引進國外甘蔗種質資源檢疫及田間抗病和農藝性狀觀察

韋金菊　李海碧　周會　桂意云　祝 開　宋修鵬　周珊　經艷　李楊瑞　劉昔輝

關鍵詞：甘蔗；種質資源；隔離檢疫；病害；分子檢測；農藝性狀

中圖分類號：S566.1 文獻標識碼：A

廣西是我國主要的糖料蔗生產基地，2021 年甘蔗種植面積約77.48 萬hm2，蔗糖產量約占我國食糖總產量的90%[1-3]。廣西目前的主栽品種為‘桂糖42 號和‘桂柳05136，均易感黑穗病，加上多年連作，導致黑穗病發(fā)病率居高不下[1]，急需選育和推廣抗病性強、高糖、高產的優(yōu)良甘蔗品種。選育糖分、產量、抗逆性、宿根性和適應性等表現(xiàn)更優(yōu)的甘蔗新品種是我國甘蔗育種努力的目標，然而常規(guī)雜交育種要獲得突破，引進和利用國外豐富的甘蔗親本資源極為重要。近40 a來，廣西在甘蔗種質資源引進及利用方面取得較大成績，利用引進的甘蔗品種‘新臺糖22 號等作為親本育成的‘桂糖42 號‘桂柳05136等優(yōu)良甘蔗品種為我國蔗糖業(yè)做出了巨大貢獻[4]。

檢驗檢疫是甘蔗引種的重要環(huán)節(jié)，主要是進行檢疫性有害生物監(jiān)測，特別是針對我國尚未發(fā)生的病蟲害，避免隨種莖引入而傳播和蔓延。在甘蔗種植史中，曾有因引種帶來新病害爆發(fā)而造成當地甘蔗產業(yè)重大損失的先例，比如美國夏威夷引種帶來的浮塵子危害，中國臺灣引種帶入的甘蔗霜霉病危害[5]。由國家質檢總局、農業(yè)農村部發(fā)布并實施的《中華人民共和國進境植物檢疫性有害生物名錄》更新至2021 年，進境檢疫性有害生物446 種，其中與甘蔗相關的檢疫性有害生物種類對外有45 種，對內有4 種，因此我國甘蔗檢疫性有害生物種類共49 種，包括甘蔗檢疫性害蟲12 種、檢疫性病害19 種和甘蔗檢疫性雜草18種[6]。

中國農業(yè)科學院甘蔗研究中心與法國農業(yè)國際合作研究發(fā)展中心（International Center forCooperation in Agronomic Research for Development，CIRAD）建立了多年的交流合作關系，在農業(yè)農村部、廣西農業(yè)農村廳、廣西植保總站和邕州海關等部門的審批和監(jiān)測下，廣西農業(yè)科學院甘蔗研究所通過CIRAD 下屬負責不同國家甘蔗種質資源引進、提供和檢疫的機構Visacane 引進了多批次甘蔗種質材料。為了解引進的國外甘蔗種質的檢疫情況及在廣西生態(tài)環(huán)境條件下的大田農藝性狀表現(xiàn)，本研究對41 份引進國外甘蔗種質材料進行檢疫性病害白條病與斐濟病PCR 檢測，以及黑穗病、黃葉病、銹病等病害的大田自然發(fā)病情況調查，并結合農藝性狀進行綜合評價，為引進國外甘蔗種質的利用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料

2015—2017 年，廣西農業(yè)科學院甘蔗研究所通過Visacane 引進3 個批次合計48 份不同國家的甘蔗種質（表1）。引進的國外種質在引種檢疫溫室進行隔離種植檢疫，其中 2016 年引進的FR92-394 和FR90-881 種植后不發(fā)芽并于2017 年再申請補發(fā)；CPCL99-4455、FG08-533、FG09-060、FG09-314 和FR90-881 5 份甘蔗種質種植后不發(fā)芽，后續(xù)未申請補發(fā)。

1.2 方法

1.2.1 隔離檢疫監(jiān)測 對引進甘蔗種質在檢疫隔離室進行隔離種植監(jiān)測，監(jiān)測時間為2 個生長周期或者2 a，隔離種植檢疫期間接受海關及廣西區(qū)植保總站的監(jiān)督檢查。具體的檢疫程序主要為：郵寄進境的包裹需存放于檢疫室內的預處理室，在海關監(jiān)管部門的監(jiān)督下開箱檢驗，檢查蔗莖及包裝是否攜帶檢疫性有害生物，包裝材料等進境廢棄物需在檢疫室焚燒爐內焚燒。外觀檢查合格的蔗莖進行隔離種植前脫菌處理：（52±0.5）℃熱水浸泡30 min，撈出，待冷卻至常溫后，再用50%多菌靈可濕性粉劑浸泡5 min，最后按不同批次或不同引進國家在玻璃檢疫溫室內進行隔離種植。

生長隔離周期內需定期進行監(jiān)測觀察，發(fā)現(xiàn)病蟲害及時鑒定，在第一個生長周期第4～6 個月時進行檢疫性病害斐濟病的RT-PCR 檢測，第10～12個月進行白條病分子檢測，其他檢疫性病蟲害采取定期觀察的方式，對甘蔗生長全過程進行監(jiān)測。

第一個生長周期結束后，把蔗莖砍成單芽節(jié)，經流動水浸泡24 h，再置于（52±0.5）℃熱水浸泡30 min，然后進行第二個生長周期的新植和宿根隔離種植檢疫，與第一個生長周期方法相同再次對引進甘蔗進行斐濟病和白條病分子檢測[7]。

1.2.2 甘蔗斐濟病和白條病分子檢測本研究主要對檢疫性病害斐濟病和白條病進行分子檢測，斐濟病RT-PCR 分子檢測主要參照盧文潔等[8]和韋金菊等[9]的方法，檢測引物使用FDV7F 和FDV7R，目的片段大小約為450 bp。白條病PCR檢測參照韋金菊等[10]的方法，PCR 擴增體系中采用2×Easy Taq PCR 反應預混液，檢測引物使用XaA1b2-f3 和 XaA1b2-r3，目的片段大小約為400 bp。

1.2.3 田間自然發(fā)病觀察 隔離周期滿后，將檢疫合格出圃的甘蔗種植在廣西農業(yè)科學院甘蔗研究所丁當試驗基地，每份甘蔗種質種植3 行，下種量10 芽/m，行長5 m，在苗期、伸長期和成熟期調查大田自然發(fā)病情況，主要調查病害為黑穗病、花葉病、黃葉病、銹病、梢腐病、赤腐病、輪斑病和褐斑病等常見病害。大田病害發(fā)生程度參照文獻[11-12]的評價劃分方法，對等級表示數值及分級定義稍有改動，葉部病害分級按綠葉病斑總面積占綠葉總面積來確定輕重，黑穗病分級按發(fā)病率來劃分，以1、3、5、7、9 級5 個等級進行記錄，其中1 級為病害無或輕，病害嚴重度依次增加，9 級最嚴重，分級見表2。

1.2.4 田間農藝性狀觀察 在觀察大田自然發(fā)病的同時，以‘桂糖42 號和‘ROC22為對照品種進行大田適應性觀察，在甘蔗工藝成熟期進行株高、莖徑、錘度、有效莖數和產量等農藝性狀進行等級評價。根據文獻[11]的評價劃分方法，對等級表示數值及分級定義稍有改動，每個指標分為1、3、5、7、9 級5 個等級，各指標分級情況見表2。

2 結果與分析

2.1 甘蔗種質隔離檢疫監(jiān)測

42 份甘蔗種質在引種檢疫溫室隔離種植2 個生長周期，種質DB70-121 在第二個生長周期時全部感染黑穗病，上報相關部門后銷毀，其余41份甘蔗種質經過2 個生長周期（2 a 新植1 a 宿根）的隔離觀察，未發(fā)現(xiàn)檢疫性有害生物。

2.2 甘蔗種質斐濟病和白條病檢測

對 41 份甘蔗種質材料進行斐濟病RT-PCR 檢測和白條病PCR 檢測，斐濟病和白條病分子檢測均為陰性，表明這些種質未受斐濟病和白條病檢疫性病害的病原侵染。

2.3 甘蔗種質田間自然發(fā)病調查

將檢疫合格出圃的41 份甘蔗種質資源進行大田種植，對赤條病、花葉病、黃葉病、黑穗病、銹病、輪斑病、褐斑病、赤腐病、黃點病和梢腐病等病害進行田間自然發(fā)病觀察。結果表明，供試的41 份引進種質均感染了一種或多種上述病害（表3）。對甘蔗產量和糖分影響比較大的病害為白條病、黑穗病和梢腐病，因此本研究重點關注這3 種病害的發(fā)生。發(fā)現(xiàn)BBZ86-170、BR08-004、FG04-333 和FG09-124 這4 份種質黑穗病發(fā)生嚴重；B03-572、BJ99-32、FG07-338、FG09-380 和FR90-881 等5 份種質的梢腐病發(fā)病等級為7～9，發(fā)病比較嚴重，特別是FG07-338 每年均發(fā)生最為嚴重等級的梢腐病，癥狀為蔗梢枯死的“死頭”狀，產量幾乎無收。綜合抗病表現(xiàn)較好的種質有9 份：B03-224、B03-876、FG08-057、FG08-757、FG09-128、FG09-331、FG09-367、FG09-538 和FR89-746，這些種質可作為抗病親本用于抗病雜交育種。

2.4 甘蔗種質資源農藝性狀評價

對 41 份引進甘蔗種質進行大田農藝性狀觀察（表4），結果表明：錘度評價為1 等級種質有8 份，包括B03-224、BBZ88-343、BJ99-32、BR08-004、CP04-1844、CP05-1526、FG06-691和FG09-367，可作為高糖親本用于甘蔗雜交育種； 產量評價為1 等級種質有5 份， 包括BZ93-855、CP00-1446、FG09-124、FG09-346 和FR90-881，可作為高產親本用于甘蔗雜交育種；整體評價1～3 等級種質有11 份，包括B03-224、BBZ93-855、BJ99-106、CP00-1446、CP05-1526、FG04-333、FG06-691、FG07-338、FG09-124、FG09-128 和FG09-367，其綜合性狀較好，產量潛力較大，擬進入下一輪試驗繼續(xù)篩選；綜合農藝性狀及抗病性進行整體評價表現(xiàn)優(yōu)異種質有4份， 包括B03-224 、FG09-128 、FG09-367 和CP05-1526，建議進入品種比較試驗。所有種質已提交給甘蔗種質資源圃進行保育并繼續(xù)進行抗旱性、抗寒性等評價研究，以便進一步利用。

3 討論

3.1 規(guī)范甘蔗引種檢疫程序，降低引種風險

自 1992 年廣西農業(yè)科學院甘蔗研究所甘蔗引種檢疫隔離溫室開始使用以來，曾在甘蔗引種檢疫種植期間檢測出引進的甘蔗攜帶白條病、白葉病、斐濟病等檢疫性病害[5]，為了規(guī)范甘蔗引種隔離種植的檢疫程序，廣西甘蔗引種檢疫室參照澳大利亞、中國云南省農業(yè)科學院甘蔗研究所的甘蔗引種檢疫隔離種植程序[7]，制定了嚴格規(guī)范的廣西甘蔗引種檢疫規(guī)程，對進境甘蔗進行病蟲害監(jiān)測。監(jiān)督部門如海關、植保總站根據國際植蔗國甘蔗病蟲害的發(fā)生、流行傳播風險分析、預警和快速反應機制，加強了對境外甘蔗病蟲害的發(fā)生、流行情況的收集、跟蹤、分析和預測，建立國內外甘蔗病蟲害信息數據庫，并對口岸和檢疫單位實現(xiàn)資源共享，加大宣傳力度和專業(yè)檢疫人員培訓，逐步完善我國甘蔗進境甘蔗檢疫風險分析機制，建立健全的風險預警反應機制，以防止甘蔗重大外來有害生物進入我國。

3.2 引進優(yōu)良甘蔗種質，快速提升甘蔗品種改良

甘蔗優(yōu)良新品種的引進和培育，有利于提高育種效率，選育優(yōu)良品種，源源不斷給蔗糖業(yè)注入新生機。自廣西農業(yè)科學院甘蔗研究所建所育蔗近70 a 來，雖然自育桂糖系列品種達60 個，但只有少數甘蔗品種能成為主栽品種，主要原因是大多育成品種的綜合生產性能無法滿足生產需求。回顧廣西甘蔗引種的歷程，自1954 年引進的‘F134到‘新臺糖16 號‘新臺糖22 號在廣西蔗糖業(yè)中大放異彩，特別是引進‘新臺糖22號后成為廣西主栽品種長達20 多年，單年種植面積最大時占全國的80%以上[4]，目前仍占8%左右的面積[13]；其作為優(yōu)異雜交親本，通過雜交選育獲得一批性狀優(yōu)良的甘蔗后代，育成桂糖系列品種占所育品種的21.21%，如目前廣西主栽品種‘桂糖42 號和‘桂柳05136，特別是2006—2014 年廣西區(qū)試中，‘新臺糖22 號的雜交后代占比為41.86%[4]，為我國甘蔗產業(yè)做出了巨大的貢獻。引進優(yōu)良的甘蔗種質，極大地豐富了我國甘蔗種質資源和雜交育種親本。

3.3 加強引進國外甘蔗種質資源評價，有利于甘蔗雜交育種利用

廣西農業(yè)科學院甘蔗研究所通過引進甘蔗種質資源并用于雜交育種，育成桂糖系列品種中70%的品種親本屬于引進種質，桂糖系列品種及進入區(qū)試的桂糖品系親本中含有的引進種質血緣主要來自美國、印度及中國臺灣等甘蔗種質資源利用率及育成品種率高的國家及地區(qū)，這些國家和地區(qū)的甘蔗種質利用率大，因此在今后的引種區(qū)域方向上，可加大上述地方的引種力度[4]。尤其是加強對抗病性強的單抗源或多抗源種質，比如高抗黑穗病、白條病等種質的引進利用，可有效提高我國甘蔗的抗病育種水平，從最根本有效的途徑防止病害的大發(fā)生；隨著生產需求的變化，市場勞動力成本的提高，甘蔗育種在高糖、高產、抗病強、宿根長等傳統(tǒng)育種重要目標外，增加了適宜機械化的要求，因此抗倒伏、耐碾壓、宿根性強的適宜機械化種植和收獲的甘蔗種質亦成為引進種質的新關注點。引進甘蔗種質拓寬了我國甘蔗親本的遺傳基礎，加快甘蔗品種改良，對我國食糖供給安全、精準脫貧和鄉(xiāng)村振興發(fā)揮了重要作用。引進的甘蔗種質檢疫合格出圃后，進行大田試種，并對其在引種地區(qū)生態(tài)環(huán)境下的生長情況、糖分、產量等農藝性狀及抗病性、抗旱性、抗寒性等性狀進行評價，這是引進種質利用的基礎。目前各育種單位對甘蔗引進種質資源的評價如抗宿根矮化病[14]、抗黑穗病[15]、抗花葉病[16]、抗螟蟲性[17]、耐寒性[18]、宿根性[19]、雜交后代適應性[20]、遺傳多樣性分析[21-25]、工藝性狀演進趨勢分析[26]，及不同的評價方法如農藝性狀快速分級評價方法[11]、投影尋蹤分類評價法[27]、蒙特卡洛法評價法[28]、DTOPSIS 評價法[29]都進行了研究，極大提高了引進甘蔗種質資源利用的目的性和育種的指導性。

4 結論

2015—2017 年從Visacane 引進甘蔗種質資源41 份，在甘蔗引種隔離檢疫室進行隔離檢疫種植2 個生長周期，并在檢疫合格出圃后種植在大田中，觀察在廣西蔗區(qū)的綜合農藝性狀表現(xiàn)，初步篩選出4 份優(yōu)良甘蔗種質B03-224、FG09-128、FG09-367 和CP05-1526，將進入下一輪品種比較試驗；并獲得一些特異性優(yōu)良種質材料，可在甘蔗雜交育種中試用。