甘蔗優(yōu)良品系對黑穗病的抗性鑒定與評價

摘要 為明確自主選育的甘蔗優(yōu)良品系對黑穗病的抗性水平，采用浸漬接種法對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

中圖分類號：S 435.661 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16688/j.zwbh.2024132

甘蔗Saccharum， spp.hybrid是一種生長于熱帶、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%。我國作為世界三大蔗糖生產(chǎn)國之一，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，以及我國蔗區(qū)主栽品種單一化，甘蔗易感黑穗病，導(dǎo)致我國蔗區(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。我國于1932年在廣州首次報道了甘蔗黑穗病的發(fā)生，隨后該病逐步在我國各個蔗區(qū)蔓延。近年來，易感黑穗病品種‘柳城05136’和‘桂糖42號’，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，我國甘蔗育種家們開始關(guān)注黑穗病給甘蔗生產(chǎn)帶來的損失，逐步開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，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，評價了河八王SNBC₁品系對黑穗病的抗性水平，結(jié)果表明30個SNBC₁材料中未發(fā)病的材料占21.05%，達(dá)高抗的材料占39.47%，說明河八王SNBC1品系對黑穗病的抗性水平普遍較高。沈萬寬等采用浸漬接種法，對17個引進(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個品種抗性水平較高。霍秀娟等通過人工浸漬接種田間種植法，對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‘新臺糖25號’為中抗黑穗病的品種，‘新臺糖10號’和‘新臺糖16號’為中感黑穗病的品種，‘新臺糖22號’和‘桂糖11號’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價，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)；同時也可從中篩選抗黑穗病雜交材料，為進(jìn)一步開展抗病育種提供優(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。感病對照品種：‘新臺糖22號’‘臺糖134’（感小種2、抗小種1）、‘納印310’（感小種1、抗小種2），抗病對照品種：‘納印376’（高抗小種1和小種2）和‘中蔗1號’。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，取檢測合格的冬孢子按2g／L的濃度用無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）。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，設(shè)3個重復(fù)，行長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)黑穗病時開始調(diào)查，之后每間隔15 d調(diào)查1次，連續(xù)調(diào)查5個月。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)計總病株數(shù)和總株數(shù)，最后計算發(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標(biāo)準(zhǔn)

甘蔗黑穗病抗性分級參考國家“九五”攻關(guān)分級標(biāo)準(zhǔn)和闕友雄等1～9級分級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級，具體標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1.3數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用Excel 2010對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，采用SPSS20.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。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新植蔗對黑穗病的抗性評價

根據(jù)新植蔗抗性鑒定結(jié)果（表2）可知，感病對照品種‘新臺糖22號’‘臺糖134’和‘納印310’分別表現(xiàn)為中感、高抗、感病2；抗病對照品種‘納印376’和‘中蔗1號’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%;沒有表現(xiàn)高感的品系。

2.2宿根蔗對黑穗病的抗性評價

根據(jù)宿根蔗抗性鑒定結(jié)果（表2）可知，感病對照品種‘新臺糖22號’‘臺糖134’和‘納印310’分別表現(xiàn)為感病1、高抗、高感1；抗病對照品種‘納印376’和‘中蔗1號’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綜合抗性評價

根據(jù)相同甘蔗品系新植蔗與宿根蔗對黑穗病抗性水平對比（表2）可知，感病對照品種‘新臺糖22號’‘臺糖134’和‘納印310’宿根蔗發(fā)病率要高于新植蔗，‘新臺糖22號’和‘納印310’宿根蔗抗性級別要高于新植蔗，‘臺糖134’新宿抗性級別相同；抗病對照品種‘納印376’宿根蔗發(fā)病率和抗性級別均低于新植蔗，‘中蔗1號’新宿發(fā)病率均為0.00，抗性級別均為高抗。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個品系新宿發(fā)病率均為0.00。宿根抗性級別高于新植的品系有92份，占68.15%；宿根抗性級別低于新植的品系有21份，占15.56%；新宿抗性級別相同的品系有22份，占16.30%。

綜合同一品系新植蔗與宿根蔗對黑穗病抗性評價結(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價結(jié)果（表2）。感病對照品種‘新臺糖22號’‘臺糖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；抗病對照品種‘納印376’和‘中蔗1號’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，種植時間越長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)查過程中黑穗病株得到了及時拔除銷毀，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%，說明選育的優(yōu)良品系對黑穗病的整體抗性水平不高，這一結(jié)果與沈萬寬等的研究結(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、冬孢子來源等諸多因素的影響，因此需要設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)對照。本試驗(yàn)共設(shè)置5個對照品種，感病對照品種‘新臺糖22號’表現(xiàn)感病，抗病對照品種‘中蔗1號’表現(xiàn)高抗，這與‘新臺糖22號’和‘中蔗1號’在田間自然抗性水平相一致。另外3個對照品種‘臺糖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)果與倉曉燕等、沈萬寬等、胡鑫等和陳雙等的研究結(jié)果一致，由此推測廣西崇左蔗區(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，我國各大蔗區(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)者鑒定出我國蔗區(qū)出現(xiàn)新的黑穗病菌生理小種類型。這主要是由于甘蔗黑穗病菌生理小種的鑒定主要通過鑒別寄主的方法，目前主要采用我國臺灣的鑒別寄主，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，明確我國蔗區(qū)存在的甘蔗黑穗病菌生理小種類型、優(yōu)勢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。