果蔗健康种苗田间效果评价

陈培华，鲍 涵，陈培寿，沈万宽

（1广州市南沙区东涌镇农业技术服务中心，广州 511453；2华南农业大学农学院/华南农业大学甘蔗研究室，广州 510642）

0 引言

甘蔗是重要的经济作物，根据其用途分为糖蔗和果蔗。糖蔗是制糖和生产燃料乙醇的原料，果蔗主要用于生食，即水果型甘蔗。果蔗纤维含量低，蔗汁清甜可口，且富含还原糖、水、蛋白质、氨基酸、钙和铁等人体所必需的营养物质。果蔗在国内已有200多年的种植历史，是重要的经济作物[1]。目前国内有18个省（区）种植果蔗，种植面积超过23万hm2/年，广东省是国内主要果蔗产区，2012年果蔗种植面积达1.99万hm2，总产量为189.91万t，占广东省当年甘蔗（含糖蔗）总种植面积的12.03%和总蔗茎产量的12.93%[2]。广州市南沙区是广东省主要果蔗产区，种植品种以黑皮果蔗为主，近年果蔗种植面积稳定在0.7万hm2以上，蔗茎年产量达90万～100万t，果蔗产业已发展成为当地乡村振兴的首选产业[3]。国内果蔗品种主要以黑皮果蔗‘Badila’为主，品种单一，且以种茎为繁殖体的无性繁殖作物，连续种植数十年，种茎容易遭受病毒、细菌等多种病原物侵染，易造成病害普遍发生，引起种性退化，严重影响果蔗种植经济效益。其中影响较大的病害为甘蔗宿根矮化病(ratoon stunting disease，RSD)和甘蔗花叶病(sugarcane mosaic disease，SMD)[4-6]。

由木质部赖氏细菌木质部亚种(Leifsonia xyli subsp.xyli，Lxx)引起的甘蔗宿根矮化病是一种世界性主要甘蔗病害，也是国内经济危害性较重的甘蔗病害之一。该病害病原细菌寄居于蔗茎木质部且较难培养，主要通过带病蔗种或砍收工具（蔗刀）等传播，对甘蔗生产经济危害性较大，一般造成感病品种新植蔗产量损失10%～15%，宿根蔗产量损失15%～25%，田间锤度降低1～2个百分点，严重发生时不能保留宿根，甚至造成失收[7-8]。果蔗由于品种单一，连续种植，甘蔗宿根矮化病田间发生程度远高于糖蔗。据调查检测，广州市南沙区果蔗宿根矮化病田间发生率高达90%以上，已严重制约该区果蔗产业可持续发展[3]。甘蔗花叶病是国内最常见的果蔗病毒病之一，在甘蔗上已报道的甘蔗花叶病的病原病毒主要有3种，即甘蔗花叶病毒(sugarcane mosaic virus，SCMV)、高 粱 花 叶 病 毒(sorghum mosaic virus，SrMV)、甘蔗线条花叶病毒(sugarcane streak mosaic virus，SCSMV)，糖蔗以高粱花叶病毒为主，果蔗以甘蔗花叶病毒或甘蔗花叶病毒和高粱花叶病毒复合侵染为主[9]。甘蔗花叶病在国内果蔗产区普遍发生，主栽品种黑皮果蔗发病率高达80%，引起果蔗产量下降12.3%～33.5%，糖分降低6%～14%[10-11]。

防治甘蔗宿根矮化病、甘蔗花叶病最有效的措施是利用热处理与组织培养相结合的方法脱除病甘蔗种茎所携带的病原细菌和病毒，生产健康种苗并在生产上种植应用[12-14]。虽然已有一些关于果蔗健康种苗田间试验结果的报道[15-16]，但缺少对健康种苗质量进行较全面地跟踪检测，尤其是甘蔗宿根矮化病和甘蔗花叶病的检测，试验评价结果严谨性有待加强。为了客观评价果蔗健康种苗的增产提质效果，采用分子检测技术对果蔗种苗进行甘蔗宿根矮化病及花叶病跟踪检测，并与同品种普通种茎苗进行田间对比试验，客观评价果蔗健康种苗田间增产提质效果，以期为果蔗健康种苗大面积推广应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 参试品种及种苗来源

参试品种为广州市南沙区主栽果蔗品种‘果蔗7号’。该品种的健康种茎苗采于广州华南农业大学启林南甘蔗育种基地二级健康种苗圃，健康假植苗由华南农业大学甘蔗研究室和广东省湛江农垦科学研究所采用热水处理+茎尖分生组织培养生产[12]。2017年6月28日采集一级种苗圃种茎苗进行繁殖，2018年2月18日砍种，采用全茎作种‘。果蔗7号’普通种茎苗为广州市南沙区东涌镇果蔗示范户同品种稍头苗。

1.2 试验概况

1.2.1 试验设计 以健康种茎苗为处理(T)、普通种茎苗为对照(CK)，小区面积33.3 m2，小区行长5.56 m、行距1.2 m，每小区5行，每处理3个重复，共6个小区，随机区组，每公顷下种量42000段双芽，即每行下种28段双芽，下种时种芽经人工精选均为质量较好的新鲜有效芽。

1.2.2 种植及田间管理 试验地点为广州市南沙区东涌镇万洲村果蔗示范基地，试验地前作为果蔗，水田、壤土，肥力好且较均匀。2018年2月20日上午种植，种植前，施复合肥（挪威产，N:P:K＝15:15:15）600 kg/hm2作基肥；下种后，施利根砂颗粒剂（1%阿维菌素）60 kg/hm2，施于蔗种上及其两侧防治线虫、蔗龟或其他地下害虫，于当日上午覆土盖除草地膜（盖地膜前土壤较湿润，未淋水）。其余田间管理按广州市南沙区果蔗生产管理措施进行，果蔗生长正常。

1.3 调查测定项目

1.3.1 农艺性状调查 萌芽率、分蘖率、茎径、径长、有效茎、单茎重等采用常规调查方法[17]。

1.3.2 品质测定及收获 于收获时用手提田间锤度计，测定甘蔗茎中部锤度，每小区连续测量15条正常生长蔗茎，并计算平均值。于收获时每小区采取4条正常生长的主茎和2条正常生长的一级分蘖茎，用常规方法测定蔗糖分[17]。2018年12月20日分区收获测产。

1.4 甘蔗宿根矮化病菌及花叶病病毒检测

于甘蔗成熟期，每处理分别随机采取12条主茎，采用PCR方法检测甘蔗宿根矮化病菌[18-19]；每处理分别随机采取20株甘蔗嫩叶片样品，采用RT-PCR方法检测甘蔗花叶病毒、高粱花叶病毒及甘蔗线条花叶病毒[20]。

2 结果与分析

2.1 农艺性状

新植农艺性状调查测定结果（表1）显示，‘果蔗7号’健康种茎苗与普通种茎苗相比，种苗萌芽率、分蘖率分别提高24.6、18.4个百分点，达极显著或显著水平；健康种苗的茎径为4.23 cm，较其普通种苗略细0.02 cm（未达显著水平）；健康种苗的茎长、节间长度分别较普通种苗长20.6、2.47 cm，达极显著或显著水平；健康种苗的单茎重为3.32 kg，较普通种苗的单茎重增加0.65 kg，达显著水平；健康种苗有效茎数为4.80条/m2，较普通种苗多0.12条/m2，未达显著水平。

表1 农艺性状比较

2.2 蔗茎产量、田间锤度及蔗糖分

由表2可知，与普通种苗相比‘，果蔗7号’健康种苗蔗茎产量15.29 kg/m2，增产23.85%，达极显著水平；健康种苗田间锤度18.2%，提高1.1个百分点，未达显著水平；健康种苗的甘蔗蔗糖分为11.04%，提高0.36个百分点，未达显著水平。

表2 产量及品质比较

2.3 甘蔗宿根矮化病菌及花叶病病毒检测

2.3.1 果蔗成熟期蔗茎宿根矮化病菌检测结果 如图1，12个采集于‘果蔗7号’普通种苗蔗茎的蔗汁样品甘蔗宿根矮化病菌PCR检测结果有7个为阳性（即可检测出甘蔗宿根矮化病菌），阳性率58.3%，说明严重感染甘蔗宿根矮化病菌；而12个采集于健康种苗蔗茎的蔗汁样品甘蔗宿根矮化病菌PCR检测结果均为阴性（即未检测出甘蔗宿根矮化病菌）。

图1 普通种苗蔗茎(a)与其健康种苗蔗茎(b)甘蔗宿根矮化病菌检测结果

2.3.2 甘蔗花叶病病毒检测结果 检测结果（图2）表明，‘果蔗7号’普通种苗甘蔗花叶病毒检出率为65%、高粱花叶病毒检出率为90%、甘蔗线条花叶病毒未检出；健康种苗上述3种病毒均未检出（电泳图略）。

图2 普通种苗甘蔗花叶病毒(a)和高粱花叶病毒(b)检测结果

3 结论与讨论

甘蔗是以种茎（芽）为繁殖体的无性繁殖作物，连续做种，易遭受病原菌侵染引起多种甘蔗种苗病害，造成甘蔗产量下降、品质变劣，影响甘蔗种植经济效益。基于组织培养脱毒技术培育甘蔗健康种苗是防治甘蔗种苗病害的重要措施[8]。健康种苗具有明显的增产提质效果，据报道，种植糖蔗健康种苗可使糖蔗增产10%～15%，蔗糖分提高0.5个百分点左右[21-22]。果蔗健康种苗在分蘖性能、株高、茎径、节间长度、单茎重、有效茎数及茎产量等方面均明显优于普通种苗[12,23-24]。本研究中，‘果蔗7号’健康种苗较其普通种苗蔗茎产量增加23.85%、甘蔗蔗糖分提高0.36个百分点，其健康种苗增产效应明显优于糖蔗健康种苗增产效应，可能的原因是果蔗为热带原种（以‘Badila’为主），未经有性杂交改良导入野生蔗抗逆基因，故其抗逆性较差，较糖蔗易遭受病毒侵染，尤其是2种或以上种类病毒的复合侵染[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，导致其生产性能显著下降。因此，果蔗健康种苗增产潜力优于糖蔗，值得大力发展。

经连续3年种植（一级苗圃、二级苗圃及田间评价试验），‘果蔗7号’健康种苗仍未检测出甘蔗宿根矮化病菌及甘蔗花叶病毒、高粱花叶病毒、甘蔗线条花叶病毒，表明果蔗健康种苗短期内再次发生甘蔗宿根矮化病或花叶病等种苗病害的可能性不大。可能是因为甘蔗宿根矮化病菌或甘蔗花叶病病原病毒需要经历果蔗种苗多年数次种植，逐步感染、逐步积累病菌（毒）量，方可造成健康种苗的再次感染。因此，只要注意砍收刀具消毒、传毒媒介的及时防控或苗圃隔离等措施，防止病原物交叉感染，在生产上推广果蔗健康种苗是切实可行的[25]。

本研究将果蔗主要种苗病害分子检测应用于果蔗种苗田间效果评价，提高了试验结果的严谨性、可靠性。‘果蔗7号’健康种苗具有明显的增产提质效果，与其普通种茎苗相比，蔗茎产量增加23.85%、茎长增加20.6 cm、节间长度增加2.47 cm、单茎重增重0.65 kg、蔗糖分提高0.36个百分点。由于良好的提质增效效果及采取了有效的推广措施（建立示范基地、技术培训、田间观摩等），果蔗健康种苗在广州市南沙区推广应用迅速，已作为一项主推技术，累计辐射带动应用超万亩。今后，该区将大力发展果蔗健康种苗，促进果蔗产业可持续发展。

本研究仅一年一点小区试验，今后将进一步多年多生态类型蔗区扩大试验示范，为果蔗健康种苗推广应用提供更客观的数据。