引進(jìn)國外甘蔗種質(zhì)資源檢疫及田間抗病和農(nóng)藝性狀觀察

韋金菊　李海碧　周會(huì)　桂意云　祝 開　宋修鵬　周珊　經(jīng)艷　李楊瑞　劉昔輝

關(guān)鍵詞：甘蔗；種質(zhì)資源；隔離檢疫；病害；分子檢測；農(nóng)藝性狀

中圖分類號(hào)：S566.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

廣西是我國主要的糖料蔗生產(chǎn)基地，2021 年甘蔗種植面積約77.48 萬hm2，蔗糖產(chǎn)量約占我國食糖總產(chǎn)量的90%[1-3]。廣西目前的主栽品種為‘桂糖42 號(hào)和‘桂柳05136，均易感黑穗病，加上多年連作，導(dǎo)致黑穗病發(fā)病率居高不下[1]，急需選育和推廣抗病性強(qiáng)、高糖、高產(chǎn)的優(yōu)良甘蔗品種。選育糖分、產(chǎn)量、抗逆性、宿根性和適應(yīng)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(biāo)，然而常規(guī)雜交育種要獲得突破，引進(jìn)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(zhì)資源引進(jìn)及利用方面取得較大成績，利用引進(jìn)的甘蔗品種‘新臺(tái)糖22 號(hào)等作為親本育成的‘桂糖42 號(hào)‘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(xiàn)[4]。

檢驗(yàn)檢疫是甘蔗引種的重要環(huán)節(jié)，主要是進(jìn)行檢疫性有害生物監(jiān)測，特別是針對(duì)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(dāng)?shù)馗收岙a(chǎn)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(tái)灣引種帶入的甘蔗霜霉病危害[5]。由國家質(zhì)檢總局、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布并實(shí)施的《中華人民共和國進(jìn)境植物檢疫性有害生物名錄》更新至2021 年，進(jìn)境檢疫性有害生物446 種，其中與甘蔗相關(guān)的檢疫性有害生物種類對(duì)外有45 種，對(duì)內(nèi)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(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究中心與法國農(nóng)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(guān)系，在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、廣西農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳、廣西植?？傉竞顽咧莺ｊP(guān)等部門的審批和監(jiān)測下，廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所通過CIRAD 下屬負(fù)責(zé)不同國家甘蔗種質(zhì)資源引進(jìn)、提供和檢疫的機(jī)構(gòu)Visacane 引進(jìn)了多批次甘蔗種質(zhì)材料。為了解引進(jìn)的國外甘蔗種質(zhì)的檢疫情況及在廣西生態(tài)環(huán)境條件下的大田農(nóng)藝性狀表現(xiàn)，本研究對(duì)41 份引進(jìn)國外甘蔗種質(zhì)材料進(jìn)行檢疫性病害白條病與斐濟(jì)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(diào)查，并結(jié)合農(nóng)藝性狀進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為引進(jìn)國外甘蔗種質(zhì)的利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

2015—2017 年，廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所通過Visacane 引進(jìn)3 個(gè)批次合計(jì)48 份不同國家的甘蔗種質(zhì)（表1）。引進(jìn)的國外種質(zhì)在引種檢疫溫室進(jìn)行隔離種植檢疫，其中 2016 年引進(jìn)的FR92-394 和FR90-881 種植后不發(fā)芽并于2017 年再申請(qǐng)補(bǔ)發(fā)；CPCL99-4455、FG08-533、FG09-060、FG09-314 和FR90-881 5 份甘蔗種質(zhì)種植后不發(fā)芽，后續(xù)未申請(qǐng)補(bǔ)發(fā)。

1.2 方法

1.2.1 隔離檢疫監(jiān)測 對(duì)引進(jìn)甘蔗種質(zhì)在檢疫隔離室進(jìn)行隔離種植監(jiān)測，監(jiān)測時(shí)間為2 個(gè)生長周期或者2 a，隔離種植檢疫期間接受海關(guān)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(jìn)境的包裹需存放于檢疫室內(nèi)的預(yù)處理室，在海關(guān)監(jiān)管部門的監(jiān)督下開箱檢驗(yàn)，檢查蔗莖及包裝是否攜帶檢疫性有害生物，包裝材料等進(jìn)境廢棄物需在檢疫室焚燒爐內(nèi)焚燒。外觀檢查合格的蔗莖進(jìn)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(jìn)國家在玻璃檢疫溫室內(nèi)進(jìn)行隔離種植。

生長隔離周期內(nèi)需定期進(jìn)行監(jiān)測觀察，發(fā)現(xiàn)病蟲害及時(shí)鑒定，在第一個(gè)生長周期第4～6 個(gè)月時(shí)進(jìn)行檢疫性病害斐濟(jì)病的RT-PCR 檢測，第10～12個(gè)月進(jìn)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(duì)甘蔗生長全過程進(jìn)行監(jiān)測。

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

1.2.2 甘蔗斐濟(jì)病和白條病分子檢測本研究主要對(duì)檢疫性病害斐濟(jì)病和白條病進(jìn)行分子檢測，斐濟(jì)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(kuò)增體系中采用2×Easy Taq PCR 反應(yīng)預(yù)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(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所丁當(dāng)試驗(yàn)基地，每份甘蔗種質(zhì)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(diào)查大田自然發(fā)病情況，主要調(diào)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(xiàn)[11-12]的評(píng)價(jià)劃分方法，對(duì)等級(jí)表示數(shù)值及分級(jí)定義稍有改動(dòng)，葉部病害分級(jí)按綠葉病斑總面積占綠葉總面積來確定輕重，黑穗病分級(jí)按發(fā)病率來劃分，以1、3、5、7、9 級(jí)5 個(gè)等級(jí)進(jìn)行記錄，其中1 級(jí)為病害無或輕，病害嚴(yán)重度依次增加，9 級(jí)最嚴(yán)重，分級(jí)見表2。

1.2.4 田間農(nóng)藝性狀觀察 在觀察大田自然發(fā)病的同時(shí)，以‘桂糖42 號(hào)和‘ROC22為對(duì)照品種進(jìn)行大田適應(yīng)性觀察，在甘蔗工藝成熟期進(jìn)行株高、莖徑、錘度、有效莖數(shù)和產(chǎn)量等農(nóng)藝性狀進(jìn)行等級(jí)評(píng)價(jià)。根據(jù)文獻(xiàn)[11]的評(píng)價(jià)劃分方法，對(duì)等級(jí)表示數(shù)值及分級(jí)定義稍有改動(dòng)，每個(gè)指標(biāo)分為1、3、5、7、9 級(jí)5 個(gè)等級(jí)，各指標(biāo)分級(jí)情況見表2。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘蔗種質(zhì)隔離檢疫監(jiān)測

42 份甘蔗種質(zhì)在引種檢疫溫室隔離種植2 個(gè)生長周期，種質(zhì)DB70-121 在第二個(gè)生長周期時(shí)全部感染黑穗病，上報(bào)相關(guān)部門后銷毀，其余41份甘蔗種質(zhì)經(jīng)過2 個(gè)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(zhì)斐濟(jì)病和白條病檢測

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

2.3 甘蔗種質(zhì)田間自然發(fā)病調(diào)查

將檢疫合格出圃的41 份甘蔗種質(zhì)資源進(jìn)行大田種植，對(duì)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(diǎn)病和梢腐病等病害進(jìn)行田間自然發(fā)病觀察。結(jié)果表明，供試的41 份引進(jìn)種質(zhì)均感染了一種或多種上述病害（表3）。對(duì)甘蔗產(chǎn)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(diǎn)關(guān)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(zhì)黑穗病發(fā)生嚴(yán)重；B03-572、BJ99-32、FG07-338、FG09-380 和FR90-881 等5 份種質(zhì)的梢腐病發(fā)病等級(jí)為7～9，發(fā)病比較嚴(yán)重，特別是FG07-338 每年均發(fā)生最為嚴(yán)重等級(jí)的梢腐病，癥狀為蔗梢枯死的“死頭”狀，產(chǎn)量幾乎無收。綜合抗病表現(xiàn)較好的種質(zhì)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(zhì)可作為抗病親本用于抗病雜交育種。

2.4 甘蔗種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀評(píng)價(jià)

對(duì) 41 份引進(jìn)甘蔗種質(zhì)進(jìn)行大田農(nóng)藝性狀觀察（表4），結(jié)果表明：錘度評(píng)價(jià)為1 等級(jí)種質(zhì)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(chǎn)量評(píng)價(jià)為1 等級(jí)種質(zhì)有5 份， 包括BZ93-855、CP00-1446、FG09-124、FG09-346 和FR90-881，可作為高產(chǎn)親本用于甘蔗雜交育種；整體評(píng)價(jià)1～3 等級(jí)種質(zhì)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(chǎn)量潛力較大，擬進(jìn)入下一輪試驗(yàn)繼續(xù)篩選；綜合農(nóng)藝性狀及抗病性進(jìn)行整體評(píng)價(jià)表現(xiàn)優(yōu)異種質(zhì)有4份， 包括B03-224 、FG09-128 、FG09-367 和CP05-1526，建議進(jìn)入品種比較試驗(yàn)。所有種質(zhì)已提交給甘蔗種質(zhì)資源圃進(jìn)行保育并繼續(xù)進(jìn)行抗旱性、抗寒性等評(píng)價(jià)研究，以便進(jìn)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(fēng)險(xiǎn)

自 1992 年廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)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(jìn)的甘蔗攜帶白條病、白葉病、斐濟(jì)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(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所的甘蔗引種檢疫隔離種植程序[7]，制定了嚴(yán)格規(guī)范的廣西甘蔗引種檢疫規(guī)程，對(duì)進(jìn)境甘蔗進(jìn)行病蟲害監(jiān)測。監(jiān)督部門如海關(guān)、植保總站根據(jù)國際植蔗國甘蔗病蟲害的發(fā)生、流行傳播風(fēng)險(xiǎn)分析、預(yù)警和快速反應(yīng)機(jī)制，加強(qiáng)了對(duì)境外甘蔗病蟲害的發(fā)生、流行情況的收集、跟蹤、分析和預(yù)測，建立國內(nèi)外甘蔗病蟲害信息數(shù)據(jù)庫，并對(duì)口岸和檢疫單位實(shí)現(xiàn)資源共享，加大宣傳力度和專業(yè)檢疫人員培訓(xùn)，逐步完善我國甘蔗進(jìn)境甘蔗檢疫風(fēng)險(xiǎn)分析機(jī)制，建立健全的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警反應(yīng)機(jī)制，以防止甘蔗重大外來有害生物進(jìn)入我國。

3.2 引進(jìn)優(yōu)良甘蔗種質(zhì)，快速提升甘蔗品種改良

甘蔗優(yōu)良新品種的引進(jìn)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(jī)。自廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)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(dá)60 個(gè)，但只有少數(shù)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(chǎn)性能無法滿足生產(chǎn)需求?；仡檹V西甘蔗引種的歷程，自1954 年引進(jìn)的‘F134到‘新臺(tái)糖16 號(hào)‘新臺(tái)糖22 號(hào)在廣西蔗糖業(yè)中大放異彩，特別是引進(jìn)‘新臺(tái)糖22號(hào)后成為廣西主栽品種長達(dá)20 多年，單年種植面積最大時(shí)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(hào)和‘桂柳05136，特別是2006—2014 年廣西區(qū)試中，‘新臺(tái)糖22 號(hào)的雜交后代占比為41.86%[4]，為我國甘蔗產(chǎn)業(yè)做出了巨大的貢獻(xiàn)。引進(jìn)優(yōu)良的甘蔗種質(zhì)，極大地豐富了我國甘蔗種質(zhì)資源和雜交育種親本。

3.3 加強(qiáng)引進(jìn)國外甘蔗種質(zhì)資源評(píng)價(jià)，有利于甘蔗雜交育種利用

廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所通過引進(jìn)甘蔗種質(zhì)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(jìn)種質(zhì)，桂糖系列品種及進(jìn)入?yún)^(qū)試的桂糖品系親本中含有的引進(jìn)種質(zhì)血緣主要來自美國、印度及中國臺(tái)灣等甘蔗種質(zhì)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(zhì)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(qiáng)對(duì)抗病性強(qiáng)的單抗源或多抗源種質(zhì)，比如高抗黑穗病、白條病等種質(zhì)的引進(jìn)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(chǎn)需求的變化，市場勞動(dòng)力成本的提高，甘蔗育種在高糖、高產(chǎn)、抗病強(qiáng)、宿根長等傳統(tǒng)育種重要目標(biāo)外，增加了適宜機(jī)械化的要求，因此抗倒伏、耐碾壓、宿根性強(qiáng)的適宜機(jī)械化種植和收獲的甘蔗種質(zhì)亦成為引進(jìn)種質(zhì)的新關(guān)注點(diǎn)。引進(jìn)甘蔗種質(zhì)拓寬了我國甘蔗親本的遺傳基礎(chǔ)，加快甘蔗品種改良，對(duì)我國食糖供給安全、精準(zhǔn)脫貧和鄉(xiāng)村振興發(fā)揮了重要作用。引進(jìn)的甘蔗種質(zhì)檢疫合格出圃后，進(jìn)行大田試種，并對(duì)其在引種地區(qū)生態(tài)環(huán)境下的生長情況、糖分、產(chǎn)量等農(nóng)藝性狀及抗病性、抗旱性、抗寒性等性狀進(jìn)行評(píng)價(jià)，這是引進(jìn)種質(zhì)利用的基礎(chǔ)。目前各育種單位對(duì)甘蔗引進(jìn)種質(zhì)資源的評(píng)價(jià)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(yīng)性[20]、遺傳多樣性分析[21-25]、工藝性狀演進(jìn)趨勢分析[26]，及不同的評(píng)價(jià)方法如農(nóng)藝性狀快速分級(jí)評(píng)價(jià)方法[11]、投影尋蹤分類評(píng)價(jià)法[27]、蒙特卡洛法評(píng)價(jià)法[28]、DTOPSIS 評(píng)價(jià)法[29]都進(jìn)行了研究，極大提高了引進(jìn)甘蔗種質(zhì)資源利用的目的性和育種的指導(dǎo)性。

4 結(jié)論

2015—2017 年從Visacane 引進(jìn)甘蔗種質(zhì)資源41 份，在甘蔗引種隔離檢疫室進(jìn)行隔離檢疫種植2 個(gè)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(nóng)藝性狀表現(xiàn)，初步篩選出4 份優(yōu)良甘蔗種質(zhì)B03-224、FG09-128、FG09-367 和CP05-1526，將進(jìn)入下一輪品種比較試驗(yàn)；并獲得一些特異性優(yōu)良種質(zhì)材料，可在甘蔗雜交育種中試用。