是由甘蔗鞭黑粉菌Sporisorium scitamineum侵染蔗芽而引起的一種真菌性病害。該病害最早于1877年在南非納塔爾首次被發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)一百多年的傳播，已發(fā)展成為甘蔗生產(chǎn)上的主要病害。我國(guó)于1932年在廣州首次報(bào)道了甘蔗黑穗病的發(fā)生，隨后該病逐步在我國(guó)各個(gè)蔗區(qū)蔓延。近年來(lái)，易感黑穗病品種‘柳城05136’和‘桂糖42號(hào)’，由于其綜合性狀表現(xiàn)優(yōu)異，得到蔗農(nóng)和糖廠的認(rèn)可，先后發(fā)展成為廣西的主栽品種；加上種植品種單一，多年連作，病原菌不斷積累，導(dǎo)致廣西蔗區(qū)黑穗病流行與暴發(fā)，造成甘蔗減產(chǎn)10%～30%，發(fā)病嚴(yán)重的地塊減產(chǎn)達(dá)到50%～70%，對(duì)廣西甘蔗生產(chǎn)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，已嚴(yán)重危害到了廣西蔗糖產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，科學(xué)、有效地防控甘蔗黑穗病是廣西蔗糖產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的首要任務(wù)。

20世紀(jì)80年代后期，我國(guó)甘蔗育種家們開(kāi)始關(guān)注黑穗病給甘蔗生產(chǎn)帶來(lái)的損失，逐步開(kāi)展抗黑穗病甘蔗育種工作，并先后選育出了‘粵糖85-177’‘粵糖83-271’和‘ROC10’等高抗黑穗病的甘蔗品種，較好地抑制了甘蔗黑穗病的暴發(fā)。可見(jiàn)，抗病育種是防治甘蔗黑穗病最有效、最經(jīng)濟(jì)的途徑，而黑穗病抗性鑒定已然成為甘蔗抗病育種的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。段維興等利用人工浸漬接種與自然感病相結(jié)合的方法，評(píng)價(jià)了河八王SNBC₁品系對(duì)黑穗病的抗性水平，結(jié)果表明30個(gè)SNBC₁材料中未發(fā)病的材料占21.05%，達(dá)高抗的材料占39.47%，說(shuō)明河八王SNBC1品系對(duì)黑穗病的抗性水平普遍較高。沈萬(wàn)寬等采用浸漬接種法，對(duì)17個(gè)引進(jìn)品種進(jìn)行一新一宿黑穗病抗性鑒定，鑒定結(jié)果表明‘Q200B’‘Q124’‘Q171’‘Q190’‘Q138’‘Q208’‘Q151’‘Q96’8個(gè)品種抗性水平較高。霍秀娟等通過(guò)人工浸漬接種田間種植法，對(duì)廣西甘蔗主栽品種進(jìn)行黑穗病抗性鑒定，鑒定結(jié)果表明‘粵糖93／159’‘桂糖94／116’和‘新臺(tái)糖25號(hào)’為中抗黑穗病的品種，‘新臺(tái)糖10號(hào)’和‘新臺(tái)糖16號(hào)’為中感黑穗病的品種，‘新臺(tái)糖22號(hào)’和‘桂糖11號(hào)’為感病品種。

本研究以甘蔗黑粉菌混合冬孢子作為接種源，采用人工浸漬接種法，對(duì)廣西大學(xué)和廣西南亞熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所選育的優(yōu)良品系進(jìn)行黑穗病抗性鑒定與評(píng)價(jià)，旨在從中篩選抗黑穗病優(yōu)異品系，為抗黑穗病甘蔗品種選育及推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)；同時(shí)也可從中篩選抗黑穗病雜交材料，為進(jìn)一步開(kāi)展抗病育種提供優(yōu)良親本。

1材料與方法

1.1供試材料

供試材料為廣西大學(xué)和廣西南亞熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所培育的甘蔗優(yōu)良品系，共135份。感病對(duì)照品種：‘新臺(tái)糖22號(hào)’‘臺(tái)糖134’（感小種2、抗小種1）、‘納印310’（感小種1、抗小種2），抗病對(duì)照品種：‘納印376’（高抗小種1和小種2）和‘中蔗1號(hào)’。所有材料由廣西甘蔗生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和廣西南亞熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所甘蔗種質(zhì)資源圃提供。

1.2方法

1.2.1黑穗病菌冬孢子的采集與保存

于2021年6月從廣西崇左蔗區(qū)黑穗病高發(fā)蔗地采集新鮮黑穗病鞭，自然風(fēng)干后將黑穗病菌冬孢子從病鞭上刮下，去除雜質(zhì)，混合均勻后裝入封口袋中，于4℃冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2接種

接種前，檢測(cè)冬孢子萌發(fā)率，萌發(fā)率在90%以上達(dá)到接種試驗(yàn)要求。參照段維興等的接種方法，取檢測(cè)合格的冬孢子按2g／L的濃度用無(wú)菌水配制孢子懸浮液。將供試材料的健康蔗莖砍成雙芽段，每個(gè)材料60芽。將準(zhǔn)備好的蔗種置于孢子懸浮液中浸泡30 min，取出后于25～30℃下保濕催芽處理24 h后種植。

1.2.3種植管理

接種材料于2021年7月26日種植于廣西南亞熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗(yàn)基地內(nèi)（106°47′E，22°20′N(xiāo)）。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)3個(gè)重復(fù)，行長(zhǎng)2m，單行區(qū)，行距1.2m，每行種20芽。按要求擺好種后覆蓋薄土，并蓋薄膜，其余田間管理措施按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)水平進(jìn)行。2022年3月10日砍收后留宿根，按宿根蔗管理措施進(jìn)行管理。

1.2.4調(diào)查記錄

新植蔗種植后至首次發(fā)現(xiàn)黑穗病時(shí)開(kāi)始調(diào)查，之后每間隔15 d調(diào)查1次，連續(xù)調(diào)查5個(gè)月。每次調(diào)查記錄發(fā)病株數(shù)，記錄完成后將病株連根拔除，避免重復(fù)記錄。調(diào)查結(jié)束后統(tǒng)計(jì)總病株數(shù)和總株數(shù)，最后計(jì)算發(fā)病株率。宿根蔗調(diào)查方法與新植蔗方法相同。

1.2.5甘蔗黑穗病抗性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

甘蔗黑穗病抗性分級(jí)參考國(guó)家“九五”攻關(guān)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和闕友雄等1～9級(jí)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)，具體標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

1.3數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用Excel 2010對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，采用SPSS20.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。用Duncan氏新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較分析。

2結(jié)果與分析

2.1新植蔗對(duì)黑穗病的抗性評(píng)價(jià)

根據(jù)新植蔗抗性鑒定結(jié)果（表2）可知，感病對(duì)照品種‘新臺(tái)糖22號(hào)’‘臺(tái)糖134’和‘納印310’分別表現(xiàn)為中感、高抗、感病2；抗病對(duì)照品種‘納印376’和‘中蔗1號(hào)’分別表現(xiàn)為中感、高抗。135份甘蔗優(yōu)良品系中，新植蔗抗性水平表現(xiàn)為高抗至中抗的品系有95份，占70.37%;中感至高感2的品系有40份，占29.63%。其中表現(xiàn)高抗的品系有40份，占29.63%;表現(xiàn)抗病的品系有41份，占30.37%;表現(xiàn)中抗的品系有14份，占10.37%;表現(xiàn)中感的品系有22份，占16.30%;表現(xiàn)感病的品系有18份，占13.33%;沒(méi)有表現(xiàn)高感的品系。

2.2宿根蔗對(duì)黑穗病的抗性評(píng)價(jià)

根據(jù)宿根蔗抗性鑒定結(jié)果（表2）可知，感病對(duì)照品種‘新臺(tái)糖22號(hào)’‘臺(tái)糖134’和‘納印310’分別表現(xiàn)為感病1、高抗、高感1；抗病對(duì)照品種‘納印376’和‘中蔗1號(hào)’分別表現(xiàn)為抗病2和高抗。135份甘蔗優(yōu)良品系中，宿根蔗抗性水平表現(xiàn)為高抗至中抗的品系有52份，占38.52%；中感至高感2的品系有83份，占61.48%。其中表現(xiàn)高抗的品系有13份，占9.63%；表現(xiàn)抗病的品系有28份，占20.74%;表現(xiàn)中抗的品系有11份，占8.15%；表現(xiàn)中感的品系有33份，占24.44%；表現(xiàn)感病的品系有44份，占32.59%;表現(xiàn)高感的品系有6份，占4.44%。

2.3綜合抗性評(píng)價(jià)

根據(jù)相同甘蔗品系新植蔗與宿根蔗對(duì)黑穗病抗性水平對(duì)比（表2）可知，感病對(duì)照品種‘新臺(tái)糖22號(hào)’‘臺(tái)糖134’和‘納印310’宿根蔗發(fā)病率要高于新植蔗，‘新臺(tái)糖22號(hào)’和‘納印310’宿根蔗抗性級(jí)別要高于新植蔗，‘臺(tái)糖134’新宿抗性級(jí)別相同；抗病對(duì)照品種‘納印376’宿根蔗發(fā)病率和抗性級(jí)別均低于新植蔗，‘中蔗1號(hào)’新宿發(fā)病率均為0.00，抗性級(jí)別均為高抗。135份甘蔗優(yōu)良品系中，宿根發(fā)病率高于新植和品系有115份，占85.19%；宿根發(fā)病率低于新植的品系有16份，占11.85%；新宿發(fā)病率相同的品系有4份，占2.96%，其中有3個(gè)品系新宿發(fā)病率均為0.00。宿根抗性級(jí)別高于新植的品系有92份，占68.15%；宿根抗性級(jí)別低于新植的品系有21份，占15.56%；新宿抗性級(jí)別相同的品系有22份，占16.30%。

綜合同一品系新植蔗與宿根蔗對(duì)黑穗病抗性評(píng)價(jià)結(jié)果，選取抗性水平較低的鑒定結(jié)果作為該品系的綜合抗性評(píng)價(jià)結(jié)果（表2）。感病對(duì)照品種‘新臺(tái)糖22號(hào)’‘臺(tái)糖134’和‘納印310’綜合抗性水平分別表現(xiàn)為感病1、高抗、高感1；抗病對(duì)照品種‘納印376’和‘中蔗1號(hào)’綜合抗性水平分別表現(xiàn)為中感、高抗。135份甘蔗優(yōu)良品系中，綜合抗性水平表現(xiàn)為高抗至中抗的品系有47份，占34.81%；中感至高感2的品系有88份，占65.19%。其中高抗的甘蔗品系有8份，占5.93%；綜合抗性水平為抗病的甘蔗品系有26份，占19.26%;綜合抗性水平為中抗的品系有13份，占9.63%；綜合抗性水平為中感的甘蔗品系有32份，占23.70%；綜合抗性水平為感病的甘蔗品系有50份，占37.04%；綜合抗性水平為高感的甘蔗品系有6份，占4.44%。

3結(jié)論與討論

本研究中發(fā)現(xiàn)，85.19%的參試品系宿根蔗發(fā)病株率要高于新植蔗，這與生產(chǎn)實(shí)踐中的結(jié)果相一致，主要是由于蔗田連作積累了豐富的黑穗病冬孢子，種植時(shí)間越長(zhǎng)越容易受到黑穗病病原菌的侵染。但也有11.85%參試品系宿根蔗發(fā)病率要低于新植蔗，這極有可能是調(diào)查過(guò)程中黑穗病株得到了及時(shí)拔除銷(xiāo)毀，減少了黑穗病冬孢子的傳播和積累，降低了宿根蔗遭受黑穗病病原菌侵染的幾率，所以宿根蔗黑穗病發(fā)病株率較低。這與沈萬(wàn)寬等和經(jīng)艷等的研究結(jié)果相一致。

135份參試品系中，綜合抗性水平表現(xiàn)為中抗以上的有47份，占34.81%，其中達(dá)到高抗水平的只有8份，占5.93%，說(shuō)明選育的優(yōu)良品系對(duì)黑穗病的整體抗性水平不高，這一結(jié)果與沈萬(wàn)寬等的研究結(jié)果一致。‘中蔗1613503’‘桂南蔗143001’‘桂南蔗142401’‘中蔗140802’‘中蔗151005’‘中蔗16183'中蔗144101’和‘中蔗15421-8個(gè)品系為高抗黑穗病品系，可繼續(xù)觀察蔗糖分、產(chǎn)量以及宿根性等其他性狀，明確其優(yōu)缺點(diǎn)，作為抗黑穗病親本進(jìn)一步雜交利用，若綜合性狀表現(xiàn)優(yōu)良的品系可考慮作為高抗黑穗病品種加以示范推廣。而‘中蔗162422’‘中蔗162026’‘桂南蔗178201’和‘桂南蔗142234’等27個(gè)品系綜合抗性水平表現(xiàn)抗病，可結(jié)合田間自然抗性水平，進(jìn)一步觀察其抗病性，選擇抗性較強(qiáng)的品系作為抗黑穗病品種或親本加以利用。

甘蔗黑穗病抗性鑒定試驗(yàn)結(jié)果受環(huán)境互作、冬孢子來(lái)源等諸多因素的影響，因此需要設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照。本試驗(yàn)共設(shè)置5個(gè)對(duì)照品種，感病對(duì)照品種‘新臺(tái)糖22號(hào)’表現(xiàn)感病，抗病對(duì)照品種‘中蔗1號(hào)’表現(xiàn)高抗，這與‘新臺(tái)糖22號(hào)’和‘中蔗1號(hào)’在田間自然抗性水平相一致。另外3個(gè)對(duì)照品種‘臺(tái)糖134’（感小種2、抗小種1）、‘納印310’（感小種1、抗小種2）和‘納印376’（高抗小種1和小種2）作為黑穗病病原菌生理小種鑒別寄主。‘臺(tái)糖134’抗性鑒定為高抗，這極有可能是由于接種源的混合冬孢子中小種2的含量較少，這與李毅杰等和段維興等[24]在廣西蔗區(qū)的研究結(jié)果相近。‘納印310’抗性鑒定為高感，說(shuō)明接種源的混合冬孢子中小種1含量較高。‘納印376’抗性鑒定為中感，該結(jié)果與倉(cāng)曉燕等、沈萬(wàn)寬等、胡鑫等和陳雙等的研究結(jié)果一致，由此推測(cè)廣西崇左蔗區(qū)存在新的生理小種或致病力變異的菌株，使得原抗病品種‘納印376’變?yōu)楦胁∑贩N。由此可見(jiàn)，我國(guó)各大蔗區(qū)已出現(xiàn)新的黑穗病生理小種是大部分專家學(xué)者普遍認(rèn)同的觀點(diǎn)，但目前尚未有專家學(xué)者鑒定出我國(guó)蔗區(qū)出現(xiàn)新的黑穗病菌生理小種類(lèi)型。這主要是由于甘蔗黑穗病菌生理小種的鑒定主要通過(guò)鑒別寄主的方法，目前主要采用我國(guó)臺(tái)灣的鑒別寄主，但該套鑒別寄主品種較老，已不能真實(shí)反映我國(guó)蔗區(qū)生理小種的分化情況。因此，探尋出一套適合當(dāng)前病害發(fā)展的甘蔗黑穗病鑒別寄主，明確我國(guó)蔗區(qū)存在的甘蔗黑穗病菌生理小種類(lèi)型、優(yōu)勢(shì)生理小種及其分布情況，是甘蔗抗黑穗病育種的重點(diǎn)工作。