柳州和來賓蔗區(qū)黑穗病的發(fā)生及甘蔗品種抗性表現(xiàn)

羅霆，段維興，唐仕云，黃有總，李毅杰，王澤平，林善海*

（1.廣西農業(yè)科學院甘蔗研究所/中國農業(yè)科學院甘蔗研究中心/農業(yè)部廣西甘蔗生物技術與遺傳改良重點實驗室，南寧530007；2.廣西大學農學院，南寧530005）

柳州和來賓蔗區(qū)黑穗病的發(fā)生及甘蔗品種抗性表現(xiàn)

羅霆1，段維興1，唐仕云1，黃有總2，李毅杰1，王澤平1，林善海1*

（1.廣西農業(yè)科學院甘蔗研究所/中國農業(yè)科學院甘蔗研究中心/農業(yè)部廣西甘蔗生物技術與遺傳改良重點實驗室，南寧530007；2.廣西大學農學院，南寧530005）

為明確廣西柳州和來賓蔗區(qū)甘蔗黑穗病的發(fā)生情況及品種抗性，2016年采用定點和隨機的方法，對廣西柳州市和來賓市6個縣級蔗區(qū)的9個主栽甘蔗品種黑穗病發(fā)生情況進行系統(tǒng)調查和抗性評價。結果表明，廣西柳州和來賓蔗區(qū)新植蔗發(fā)病率≤4.41%，宿根蔗發(fā)病率≤24.58%，宿根蔗感病較新植蔗嚴重。柳城05-136在柳州市柳江縣發(fā)生最嚴重，其次為柳州市融安縣的臺優(yōu)品種。綜合各個品種新植和宿根在不同蔗區(qū)的抗性表現(xiàn)，ROC16、桂糖40號、粵糖00-236和粵糖93-159表現(xiàn)為高抗，桂柳二號表現(xiàn)為抗，ROC22和桂糖21號表現(xiàn)為中抗，柳城05-136和臺優(yōu)表現(xiàn)為中感。聚類分析結果與田間綜合評價的抗性表現(xiàn)一致。不同甘蔗種植區(qū)域、不同品種及不同植期存在感抗黑穗病差異性。

甘蔗品種；黑穗??；區(qū)域性；聚類分析；抗性評價

黑穗病是甘蔗生產中為害最嚴重、經濟影響較大的真菌性病害之一，尤其是對宿根蔗以及感病品種的影響，宿根年限越長，發(fā)病越嚴重[1-3]。甘蔗黑穗病為系統(tǒng)性侵染性病害，只要有一株發(fā)病，其分蘗株均可發(fā)病，造成產量和糖分的嚴重損失。雖然科技工作者嘗試多種途徑和方法對該病進行防控，包括脫毒組培苗、化學防治、生物防治等[4-6]。但由于甘蔗黑穗病菌后垣孢子具有較強的抵御逆境功能以及在土壤中長期存活能力，因而不得不將目光轉向抗性品種的選育上[7-11]。

甘蔗黑穗病的發(fā)生流行與品種本身的抗性密切相關，大面積種植感病品種是該病害流行的重要原因[3]。廣西是我國最大的甘蔗產區(qū)，近年來隨著新的優(yōu)良品種的選育和國外種質資源的引進以及與云南、廣東等省份的種莖相互調運，為病原的傳播提供了有利條件，黑穗病發(fā)生有加重趨勢。甘蔗黑穗病最經濟有效的防治方法是采用抗病優(yōu)良品種。目前，我國非常重視甘蔗抗病育種，并制定了品種審定必須包含對病害抗性鑒定的環(huán)節(jié)，黑穗病是其中一個重要的抗性指標。除了引進的種質資源和正在選育的品種之外，適時對目前主要栽培的品種進行抗病性評價，有利于篩選優(yōu)良的抗病品種，在生產上對品種進行合理的布局，對甘蔗黑穗病的有效防控均具有重要的意義。

本研究針對廣西的柳州和來賓兩個主要蔗區(qū)的主栽品種新植和宿根甘蔗黑穗病進行系統(tǒng)調查，摸清當地黑穗病的發(fā)生情況，并對其田間抗性綜合評價，以期為甘蔗的品種布局及黑穗病的科學防控提供依據。

1 材料與方法

1.1 調查時間和地點

于2016年5月對柳州和來賓市6個縣（區(qū)）蔗區(qū)的黑穗病發(fā)生情況進行調查，每個市3個縣（區(qū)），每個縣（區(qū)）調查3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，具體調查地點及品種見表1。

1.2 調查內容與方法

調查柳州和來賓市6個縣（區(qū)）的甘蔗主栽品種新植蔗和宿根蔗。采用定點和隨機的方法，選取蔗苗長勢整齊均勻、能代表當地種植平均水平的甘蔗地塊進行隨機取樣調查，調查行數為3行，行長10 m，共3次重復。觀察甘蔗植株是否有黑鞭抽出，尾梢生長纖細的植株，掰開心葉，判別是否孕含黑穗。記錄調查的總株數和病株數。

1.3 抗性評價

根據田間黑穗病的發(fā)病株數計算出發(fā)病率，參照文獻[12]的標準按1～9級分級標準對品種的抗性進行劃分（見表2）。當同一個甘蔗品種在不同蔗區(qū)、新植和宿根的抗性等級不一致時，以抗性較差的等級代表該品種的抗性等級。

1.4 數據統(tǒng)計

綜合每個品種在不同蔗區(qū)的新植和宿根的發(fā)病情況，取發(fā)病率最高值作為該品種的抗性水平，采用DPS 7.05分析軟件的系統(tǒng)聚類分析法對調查甘蔗品種的抗性進行聚類分析（將數據進行標準化轉換，采用卡方距離和離差平方和的方法進行聚類）。

2 結果與分析

2.1 不同甘蔗品種黑穗病發(fā)生情況

調查結果（表3）表明，甘蔗品種分布具有區(qū)域性，柳州蔗區(qū)栽培面積最大的為柳城05-136，而來賓蔗區(qū)的主栽品種為ROC22。2016年廣西柳州和來賓蔗區(qū)甘蔗黑穗病發(fā)病率≤24.58%，其中新植蔗發(fā)病率≤4.41%，宿根蔗發(fā)病率≤24.58%。調查的9個品種中ROC16、桂糖40號、粵糖00-236和粵糖93159未發(fā)病，其余5個品種均有不同程度的發(fā)病表現(xiàn)。柳城05-136在柳州蔗區(qū)發(fā)病最嚴重，其次發(fā)病較為嚴重的為來賓蔗區(qū)的臺優(yōu)。除粵糖00-236和粵糖93-159新植蔗和宿根蔗均未發(fā)病外，其他品種在各蔗區(qū)均表現(xiàn)為宿根蔗較新植蔗嚴重。

2.2 甘蔗品種對黑穗病的抗性差異

綜合各個品種新植和宿根在不同蔗區(qū)的抗性評價表現(xiàn)。結果顯示，ROC16、桂糖40號、粵糖00-236和粵糖93-159表現(xiàn)為高抗，桂柳二號表現(xiàn)為抗，ROC22和桂糖21號表現(xiàn)為中抗，柳城05-136和臺優(yōu)表現(xiàn)為中感（表4）。采用各個品種新植和宿根在不同蔗區(qū)發(fā)病率最高值進行聚類分析（圖1），結果與綜合評價的抗性表現(xiàn)一致。當閾值為0.49時，調查的9個品種分為3類：第I類包括柳城05-136、臺優(yōu)、ROC22和桂糖21號，表現(xiàn)為發(fā)病率最高、抗性最差，抗性水平包括中感和中抗；第II類只有桂柳二號1個品種，表現(xiàn)為抗；第III類包括ROC16、桂糖40號、粵糖00-236和粵糖93-159，4個品種中此次調查中均未發(fā)現(xiàn)感染黑穗病，表現(xiàn)為高抗。當閾值為0.98時，調查的9個品種分為2類：第I類包括柳城05-136、臺優(yōu)、ROC22、桂糖21號和桂柳二號，抗性包含中感、中抗和抗3個水平；第II類包括ROC16、桂糖40號、粵糖00-236和粵糖93-159，均為高抗水平。

表3 柳州和來賓甘蔗主栽品種黑穗病田間發(fā)生情況

表4 柳州和來賓甘蔗主栽品種黑穗病田間抗性

圖1 根據黑穗病發(fā)病率的甘蔗品種聚類分析

2.3 不同區(qū)域甘蔗黑穗病發(fā)生情況

根據不同蔗區(qū)甘蔗黑穗病發(fā)病率平均值來看，調查的6個不同縣區(qū)的發(fā)病率差異較為顯著，其中柳江蔗區(qū)的黑穗病最為嚴重，平均發(fā)病率4.16%高于其它縣區(qū)平均值，武宣蔗區(qū)發(fā)生最輕，平均發(fā)病率為1.68%（圖2A）。綜合兩大蔗區(qū)點黑穗病發(fā)病情況，總體發(fā)病率差異不明顯，柳州和來賓蔗區(qū)發(fā)病率分別為2.76%和2.58%（圖2B）。

圖2 甘蔗黑穗病在不同蔗區(qū)的發(fā)生情況

3 小結與討論

大面積種植感病品種、品種單一化以及宿根蔗種植年限的逐漸延長是黑穗病普遍發(fā)生的主要原因。目前在柳州蔗區(qū)，ROC22仍然占據有50%左右的種植面積，其次為臺優(yōu)，約占16%。而在來賓蔗區(qū)，ROC22占86%左右[13]。ROC22為大陸從臺灣引進的品種，目前已有10多年，在廣西種植面積仍占68%，部分市、縣達到90%以上。但長期推廣種植，種性退化問題已非常突出，尤其表現(xiàn)在對黑穗病的感病性[2]。因此，加快甘蔗種質資源的引進創(chuàng)新，利用現(xiàn)代生物技術手段，結合常規(guī)育種技術，選育和引進高產高糖、抗逆性強、農藝性狀好的優(yōu)良新品種是解決甘蔗黑穗病瓶頸問題的關鍵。

本研究發(fā)現(xiàn)，柳城05-136較ROC22易感黑穗病，ROC22表現(xiàn)為中抗水平，發(fā)病情況與多年情況相比有差異。在柳州蔗區(qū)，柳城05-136為僅次于ROC22推廣面積較大的一個品種，其母本為ROC22，除了傳承了ROC22的許多優(yōu)點之外，很可能也遺傳了黑穗病的感病性。從甘蔗種植區(qū)域來看，不同縣區(qū)甘蔗黑穗病的發(fā)生差異較大，造成差異的原因可能是品種的布局、種植年限以及環(huán)境的影響等。黑穗病的發(fā)病率是甘蔗品種、病源和環(huán)境三者相互作用的結果，不同年份環(huán)境因素有差異，因此發(fā)病情況也會不同[8]。本研究中，柳城05-136對黑穗病的抗性在不同蔗區(qū)也存在較大的差異，在柳江蔗區(qū)的發(fā)病情況要比柳城、融安和武宣蔗區(qū)的高。目前，對黑穗病的抗性鑒定尚未有一個成熟穩(wěn)定的操作規(guī)程，即使是在人工接種，條件一致的情況下，也可能得到不一致的抗性水平[14]。因此，有關甘蔗黑穗病的準確抗性評價仍需要綜合多年多點的鑒定。

[1]李毅杰，高軼靜，李翔，等.美國引進甘蔗品種對黑穗病的抗性鑒定與初步評價[J].熱帶作物學報，2016，37（12）：2398-3403.

[2]韋昌聯(lián).廣西蔗區(qū)新臺糖22號種性退化現(xiàn)狀分析及對策措施[J].南方農業(yè)學報，2012，43（12）：2113-2117.

[3]Akalach M,Touil B.Occurrence and spread of sugarcane smut caused by Ustilago scitaminea in Morocco[J].Plant Disease,1996, 80(12):1363-1366.

[4]Lal R J,Sinha O K,Bhatnagar S,et al.Biological control of sugarcane smut(Sporisorium scitamineum)through botanicals and Trichoderma viride[J].Sugar Tech,2009,11(4):381-386.

[5]Santiago R,Armas R,Blanch M,et al.In vitro effects of caffeic acid upon growth of the fungi Sporisorium scitamineum[J].Journal of Plant Interactions,2010,5(3):233-240.

[6]Wada A C.Control of sugarcane smut disease in Nigeria with fungicides[J].Crop Protection,2003,22(1):45-49.

[7]夏紅明，黃應昆，陸鑫，等.甘蔗新品種（系）及引進品種抗黑穗病鑒定研究[J].中國糖料，2015，37（6）：24-25，27.

[8]高軼靜，張革民，張榮華，等.甘蔗優(yōu)良新品種（系）的黑穗病抗性鑒定[J].中國糖料，2013，35（2）：25-26，29.

[9]許莉萍，林彥銓，傅華英.甘蔗抗黑穗病性評價及品種的抗性鑒定[J].福建農業(yè)大學學報，2000，29（3）：292-295.

[10]Fereol L.Inoculation of in vitro cultivated sugarcane with smut(Ustilago scitaminea)[J].Canada Journal of Botany,1984,62(10): 2043-2046.

[11]Singh N,Somai B M,Pillay D.In vitro screening of sugarcane to evaluate smut susceptibility[J].Plant Cell,Tissue and Organ Culture, 2005,80(3):259-266.

[12]闕友雄，許莉萍，林劍偉.甘蔗品種黑穗病抗性評價體系的建立[J].植物遺傳資源學報，2006，7（1）：18-23.

[13]鄧宇馳，張榮華，李翔，等.2014年柳州、來賓蔗區(qū)糖料蔗生產情況調研報告[J].中國糖料，2015，37（2）：58-61.

[14]霍秀娟，李朝生，陸榮生.廣西部分甘蔗品種對黑穗病的抗性鑒定[J].中國糖料，2013，35（4）：29-31.

Occurrence and Varieties Resistance Performance of Sugarcane Smut Disease in Liuzhou and Laibin Cities

LUO Ting1,DUAN Wei-xing1,TNAG Shi-yun1,HUANG You-zong2,LI Yi-jie1,WANG Ze-ping1,LIN Shan-hai1*
(1.Sugarcane Research Institute,Guangxi Academy of Agricultural Sciences/Sugarcane Research Center,Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Sugarcane Biotechnology and Genetic Improvement(Guangxi),Ministry of Agriculture, Nanning 530007;2.Agriculture College,Guangxi University,Nanning 530005)

In order to determine the occurrence and sugarcane variety resistance of smut disease in Liuzhou and Laibin cities of Guangxi,nine major sugarcane cultivars in 6 counties were investigated and resistance was evaluated in 2016.The results showed that smut rate during new planting sugarcane ranged from 0.00 to 4.41%, during ratoon ranged from 0.00 to 24.58%,and ratoon were susceptible compared to new planting.Cultivar Liucheng 05-136 was most severe suffered smut in Liujiang county of Liuzhou city and followed by variety Taiyou in Rong'an county of Liuzhou city.Integrating the resistance performance of all sugarcane varieties both new planting and ratoon in different region,varieties ROC16,Guitang 40,Yuetang 00-236 and Yuetang 93-159 were identified as high resistance level,Guiliu 2 was as resistance level,ROC22 and Guitang 21 were as moderate resistance level,Liucheng 05-136 and Taiyou exhibited moderate susceptible.The results of clustering analysis matched the resistance synthetic performance of investigated varieties in field.The resistance to smut was distinct differences among different sugarcane varieties,various planting areas and planting seasons.

sugarcane;mosaic;regionalization;cluster analysis;resistance evaluation

S435.661

A

1007－2624（2017）02－0039－03

10.13570/j.cnki.scc.2017.02.013

2017-02-02

現(xiàn)代農業(yè)產業(yè)體系建設專項項目（CARS-20-2-3）；廣西自然科學基金（2015GXNSFAA139051、2013GXNSFBA019068）；廣西農業(yè)科學院科技發(fā)展基金重點項目（2016JM01、2013JZ12）；廣西農業(yè)科學院基本科研業(yè)務專項（2015YT06）。

羅霆（1980-），女（壯族），廣西鹿寨人，副研究員，主要從事甘蔗生理學研究。E-mail：seafair@163.com

林善海（1979-），男，廣西北海人，副研究員，主要從事甘蔗病害綜合防控技術研究。E-mail：shanhailin79@163.com