果蔗健康種苗田間效果評(píng)價(jià)

陳培華，鮑 涵，陳培壽，沈萬寬

（1廣州市南沙區(qū)東涌鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)中心，廣州 511453；2華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/華南農(nóng)業(yè)大學(xué)甘蔗研究室，廣州 510642）

0 引言

甘蔗是重要的經(jīng)濟(jì)作物，根據(jù)其用途分為糖蔗和果蔗。糖蔗是制糖和生產(chǎn)燃料乙醇的原料，果蔗主要用于生食，即水果型甘蔗。果蔗纖維含量低，蔗汁清甜可口，且富含還原糖、水、蛋白質(zhì)、氨基酸、鈣和鐵等人體所必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。果蔗在國內(nèi)已有200多年的種植歷史，是重要的經(jīng)濟(jì)作物[1]。目前國內(nèi)有18個(gè)省（區(qū)）種植果蔗，種植面積超過23萬hm2/年，廣東省是國內(nèi)主要果蔗產(chǎn)區(qū)，2012年果蔗種植面積達(dá)1.99萬hm2，總產(chǎn)量為189.91萬t，占廣東省當(dāng)年甘蔗（含糖蔗）總種植面積的12.03%和總蔗莖產(chǎn)量的12.93%[2]。廣州市南沙區(qū)是廣東省主要果蔗產(chǎn)區(qū)，種植品種以黑皮果蔗為主，近年果蔗種植面積穩(wěn)定在0.7萬hm2以上，蔗莖年產(chǎn)量達(dá)90萬～100萬t，果蔗產(chǎn)業(yè)已發(fā)展成為當(dāng)?shù)剜l(xiāng)村振興的首選產(chǎn)業(yè)[3]。國內(nèi)果蔗品種主要以黑皮果蔗‘Badila’為主，品種單一，且以種莖為繁殖體的無性繁殖作物，連續(xù)種植數(shù)十年，種莖容易遭受病毒、細(xì)菌等多種病原物侵染，易造成病害普遍發(fā)生，引起種性退化，嚴(yán)重影響果蔗種植經(jīng)濟(jì)效益。其中影響較大的病害為甘蔗宿根矮化病(ratoon stunting disease，RSD)和甘蔗花葉病(sugarcane mosaic disease，SMD)[4-6]。

由木質(zhì)部賴氏細(xì)菌木質(zhì)部亞種(Leifsonia xyli subsp.xyli，Lxx)引起的甘蔗宿根矮化病是一種世界性主要甘蔗病害，也是國內(nèi)經(jīng)濟(jì)危害性較重的甘蔗病害之一。該病害病原細(xì)菌寄居于蔗莖木質(zhì)部且較難培養(yǎng)，主要通過帶病蔗種或砍收工具（蔗刀）等傳播，對(duì)甘蔗生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)危害性較大，一般造成感病品種新植蔗產(chǎn)量損失10%～15%，宿根蔗產(chǎn)量損失15%～25%，田間錘度降低1～2個(gè)百分點(diǎn)，嚴(yán)重發(fā)生時(shí)不能保留宿根，甚至造成失收[7-8]。果蔗由于品種單一，連續(xù)種植，甘蔗宿根矮化病田間發(fā)生程度遠(yuǎn)高于糖蔗。據(jù)調(diào)查檢測(cè)，廣州市南沙區(qū)果蔗宿根矮化病田間發(fā)生率高達(dá)90%以上，已嚴(yán)重制約該區(qū)果蔗產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[3]。甘蔗花葉病是國內(nèi)最常見的果蔗病毒病之一，在甘蔗上已報(bào)道的甘蔗花葉病的病原病毒主要有3種，即甘蔗花葉病毒(sugarcane mosaic virus，SCMV)、高 粱 花 葉 病 毒(sorghum mosaic virus，SrMV)、甘蔗線條花葉病毒(sugarcane streak mosaic virus，SCSMV)，糖蔗以高粱花葉病毒為主，果蔗以甘蔗花葉病毒或甘蔗花葉病毒和高粱花葉病毒復(fù)合侵染為主[9]。甘蔗花葉病在國內(nèi)果蔗產(chǎn)區(qū)普遍發(fā)生，主栽品種黑皮果蔗發(fā)病率高達(dá)80%，引起果蔗產(chǎn)量下降12.3%～33.5%，糖分降低6%～14%[10-11]。

防治甘蔗宿根矮化病、甘蔗花葉病最有效的措施是利用熱處理與組織培養(yǎng)相結(jié)合的方法脫除病甘蔗種莖所攜帶的病原細(xì)菌和病毒，生產(chǎn)健康種苗并在生產(chǎn)上種植應(yīng)用[12-14]。雖然已有一些關(guān)于果蔗健康種苗田間試驗(yàn)結(jié)果的報(bào)道[15-16]，但缺少對(duì)健康種苗質(zhì)量進(jìn)行較全面地跟蹤檢測(cè)，尤其是甘蔗宿根矮化病和甘蔗花葉病的檢測(cè)，試驗(yàn)評(píng)價(jià)結(jié)果嚴(yán)謹(jǐn)性有待加強(qiáng)。為了客觀評(píng)價(jià)果蔗健康種苗的增產(chǎn)提質(zhì)效果，采用分子檢測(cè)技術(shù)對(duì)果蔗種苗進(jìn)行甘蔗宿根矮化病及花葉病跟蹤檢測(cè)，并與同品種普通種莖苗進(jìn)行田間對(duì)比試驗(yàn)，客觀評(píng)價(jià)果蔗健康種苗田間增產(chǎn)提質(zhì)效果，以期為果蔗健康種苗大面積推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 參試品種及種苗來源

參試品種為廣州市南沙區(qū)主栽果蔗品種‘果蔗7號(hào)’。該品種的健康種莖苗采于廣州華南農(nóng)業(yè)大學(xué)啟林南甘蔗育種基地二級(jí)健康種苗圃，健康假植苗由華南農(nóng)業(yè)大學(xué)甘蔗研究室和廣東省湛江農(nóng)墾科學(xué)研究所采用熱水處理+莖尖分生組織培養(yǎng)生產(chǎn)[12]。2017年6月28日采集一級(jí)種苗圃種莖苗進(jìn)行繁殖，2018年2月18日砍種，采用全莖作種‘。果蔗7號(hào)’普通種莖苗為廣州市南沙區(qū)東涌鎮(zhèn)果蔗示范戶同品種稍頭苗。

1.2 試驗(yàn)概況

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 以健康種莖苗為處理(T)、普通種莖苗為對(duì)照(CK)，小區(qū)面積33.3 m2，小區(qū)行長(zhǎng)5.56 m、行距1.2 m，每小區(qū)5行，每處理3個(gè)重復(fù)，共6個(gè)小區(qū)，隨機(jī)區(qū)組，每公頃下種量42000段雙芽，即每行下種28段雙芽，下種時(shí)種芽經(jīng)人工精選均為質(zhì)量較好的新鮮有效芽。

1.2.2 種植及田間管理 試驗(yàn)地點(diǎn)為廣州市南沙區(qū)東涌鎮(zhèn)萬洲村果蔗示范基地，試驗(yàn)地前作為果蔗，水田、壤土，肥力好且較均勻。2018年2月20日上午種植，種植前，施復(fù)合肥（挪威產(chǎn)，N:P:K＝15:15:15）600 kg/hm2作基肥；下種后，施利根砂顆粒劑（1%阿維菌素）60 kg/hm2，施于蔗種上及其兩側(cè)防治線蟲、蔗龜或其他地下害蟲，于當(dāng)日上午覆土蓋除草地膜（蓋地膜前土壤較濕潤(rùn)，未淋水）。其余田間管理按廣州市南沙區(qū)果蔗生產(chǎn)管理措施進(jìn)行，果蔗生長(zhǎng)正常。

1.3 調(diào)查測(cè)定項(xiàng)目

1.3.1 農(nóng)藝性狀調(diào)查 萌芽率、分蘗率、莖徑、徑長(zhǎng)、有效莖、單莖重等采用常規(guī)調(diào)查方法[17]。

1.3.2 品質(zhì)測(cè)定及收獲 于收獲時(shí)用手提田間錘度計(jì)，測(cè)定甘蔗莖中部錘度，每小區(qū)連續(xù)測(cè)量15條正常生長(zhǎng)蔗莖，并計(jì)算平均值。于收獲時(shí)每小區(qū)采取4條正常生長(zhǎng)的主莖和2條正常生長(zhǎng)的一級(jí)分蘗莖，用常規(guī)方法測(cè)定蔗糖分[17]。2018年12月20日分區(qū)收獲測(cè)產(chǎn)。

1.4 甘蔗宿根矮化病菌及花葉病病毒檢測(cè)

于甘蔗成熟期，每處理分別隨機(jī)采取12條主莖，采用PCR方法檢測(cè)甘蔗宿根矮化病菌[18-19]；每處理分別隨機(jī)采取20株甘蔗嫩葉片樣品，采用RT-PCR方法檢測(cè)甘蔗花葉病毒、高粱花葉病毒及甘蔗線條花葉病毒[20]。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)藝性狀

新植農(nóng)藝性狀調(diào)查測(cè)定結(jié)果（表1）顯示，‘果蔗7號(hào)’健康種莖苗與普通種莖苗相比，種苗萌芽率、分蘗率分別提高24.6、18.4個(gè)百分點(diǎn)，達(dá)極顯著或顯著水平；健康種苗的莖徑為4.23 cm，較其普通種苗略細(xì)0.02 cm（未達(dá)顯著水平）；健康種苗的莖長(zhǎng)、節(jié)間長(zhǎng)度分別較普通種苗長(zhǎng)20.6、2.47 cm，達(dá)極顯著或顯著水平；健康種苗的單莖重為3.32 kg，較普通種苗的單莖重增加0.65 kg，達(dá)顯著水平；健康種苗有效莖數(shù)為4.80條/m2，較普通種苗多0.12條/m2，未達(dá)顯著水平。

表1 農(nóng)藝性狀比較

2.2 蔗莖產(chǎn)量、田間錘度及蔗糖分

由表2可知，與普通種苗相比‘，果蔗7號(hào)’健康種苗蔗莖產(chǎn)量15.29 kg/m2，增產(chǎn)23.85%，達(dá)極顯著水平；健康種苗田間錘度18.2%，提高1.1個(gè)百分點(diǎn)，未達(dá)顯著水平；健康種苗的甘蔗蔗糖分為11.04%，提高0.36個(gè)百分點(diǎn)，未達(dá)顯著水平。

表2 產(chǎn)量及品質(zhì)比較

2.3 甘蔗宿根矮化病菌及花葉病病毒檢測(cè)

2.3.1 果蔗成熟期蔗莖宿根矮化病菌檢測(cè)結(jié)果 如圖1，12個(gè)采集于‘果蔗7號(hào)’普通種苗蔗莖的蔗汁樣品甘蔗宿根矮化病菌PCR檢測(cè)結(jié)果有7個(gè)為陽性（即可檢測(cè)出甘蔗宿根矮化病菌），陽性率58.3%，說明嚴(yán)重感染甘蔗宿根矮化病菌；而12個(gè)采集于健康種苗蔗莖的蔗汁樣品甘蔗宿根矮化病菌PCR檢測(cè)結(jié)果均為陰性（即未檢測(cè)出甘蔗宿根矮化病菌）。

圖1 普通種苗蔗莖(a)與其健康種苗蔗莖(b)甘蔗宿根矮化病菌檢測(cè)結(jié)果

2.3.2 甘蔗花葉病病毒檢測(cè)結(jié)果 檢測(cè)結(jié)果（圖2）表明，‘果蔗7號(hào)’普通種苗甘蔗花葉病毒檢出率為65%、高粱花葉病毒檢出率為90%、甘蔗線條花葉病毒未檢出；健康種苗上述3種病毒均未檢出（電泳圖略）。

圖2 普通種苗甘蔗花葉病毒(a)和高粱花葉病毒(b)檢測(cè)結(jié)果

3 結(jié)論與討論

甘蔗是以種莖（芽）為繁殖體的無性繁殖作物，連續(xù)做種，易遭受病原菌侵染引起多種甘蔗種苗病害，造成甘蔗產(chǎn)量下降、品質(zhì)變劣，影響甘蔗種植經(jīng)濟(jì)效益?；诮M織培養(yǎng)脫毒技術(shù)培育甘蔗健康種苗是防治甘蔗種苗病害的重要措施[8]。健康種苗具有明顯的增產(chǎn)提質(zhì)效果，據(jù)報(bào)道，種植糖蔗健康種苗可使糖蔗增產(chǎn)10%～15%，蔗糖分提高0.5個(gè)百分點(diǎn)左右[21-22]。果蔗健康種苗在分蘗性能、株高、莖徑、節(jié)間長(zhǎng)度、單莖重、有效莖數(shù)及莖產(chǎn)量等方面均明顯優(yōu)于普通種苗[12,23-24]。本研究中，‘果蔗7號(hào)’健康種苗較其普通種苗蔗莖產(chǎn)量增加23.85%、甘蔗蔗糖分提高0.36個(gè)百分點(diǎn)，其健康種苗增產(chǎn)效應(yīng)明顯優(yōu)于糖蔗健康種苗增產(chǎn)效應(yīng)，可能的原因是果蔗為熱帶原種（以‘Badila’為主），未經(jīng)有性雜交改良導(dǎo)入野生蔗抗逆基因，故其抗逆性較差，較糖蔗易遭受病毒侵染，尤其是2種或以上種類病毒的復(fù)合侵染[5]，或甘蔗宿根矮化病菌侵染[3]，引起甘蔗病毒病或宿根矮化病，導(dǎo)致其生產(chǎn)性能顯著下降。因此，果蔗健康種苗增產(chǎn)潛力優(yōu)于糖蔗，值得大力發(fā)展。

經(jīng)連續(xù)3年種植（一級(jí)苗圃、二級(jí)苗圃及田間評(píng)價(jià)試驗(yàn)），‘果蔗7號(hào)’健康種苗仍未檢測(cè)出甘蔗宿根矮化病菌及甘蔗花葉病毒、高粱花葉病毒、甘蔗線條花葉病毒，表明果蔗健康種苗短期內(nèi)再次發(fā)生甘蔗宿根矮化病或花葉病等種苗病害的可能性不大。可能是因?yàn)楦收崴薷【蚋收峄ㄈ~病病原病毒需要經(jīng)歷果蔗種苗多年數(shù)次種植，逐步感染、逐步積累病菌（毒）量，方可造成健康種苗的再次感染。因此，只要注意砍收刀具消毒、傳毒媒介的及時(shí)防控或苗圃隔離等措施，防止病原物交叉感染，在生產(chǎn)上推廣果蔗健康種苗是切實(shí)可行的[25]。

本研究將果蔗主要種苗病害分子檢測(cè)應(yīng)用于果蔗種苗田間效果評(píng)價(jià)，提高了試驗(yàn)結(jié)果的嚴(yán)謹(jǐn)性、可靠性。‘果蔗7號(hào)’健康種苗具有明顯的增產(chǎn)提質(zhì)效果，與其普通種莖苗相比，蔗莖產(chǎn)量增加23.85%、莖長(zhǎng)增加20.6 cm、節(jié)間長(zhǎng)度增加2.47 cm、單莖重增重0.65 kg、蔗糖分提高0.36個(gè)百分點(diǎn)。由于良好的提質(zhì)增效效果及采取了有效的推廣措施（建立示范基地、技術(shù)培訓(xùn)、田間觀摩等），果蔗健康種苗在廣州市南沙區(qū)推廣應(yīng)用迅速，已作為一項(xiàng)主推技術(shù)，累計(jì)輻射帶動(dòng)應(yīng)用超萬畝。今后，該區(qū)將大力發(fā)展果蔗健康種苗，促進(jìn)果蔗產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

本研究?jī)H一年一點(diǎn)小區(qū)試驗(yàn)，今后將進(jìn)一步多年多生態(tài)類型蔗區(qū)擴(kuò)大試驗(yàn)示范，為果蔗健康種苗推廣應(yīng)用提供更客觀的數(shù)據(jù)。