甘蔗創(chuàng)新種質(zhì)后代對(duì)3種常見(jiàn)真菌性病害 的抗性鑒定評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)： S435.661 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1002-1302（2025）11-0111-07

甘蔗作為全球重要的糖料作物和生物質(zhì)能源作物，在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)中占據(jù)重要地位。近年來(lái)，隨著蔗糖產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，甘蔗栽培過(guò)程中面臨的病害問(wèn)題也日益嚴(yán)峻。甘蔗病害已成為降低甘蔗產(chǎn)量、阻礙糖分積累并威脅甘蔗產(chǎn)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。其中，黑穗病、梢腐病、褐條病是甘蔗生育期中3種主要的真菌性病害，在各甘蔗種植區(qū)普遍發(fā)生，對(duì)蔗糖產(chǎn)業(yè)造成了不同程度的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重影響甘蔗的生產(chǎn)效益和產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。

甘蔗黑穗病（Sugarcanesmutdisease）由甘蔗鞭黑粉菌（Sporisoriumscitamineum）侵染所致，有甘蔗“癌癥”之稱， Co419 、F134、ROC22等曾經(jīng)的當(dāng)家品種因高度感染黑穗病被新品種取代[1]；當(dāng)前的主栽品種桂糖42號(hào)（GT42）桂柳05136（LC05136）也不抗黑穗病[2-3]。甘蔗梢腐病（Sugarcane pokkahboengdisease，PBD）最早于1896年在爪哇地區(qū)的栽培品種POJ2878中被發(fā)現(xiàn)[4]。甘蔗梢腐病多發(fā)生于甘蔗梢部的幼嫩葉片，使葉片黃化、卷曲、畸形，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使植株出現(xiàn)枯萎腐爛，甚至整棵植株停止生長(zhǎng)[5]。甘蔗褐條病（Sugarcane brown stripedisease）于1924年首次在古巴發(fā)現(xiàn)[。近年來(lái)，在云南、廣西等甘蔗主產(chǎn)區(qū)，由于抗病性較差的品種被大面積推廣種植，疊加持續(xù)性陰雨天氣，導(dǎo)致甘蔗褐條病的發(fā)生面積和危害程度呈顯著上升態(tài)勢(shì)，甘蔗產(chǎn)量和糖分損失嚴(yán)重[1.7]。前人在黑穗病[3，8-13]梢腐病[14-19]、褐條病[20-21]的抗病性評(píng)價(jià)及抗病育種等方面進(jìn)行了較多研究，但研究對(duì)象主要集中在生產(chǎn)性品種，鑒定的病害也主要是針對(duì)1種病害，對(duì)甘蔗創(chuàng)新種質(zhì)或多病害的綜合評(píng)價(jià)較少。

優(yōu)異抗性種質(zhì)資源的發(fā)掘與利用是控制甘蔗病害、減少產(chǎn)量和糖分損失的有效途徑。筆者所在課題組前期利用斑茅割手密復(fù)合體、河八王與甘蔗優(yōu)異親本雜交創(chuàng)制了一批含廣西斑茅、廣西割手密、廣西河八王甘蔗近緣種/屬野生血緣的創(chuàng)新種質(zhì)，但缺乏系統(tǒng)性抗病鑒定數(shù)據(jù)，對(duì)主要流行性病害的抗性不明。本研究采用人工脅迫接種法，對(duì)近年來(lái)選育的50份斑茅割手密復(fù)合體后代及河八王后代創(chuàng)新種質(zhì)進(jìn)行3種真菌性病害（黑穗病、梢腐病、褐條病）的抗性評(píng)價(jià)，篩選出對(duì)不同病害表現(xiàn)高抗或多抗的優(yōu)良材料，以期為甘蔗抗病育種和品種改良提供材料基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料見(jiàn)表1，其中編號(hào)以AS開(kāi)頭的材料為斑茅割手密復(fù)合體后代（41份），以SN開(kāi)頭的材料為河八王后代（9份），黑穗病對(duì)照品種為F134、NCo310、NCo376、GT29[13，22-23]，梢腐病對(duì)照品種為ROC22、GT37[16]，褐條病對(duì)照品種為GT42、GT44^[21] 。試驗(yàn)在廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院廣西甘蔗種質(zhì)資源圃溫室大棚進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1甘蔗黑穗病接種鑒定供試的黑穗病菌冬孢子從廣西甘蔗主產(chǎn)區(qū)采集，室內(nèi)自然晾干后混合過(guò)篩，放在 4°C 冰箱保存?zhèn)溆谩?023年7月12日用流動(dòng)自來(lái)水將處理好的單芽種莖浸泡過(guò)夜，次日使用新制備的甘蔗黑穗病菌冬孢子懸浮液（濃度約為 5×10⁶ 個(gè) /mL ，孢子活力 ?90% ）進(jìn)行浸泡接種，持續(xù) 20min 。然后將蔗種放在溫室中保溫催芽。選取80個(gè)健康單芽進(jìn)行盆栽，每個(gè)材料2盆，每盆40個(gè)芽。依次記錄出苗總數(shù)、黑穗病鞭子始發(fā)期及發(fā)病株數(shù)，最終統(tǒng)計(jì)各參試材料的總發(fā)病株數(shù)，計(jì)算發(fā)病率，發(fā)病率 Σ=Σ 總發(fā)病株數(shù)/總株數(shù) ×100% 。

1.2.2甘蔗梢腐病接種鑒定供試梢腐病病原菌為廣西甘蔗區(qū)致病力較強(qiáng)的菌株Fusariumsacchari，由筆者所在甘蔗病害測(cè)定研究團(tuán)隊(duì)提供。參考Wang等的方法[16]，將病原菌接種于馬鈴薯葡萄糖（PDA）固體培養(yǎng)基上活化培養(yǎng)，隨后使用無(wú)菌牙簽或接種環(huán)挑取邊緣菌絲接種于滅菌好的PDA液體培養(yǎng)基中，置于恒溫培養(yǎng)箱振蕩培養(yǎng)。最后制備成濃度為 1×10⁶～1×10⁷ CFU/mL的孢子懸液進(jìn)行接種。供試甘蔗材料育苗后，選擇長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗移栽至18L 塑料桶中，每桶種植4株作為1個(gè)重復(fù)，設(shè)置3個(gè)重復(fù)，采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。待甘蔗生長(zhǎng)至5＼～6葉時(shí)期（2023年5月6日）進(jìn)行接種，使用滅菌接種針吸取 100μL 孢子懸液，在幼苗基部葉鞘0.5＼～1.0cm 處進(jìn)行注射接種，接種后保濕 24h ，以后每隔3d調(diào)查1次發(fā)病情況，直至發(fā)病穩(wěn)定為止。記錄病株數(shù)、病級(jí)，計(jì)算病情指數(shù) （5×N）]×100 。其中， n_i 代表所在級(jí)別樣本數(shù)； v_i 為發(fā)病級(jí)別；5表示最高級(jí)代表值； N 代表參試總體樣本。

1.2.3甘蔗褐條病接種鑒定供試褐條病菌為本甘蔗病害測(cè)定研究團(tuán)隊(duì)從具有典型褐條病癥狀的桂柳05136、新臺(tái)糖22號(hào)葉片中分離獲得的菌株[7]。取 PDA 培養(yǎng)基 68.2g ，燕麥培養(yǎng)基 _11.5g ，加適量蒸餾水溶解后，定容至 1 000mL ，經(jīng) 116^°C 、105kPa 高壓滅菌 20min ，待培養(yǎng)基冷卻至 60^°C 左右倒入培養(yǎng)皿。挑取少量褐條病菌菌絲接種于培養(yǎng)基表面，置于 28^°C 恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng) 10d 左右。培養(yǎng)完成后，用無(wú)菌水沖洗培養(yǎng)皿以收集褐條病菌分生孢子，并配置成濃度約為 1×10⁷ 個(gè) '_mL 的孢子懸浮液。在甘蔗生長(zhǎng)至5＼～6葉期時(shí)（2023年6月8日）進(jìn)行接種，每個(gè)材料接種2盆，每盆30株，接種后蓋上薄膜保濕 ^48h，30d 后進(jìn)行發(fā)病情況調(diào)查，通過(guò)目測(cè)法評(píng)估病斑面積占葉片總面積的比例。

1.3 抗性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

黑穗病抗性水平分類參考闕友雄等的分級(jí)方法[24]，并略有修改，將抗病1、抗病2統(tǒng)稱為抗病，感病1、感病2統(tǒng)稱為感病，高感1、高感2統(tǒng)稱為高感；梢腐病病情分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)參考王澤平等的劃分方法[14];褐條病病情分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)參考楊子林等的方法[25]（表2）。

1.4數(shù)據(jù)分析和處理

采用MicrosoftExcel2010進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與計(jì)算，DPS18.1數(shù)據(jù)處理軟件生成聚類圖，再用iTOL

2 結(jié)果與分析

2.1參試材料對(duì)黑穗病、梢腐病及褐條病的抗性鑒定及評(píng)價(jià)

鑒定結(jié)果（表3）表明，選育的50份甘蔗創(chuàng)新種質(zhì)黑穗病發(fā)病率在 0%～12.12% 之間，抗性水平在高抗和中感之間，其中 AS11-4-44AA.AS11-4-52 AS13-10等24個(gè)材料發(fā)病率最低，SN18-1043的發(fā)病率最高，對(duì)照品種F134、NCo310、NCo376、GT29的發(fā)病率分別為23. 53% 、18. 18% 、17. 11% 、2.78% ，表明選育的甘蔗創(chuàng)新種質(zhì)具有較強(qiáng)的抗黑穗病能力。梢腐病的病情指數(shù)在 0～46.67 之間，其中SN18-1052對(duì)梢腐病免疫，表現(xiàn)為高抗，AS19-3病情指數(shù)最高，表現(xiàn)為高感。褐條病抗性等級(jí)在1＼～6級(jí)均有分布，但僅有AS17-217-1褐條病發(fā)病等級(jí)為1，表現(xiàn)為高抗，AS11-2-29、AS13-10和AS13-40-6等14個(gè)材料發(fā)病等級(jí)為6級(jí)，表現(xiàn)為高感。

2.23種病害不同抗性水平種質(zhì)數(shù)量比較

對(duì)3種病害的不同抗性水平種質(zhì)數(shù)量進(jìn)行比較，由表4可知，黑穗病的鑒定結(jié)果中，高抗種質(zhì)的數(shù)量最多，達(dá)35份（占 70% ），其次是抗病種質(zhì)，有11份（占 22% ）；中抗種質(zhì)3份（占 6% ），中感種質(zhì)1份（占 2% ），無(wú)感病和高感材料。梢腐病的鑒定結(jié)果中，高抗種質(zhì)1份，抗病、中抗和中感種質(zhì)均為

12份，感病種質(zhì)7份，高感種質(zhì)6份，占比分別為2% .24% ） 24% 24% ！ 14% 和 12% 。褐條病的鑒定結(jié)果中，有1份種質(zhì)表現(xiàn)出高抗，占比最低 2% ），抗病和高感種質(zhì)均為14份，占比最高（各 28% ），中抗種質(zhì)7份，中感種質(zhì)3份，感病種質(zhì)11份，占比分別為 14%，6%，22% 。

綜上，通過(guò)對(duì)3種病害不同抗性水平數(shù)量和占比的分析可知，50份甘蔗創(chuàng)新種質(zhì)對(duì)黑穗病的抗性整體較高，對(duì)梢腐病和褐條病的抗性相對(duì)較差。

2.3 聚類分析

根據(jù)黑穗病發(fā)病率、梢腐病病情指數(shù)、褐條病發(fā)病級(jí)別3個(gè)指標(biāo)，以卡方距離、類平均法對(duì)參試種質(zhì)進(jìn)行聚類。由圖1可知，50份種質(zhì)可分為6個(gè)類群，其中第1類群有AS13-40-6、SN17-1510等12份種質(zhì)，該類群抗/高抗黑穗病，感/高感梢腐病、褐條病；第2類群有AS11-4-52、AS19-25等9份種質(zhì)，主要表現(xiàn)為高抗黑穗病，中抗梢腐病，中感至高感褐條病；第3類群有AS15-118、SN18 -108-2等16份種質(zhì)，該類群對(duì)3種病害都達(dá)到中抗或高抗水平，是抗性表現(xiàn)最好的類群；第4類群有AS15-203、SN18－1052等8份種質(zhì)，主要表現(xiàn)為抗/中抗黑穗病，中抗至高感褐條病;第5類群有AS77-2、AS77-7、AS19-7、AS19-22等4份種質(zhì)，主要表現(xiàn)為抗/中抗黑穗病和褐條病，中感/感梢腐病；第6類群高抗黑穗病，中抗褐條病及非常高感梢腐病，只有1份種質(zhì)AS19-3。

3討論與結(jié)論

優(yōu)異抗病種質(zhì)資源的創(chuàng)制與精準(zhǔn)評(píng)價(jià)是抗病育種工作的基礎(chǔ)，也能為解析抗病分子機(jī)制及開(kāi)發(fā)功能標(biāo)記提供理論支撐[26]。然而，田間抗性表現(xiàn)容易受氣候波動(dòng)、土壤微環(huán)境、栽培措施差異、病原菌種群動(dòng)態(tài)等多因素干擾，且評(píng)價(jià)周期較長(zhǎng)。因此，采用人工脅迫接種技術(shù)成為關(guān)鍵方法，不僅可以定向接種目標(biāo)病原菌，有效避免其他雜菌的干擾，還能在可控環(huán)境下加速病程發(fā)展，縮短評(píng)價(jià)周期，獲得更為準(zhǔn)確的鑒定結(jié)果。

甘蔗黑穗病抗性是美國(guó)、古巴、印度、巴西、澳大利亞、中國(guó)等世界甘蔗種植國(guó)品種選擇的主要目標(biāo)之一[9]。美國(guó)CP系列、中國(guó)臺(tái)灣的F系列和ROC系列品種（系）與中國(guó)大陸的崖城系列是我國(guó)重要的甘蔗育種親本資源，由于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)改變、病原菌致病型分化產(chǎn)生新的生理小種、品種抗性衰退等原因，目前這些重要親本資源的黑穗病抗性普遍不高，急需創(chuàng)制和挖掘優(yōu)異的抗黑穗病新親本。前期研究表明，廣西割手密1979GSM009農(nóng)藝性狀優(yōu)良，并高抗黑穗病[23]；利用甘蔗與廣西河八王雜交獲得的 F₁、BC₁ 也表現(xiàn)出較好的抗黑穗病能力[27-28]。本研究供試的斑茅割手密復(fù)合體后代和河八王后代分別含有廣西割手密1979GSM009和廣西河八王血緣，鑒定結(jié)果表明， 92% 的供試材料抗或高抗黑穗病，表明利用高抗黑穗病的甘蔗野生種質(zhì)可以改良甘蔗品種的抗黑穗病能力，今后可加強(qiáng)這些高抗黑穗病的創(chuàng)新種質(zhì)利用效率。

研究表明，甘蔗梢腐病是由多種鐮刀菌屬病原菌（Fusariumspp.）引起的，主要包括甘蔗鐮刀菌（F.sacchari）層出鐮刀菌（F.proliferatum）輪枝鐮刀菌（ F_? verticillioides）新知鐮刀菌（ F. andiyazi）尖孢鐮刀菌（ F. oxysporum）等[29-31]。在我國(guó)，引起梢腐病的主要病原菌為 F verticillioides（Gxl）F.proliferatum（ Gx2?p ），其中Gx1占主導(dǎo)地位，占101株分離菌株總數(shù)的 93% ，該病原菌主要在高溫、高濕的夏季侵染甘蔗，導(dǎo)致梢腐病發(fā)生，危害較為嚴(yán)重[2]。目前，甘蔗梢腐病的抗性鑒定主要采用人工接種方法，包括滴心接種法、噴霧接種法、剪葉接種法、注射接種法等，其中注射接種法、剪葉接種法對(duì)甘蔗梢腐病的接種效果尤為明顯[5]。基于此，本研究選擇優(yōu)勢(shì)菌株 F sacchari（Gx1）進(jìn)行人工注射接種，確保菌株和接種方式的針對(duì)性，進(jìn)而提高研究結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。有研究表明，甘蔗對(duì)稍腐病的抗性遺傳母本遺傳效應(yīng)可能占據(jù)主導(dǎo)地位，其抗病性狀通常呈現(xiàn)顯性遺傳特征，父本則多表現(xiàn)為隱性遺傳特性[15]。在本研究中，AS15－114（GT29 ×AS12-A6-3）、AS15-172（ YZ05-51×AS12- A6-3）、AS15-203（ LCO5-136×AS12-A6-3 人AS18-17（ GT42×ASl2-A6-3） 的抗性表現(xiàn)分別為中感、中感、抗病、中感，而其母本GT29、YZ05-51、LC05-136、GT42在田間自然條件下的抗病水平分別為中抗、抗病、中抗、高感[19]，這一結(jié)果表明，雜交后代對(duì)梢腐病的抗性與母本抗性并不完全一致，與前人研究結(jié)果存在一定差異。目前，甘蔗的稍腐病抗性是否與基因型或母本遺傳特性存在顯著關(guān)聯(lián)，尚未得到系統(tǒng)解析。為進(jìn)一步揭示其抗性機(jī)制，仍需通過(guò)大規(guī)模群體種質(zhì)資源的抗性表現(xiàn)及抗性遺傳率進(jìn)行評(píng)價(jià)和驗(yàn)證。

與黑穗病、梢腐病相比，前人在甘蔗褐條病的人工抗性評(píng)價(jià)方面研究較少。本研究發(fā)現(xiàn)，感病品種在人工接種褐條病2d后開(kāi)始出現(xiàn)感病癥狀，接種 10～15d 發(fā)病高峰期，接種 25～30d 發(fā)病趨于穩(wěn)定。因此，利用人工接種可在甘蔗生長(zhǎng)早期簡(jiǎn)單、快速地評(píng)價(jià)病害抗性，可操作性較強(qiáng)。王曉燕等對(duì)60個(gè)甘蔗新品種和31個(gè)云南、廣西蔗區(qū)主栽品種進(jìn)行褐條病抗性鑒定，結(jié)果表明，高抗、中抗分別有32、21份，分別占 53.33% （204號(hào) ，67.74% ；中感、高感分別有28、10份，分別占 46.67%，32.26%^[21] 。本研究中，高抗褐條病的種質(zhì)只有1份，占供試材料的2% ，中感至高感褐條病的種質(zhì)有28份，占供試材料的 56% ，表明選育的創(chuàng)新種質(zhì)對(duì)褐條病的抗性相對(duì)較差，建議今后加強(qiáng)甘蔗褐條病的選育，合理利用高抗褐條病的甘蔗親本和野生甘蔗資源。

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