澳大利亚甘蔗科研与引种检疫

王晓燕，李文凤，黄应昆，张荣跃，单红丽，罗志明，尹 炯，申 科

（云南省农业科学院甘蔗研究所/云南省甘蔗遗传改良重点实验室，开远 661699）

甘蔗引种是一条快速、便捷利用世界各地最新育种成就，改良甘蔗品种结构及增加遗传资源的有效途径[1]，但同时也增加了危险性病虫害及杂草随引进种苗传入我国，对我国蔗糖产业造成巨大损失的潜在风险。为加强国际合作，进一步完善甘蔗检疫检测技术体系，提高甘蔗检疫技术水平，在云南省农业科学院资助下，笔者于2011年8月至9月赴澳大利亚甘蔗试验管理总局（Bureau of Sugar Experiment Stations，BSES）进行为期两个月访问学习。通过学习交流、蔗区考察等方式，与澳大利亚同行进行了深入交流，重点学习了澳大利亚先进的引种检疫技术，同时进一步了解了其甘蔗产业及科研现状和主要病害的检疫与防控。

1 澳大利亚甘蔗产业概况

澳大利亚是世界上主要的蔗糖生产和出口国家之一，蔗糖的经济产值仅次于羊毛、小麦和牛肉，居第四位。在澳大利亚甘蔗主要集中种植在南纬16～30°的东部沿海多雨的平原和河谷地带，从昆士兰北部热带地区经凯恩斯一直延伸到新南维尔士州的格拉夫顿，跨度约2000km；大部分的甘蔗地在距离海岸线50km以内的地方，地势平缓，土壤肥沃；干热地区蔗地可实现全面灌溉，亚热带地区蔗地配有整套的灌溉设施，而湿润蔗区则无需灌溉。按不同的气候类型大致可以把澳大利亚蔗区分为6类，即昆士兰的北部蔗区、波德肯蔗区、中部蔗区、南部蔗区，新南维尔士蔗区和西澳蔗区。

2010—2011榨季，澳大利亚甘蔗种植面积约为40万hm2，因发生水灾，产原料蔗3350万t，产糖360万t。澳大利亚的甘蔗大多以家庭农场为单位经营和种植，每个甘蔗农场的面积在30～250 hm2之间，从整地、播种、施肥、中耕、培土到收获的甘蔗生产全过程都是机械化操作。在澳大利亚，新植蔗一般在8—10月份下种，宿根年限5～6年；甘蔗一般生长10～18个月才收割。成熟的甘蔗高2～4m，在6—12月之间收获。

澳大利亚约有54万hm2的土地可用来种植甘蔗，其中51万hm2在昆士兰州，3万hm2在新南威尔士；共有蔗农7120人，其中6550人在昆士兰州；共有甘蔗农场6000多个，其中4000多个甘蔗农场位于东部沿海地区，沿海这些农场的平均规模为100 hm2，一些农场的规模甚至在1000 hm2以上；在昆士兰州和新南威尔士州约有5800个农场向27家糖厂供应原料。澳大利亚甘蔗平均单产99t/hm2，平均公顷产糖13 t，生产每吨糖消耗原料蔗7.6 t。澳大利亚原料蔗收购实行按质论价的政策，蔗农的收入直接与他们种植的甘蔗含糖量和甘蔗产量及市场的糖价挂钩。

2 澳大利亚甘蔗试验管理总局（BSES）及其生物安全研究概况

BSES隶属于昆士兰州政府，主要从事甘蔗育种、甘蔗分子遗传改良技术、农艺栽培技术、生物安全技术（昆虫学、病理学）、农业工程学、技术推广、蔗糖加工和技术服务等农务及新品种新技术的研发和推广工作。下设6个试验站，其中4个为甘蔗育种试验站，即Merringa、Burdekin、Mackay、Bundaberg，1个病理农场（Woodford）和设在布里斯班的总部办公室、生物技术实验室和甘蔗检疫温室等。年投入经费约2000万澳元，主要来自糖厂、政府、糖业研究与发展协会、商业合作者和其他部门。

由于独特的地理位置，澳大利亚政府对出入境的各种物品都有着严格的检疫规定，甘蔗作为澳大利亚的主要作物之一，对进/出口甘蔗品种/材料进行检疫检测，避免危险性病虫草害威胁其蔗糖业的安全生产有着重要意义。凡是来自于其它蔗区包括国内的引进品种和材料，皆需在专用的检疫温室中进行病、虫、草害的检疫。BSES作为澳大利亚检疫及检查服务处（Australian Quarantine and Inspection Service AQIS）授权的唯一一家有着甘蔗检疫资质的研究机构，主要利用ELISA、组织印迹、PCR和RT-PCR等技术对进/出口甘蔗种质材料进行甘蔗病虫害的检疫检测。

目前，除了国际种质交换和检疫检测外，BSES在生物安全方面开展的研究还有：在印度尼西亚开展田间释放寄生蜂Trichogramma spp.防治甘蔗螟虫（Chilo spp.和Scirpophaga excerptalis）及筛选抗螟虫品种的研究工作；分别在Bundaberg、Tully和Woodford开展甘蔗抗黑穗病、根腐病、斐济病、花叶病和宿根矮化病的品种筛选试验；与印度尼西亚甘蔗研究所合作，对印度尼西亚发生的甘蔗病虫害种类进行调查，并就相应病虫害样品进行诊断和检测；针对巴布亚新几内亚甘蔗新病害瑞木矮化病，研究明确致病病原并建立相应的检疫检测技术体系；研究并建立甘蔗霜霉病的特异性检测技术，新检疫性病虫害诊断技术研究和正在构建甘蔗螟虫的指纹图谱等。

3 引种检疫情况

3.1 国际检疫

自1999年开始，澳大利亚已从20个国家引进了528份甘蔗品种/材料，并对18个国家出口Q型品种[2]。所有甘蔗品种/材料必须得到AQIS的审批许可后，才能引进或出口。对于引进甘蔗材料来说，AQIS相关人员先对材料是否携带危险性昆虫和具有明显症状的病害进行观察，如果发现检疫性害虫和病害立即对甘蔗材料进行销毁处理，如果没有则交由BSES在其位于布里斯班的检疫温室中进行两年的检疫监测。引进甘蔗材料砍成单芽，于50℃温水中处理30min后（短时间温水处理），种于无土壤的营养机质中。检疫期间，每星期观察甘蔗材料的病虫害发生情况；4个月后采集叶片进行甘蔗病毒病和植原体病害 （甘蔗白叶病和草苗病）的检测；10～12个月后采集蔗汁检测甘蔗宿根矮化病和白条病；如果检测和观察到检疫性病虫害，立即销毁甘蔗材料；若未检出和观察到检疫性病虫害，在第1个生长周期观察结束后，收获甘蔗并砍成单芽，在缓慢流动的冷水中浸泡40h再经50℃温水处理3h后（长时间冷水浸泡和温水处理），进行第2个生长周期的疫情监测，第2个生长周期疫情监测和检测同第1个生长周期。第2个生长周期结束后仍未检出和观察到检疫性病虫害的甘蔗材料经AQIS审核后，就可以提供给相关的甘蔗育种项目或引种机构研究利用。为缩短从引进到最终释放的时间（正常需要2年），BSES经AQIS同意后，对引进甘蔗材料的检疫程序作了部分修改，即在第1年检疫期结束后，对经AQIS审核批准的无任何危险性病虫害的甘蔗材料，进行长时间冷水浸泡和温水处理后种植，于4个月后采集茎尖进行组织培养，每个甘蔗材料约扩繁200苗。这些组培苗主要用于抗病性材料筛选试验（如甘蔗斐济病和花叶病的抗性材料筛选）和提供给BSES的试验站进行扩繁。本着互惠互利的原则，所有筛选出的出口材料也要在检疫温室中进行2个生长周期的疫情监测，以确保出口甘蔗材料无检疫性病虫害，具体的检疫程序与进口甘蔗检疫程序基本一致。近年来，澳大利亚出口的甘蔗材料多为一些新近育成的Q型品种、老品种和甘蔗高代材料等，并且每年都要对近10个国家出口甘蔗材料。澳大利亚甘蔗主要检疫病害及检测方法如表1所示。

表1 澳大利亚甘蔗主要检疫病害及检测方法

3.2 国内检疫

昆士兰州是澳大利亚蔗糖生产的主要地区，其植蔗面积和产糖量占全国的93%和95%。作为最大的甘蔗种植区，依据病害发生情况，昆士兰州共划分为8个甘蔗病害检疫区，即远北区（PQA 1）、科恩-卡德威尔区（PQA 2）、卡德威尔-汤斯维尔区（PQA 2A）、汤斯维尔-鲍恩-科林斯维尔区（PQA 3）、鲍恩-科林斯维尔-罗克汉普顿区（PQA 4）、罗克汉普顿-霍华德区（PQA 5）、霍华德-新南威尔士州边界（PQA 6）及伍德福德区（PQA 7）。各区之间以及州际间的甘蔗调运都必须通过严格的检疫审批程序才能进行。如：所有甘蔗材料（蔗茎、组培苗、叶和根）要从其他州调入昆士兰州时，需到BSES办理检疫许可证后，经PPA（Plant Protection Act）检验员批准，才能调运；为防止甘蔗斐济病扩散蔓延，严格控制甘蔗材料从PQA 4，PQA 5和PQA 6调运到PQA 2，PQA 2A和PQA 3，如果必须在这些检疫区间调运，甘蔗材料必须在布里斯班检疫温室或查特斯堡开放检疫小区进行至少为期1年的强制性检疫。

3.3 主要病害检疫与防控

3.3.1 甘蔗斐济病 20世纪70年代至80年代早期，甘蔗斐济病在澳大利亚南部蔗区危害严重。为有效控制甘蔗斐济病的蔓延危害，在澳大利亚国内主要是种植抗病品种、健康种苗及控制飞虱（Perkinsiella saccharicida）的种群数量，而在国际间，主要是加强检疫力度。由于甘蔗斐济病在Rocky Point，Broadwater和Harwood糖厂地区广泛发生，在班达伯格/ISIS和中部地区已有15年以上未发生，而普罗瑟派恩北部地区却从未发生过，所以为防止该病进一步向北扩散，未经过检疫许可，严禁将甘蔗从Rocky Point或新南威尔士州地区调运到其它地区。BSES主要利用症状观察与PCR相结合的方法来检测甘蔗斐济病。甘蔗斐济病已被昆士兰州列为必须上报的甘蔗病害，一经发现，必须上报PPA检验员。

3.3.2 甘蔗宿根矮化病 1944—1945年在澳大利亚昆士兰州首次发现甘蔗宿根矮化病（RSD）。澳大利亚主要采用种植甘蔗温水脱毒种苗（50℃温水处理2h或3h）来防治此病，温水脱毒的有效率可达99%。虽然RSD不是AQIS规定的检疫性病害，但是BSES仍然有严格的管理制度禁止其在各试验站和育种小区间传播危害。目前，BSES主要利用ELISA、相差显微镜和PCR技术对进/出口甘蔗材料的RSD携带情况进行检测。如果在2年检疫期结束后，仍然检测到RSD，这些甘蔗材料将置于50℃温水中处理3h后再进行连续2年的RSD监测，直到未检测出RSD才能释放。

3.3.3 甘蔗白条病 甘蔗白条病已广泛分布于澳大利亚的所有蔗区。BSES主要利用PCR的方法来检测甘蔗白条病。虽然甘蔗白条病菌不是检疫性病菌，但与RSD一样，所有进口甘蔗材料都要在10～12个月时检测甘蔗白条病，如果检测出该病，甘蔗材料需再进行连续2年的病害监测直到检测不出才能释放。然而与RSD不同的是50℃温水处理3h不能有效地脱除甘蔗白条病菌，该病菌必须在流动的冷水中至少浸泡40h后再在50℃温水中处理3h才能有效脱除。

3.3.4 甘蔗花叶病 甘蔗花叶病病原复杂多样，通过长期执行严格的检疫制度，目前为止澳大利亚的甘蔗花叶病病原仅有甘蔗花叶病毒A株系1种。为阻止新的甘蔗花叶病毒株系、高粱花叶病毒和甘蔗条纹花叶病毒等其他花叶病病原随引进甘蔗种苗传入澳大利亚，BSES首先利用Agdia公司生产的马铃薯Y病毒科血清检测试剂盒对进口甘蔗材料进行病毒检测，检测结果为阳性的甘蔗材料再进行特异性的RT-PCR检测，以确定其携带的甘蔗花叶病病原种类。

3.3.5 甘蔗黑穗病 自2006年6月在昆士兰州首次发现甘蔗黑穗病以来，该病现已普遍发生在昆士兰州的中部地区，但新南威尔士州和Rocky Point尚未发现此病。种植抗病品种是防治黑穗病最为经济有效的措施，从1998年开始BSES就在印尼进行甘蔗抗黑穗病的田间筛选试验，目前主要是在Bundaberg试验站利用人工接种的方法筛选抗黑穗病品种，并已成功筛选出 Q200、Q208、KQ228、Q232、Q235、Q237、Q240等抗病品种用于甘蔗生产。为有效缩短筛选抗病品种的时间，提高抗病育种效率，目前正尝试利用组织病理学原理，对甘蔗芽进行染色，并观察接种后芽组织内部的变化来提前判断甘蔗品种的抗病性。

4 体会

澳大利亚甘蔗生产从种到收全程机械化，机械化费用占耕种成本的50%以上，甘蔗原料生产成本低，具有很高的生产效率。我国甘蔗生产机械化程度低，仅在少数蔗地能进行机耕，大部分蔗地特别是山区农村依旧是人工开挖或牛耕，机耕很少或无，即使部分地区有机耕，但质量也差；甘蔗收获100%靠人力，机械收获还在试验阶段。由于甘蔗生产机械化程度低，使我国甘蔗种植成本远高于澳大利亚，甘蔗单产平均水平仅相当于澳大利亚的80%。另一方面，目前我国蔗区普遍存在甘蔗种植劳动力日趋紧缺，劳力成本攀高，种植效益低。为此，应加快我国甘蔗生产机械化研究和推广应用，特别需要探索适宜中国蔗区实际的甘蔗生产机械化。

澳大利亚甘蔗的高产高糖极大一部分得益于严格的引种检疫制度，并具有完善的法律制度，确保各个环节有法可依，有章可循。如昆士兰州和新南威尔士州都有相应的地方性法律法规来规定和约束州内或州际间的甘蔗材料调运及种植砍收机械的运输等。近年来，云南省农业科学院甘蔗研究所以昆明检疫温室为载体，从澳大利亚和法国引进了甘蔗主要病害检测技术以及所需的各种PCR引物和标准抗原、抗体等，通过消化、吸收和改进创新，建立了规范化的甘蔗主要病害检测技术和方法及符合国际标准的、规范化的“甘蔗进/出口检疫和疫情监测程序”；但就国内甘蔗病虫害检疫方面来说，目前尚未建立相应的国内甘蔗检疫程序，国际甘蔗病虫害检疫也不够健全。因此，无论是国内还是外来病虫害都将给我国甘蔗生产带来安全隐患，为有效防止危险性病虫害对我国蔗糖产业的潜在威胁，确保其稳定可持续发展，相关机构和单位应进一步完善甘蔗进/出口检疫程序和尽快建立国内甘蔗检疫程序。

澳大利亚甘蔗病害的前瞻性研究思路和做法值得我们学习和借鉴。早在甘蔗黑穗病在澳大利亚发现之前，BSES已开展了甘蔗抗黑穗病品种的筛选试验并得到了一批抗病品种，这样才能在发现甘蔗黑穗病以后通过种植抗病品种及时有效防治该病并把经济损失降到最低，真正做到了预防为主；而针对一些在国外严重发生国内未发现的病害，提前对其进行研究，为科学有效防控危险性病害奠定基础、提供技术支撑。

致谢：衷心感谢澳大利亚甘蔗试验管理总局Nicole Thompson博士对笔者在澳期间学习和生活上给予的关心和帮助！

[1]邓展云.广西甘蔗引种检疫的现状和展望[J].广西蔗糖，1997（4）：20-22.

[2]Nicole T，Wilson E，and Corft B.Sugarcane quarantine diseases screening in Australia[J].International sugar journal，2012,114:577-583.