引进国外甘蔗种质资源检疫及田间抗病和农艺性状观察

韦金菊　李海碧　周会　桂意云　祝 开　宋修鹏　周珊　经艳　李杨瑞　刘昔辉

关键词：甘蔗；种质资源；隔离检疫；病害；分子检测；农艺性状

中图分类号：S566.1 文献标识码：A

广西是我国主要的糖料蔗生产基地，2021 年甘蔗种植面积约77.48 萬hm2，蔗糖产量约占我国食糖总产量的90%[1-3]。广西目前的主栽品种为‘桂糖42 号和‘桂柳05136，均易感黑穗病，加上多年连作，导致黑穗病发病率居高不下[1]，急需选育和推广抗病性强、高糖、高产的优良甘蔗品种。选育糖分、产量、抗逆性、宿根性和适应性等表现更优的甘蔗新品种是我国甘蔗育种努力的目标，然而常规杂交育种要获得突破，引进和利用国外丰富的甘蔗亲本资源极为重要。近40 a来，广西在甘蔗种质资源引进及利用方面取得较大成绩，利用引进的甘蔗品种‘新台糖22 号等作为亲本育成的‘桂糖42 号‘桂柳05136等优良甘蔗品种为我国蔗糖业做出了巨大贡献[4]。

检验检疫是甘蔗引种的重要环节，主要是进行检疫性有害生物监测，特别是针对我国尚未发生的病虫害，避免随种茎引入而传播和蔓延。在甘蔗种植史中，曾有因引种带来新病害爆发而造成当地甘蔗产业重大损失的先例，比如美国夏威夷引种带来的浮尘子危害，中国台湾引种带入的甘蔗霜霉病危害[5]。由国家质检总局、农业农村部发布并实施的《中华人民共和国进境植物检疫性有害生物名录》更新至2021 年，进境检疫性有害生物446 种，其中与甘蔗相关的检疫性有害生物种类对外有45 种，对内有4 种，因此我国甘蔗检疫性有害生物种类共49 种，包括甘蔗检疫性害虫12 种、检疫性病害19 种和甘蔗检疫性杂草18种[6]。

中国农业科学院甘蔗研究中心与法国农业国际合作研究发展中心（International Center forCooperation in Agronomic Research for Development，CIRAD）建立了多年的交流合作关系，在农业农村部、广西农业农村厅、广西植保总站和邕州海关等部门的审批和监测下，广西农业科学院甘蔗研究所通过CIRAD 下属负责不同国家甘蔗种质资源引进、提供和检疫的机构Visacane 引进了多批次甘蔗种质材料。为了解引进的国外甘蔗种质的检疫情况及在广西生态环境条件下的大田农艺性状表现，本研究对41 份引进国外甘蔗种质材料进行检疫性病害白条病与斐济病PCR 检测，以及黑穗病、黄叶病、锈病等病害的大田自然发病情况调查，并结合农艺性状进行综合评价，为引进国外甘蔗种质的利用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

2015—2017 年，广西农业科学院甘蔗研究所通过Visacane 引进3 个批次合计48 份不同国家的甘蔗种质（表1）。引进的国外种质在引种检疫温室进行隔离种植检疫，其中 2016 年引进的FR92-394 和FR90-881 种植后不发芽并于2017 年再申请补发；CPCL99-4455、FG08-533、FG09-060、FG09-314 和FR90-881 5 份甘蔗种质种植后不发芽，后续未申请补发。

1.2 方法

1.2.1 隔离检疫监测 对引进甘蔗种质在检疫隔离室进行隔离种植监测，监测时间为2 个生长周期或者2 a，隔离种植检疫期间接受海关及广西区植保总站的监督检查。具体的检疫程序主要为：邮寄进境的包裹需存放于检疫室内的预处理室，在海关监管部门的监督下开箱检验，检查蔗茎及包装是否携带检疫性有害生物，包装材料等进境废弃物需在检疫室焚烧炉内焚烧。外观检查合格的蔗茎进行隔离种植前脱菌处理：（52±0.5）℃热水浸泡30 min，捞出，待冷却至常温后，再用50%多菌灵可湿性粉剂浸泡5 min，最后按不同批次或不同引进国家在玻璃检疫温室内进行隔离种植。

生长隔离周期内需定期进行监测观察，发现病虫害及时鉴定，在第一个生长周期第4～6 个月时进行检疫性病害斐济病的RT-PCR 检测，第10～12个月进行白条病分子检测，其他检疫性病虫害采取定期观察的方式，对甘蔗生长全过程进行监测。

第一个生长周期结束后，把蔗茎砍成单芽节，经流动水浸泡24 h，再置于（52±0.5）℃热水浸泡30 min，然后进行第二个生长周期的新植和宿根隔离种植检疫，与第一个生长周期方法相同再次对引进甘蔗进行斐济病和白条病分子检测[7]。

1.2.2 甘蔗斐济病和白条病分子检测本研究主要对检疫性病害斐济病和白条病进行分子检测，斐济病RT-PCR 分子检测主要参照卢文洁等[8]和韦金菊等[9]的方法，检测引物使用FDV7F 和FDV7R，目的片段大小约为450 bp。白条病PCR检测参照韦金菊等[10]的方法，PCR 扩增体系中采用2×Easy Taq PCR 反应预混液，检测引物使用XaA1b2-f3 和 XaA1b2-r3，目的片段大小约为400 bp。

1.2.3 田间自然发病观察 隔离周期满后，将检疫合格出圃的甘蔗种植在广西农业科学院甘蔗研究所丁当试验基地，每份甘蔗种质种植3 行，下种量10 芽/m，行长5 m，在苗期、伸长期和成熟期调查大田自然发病情况，主要调查病害为黑穗病、花叶病、黄叶病、锈病、梢腐病、赤腐病、轮斑病和褐斑病等常见病害。大田病害发生程度参照文献[11-12]的评价划分方法，对等级表示数值及分级定义稍有改动，叶部病害分级按绿叶病斑总面积占绿叶总面积来确定轻重，黑穗病分级按发病率来划分，以1、3、5、7、9 级5 个等级进行记录，其中1 级为病害无或轻，病害严重度依次增加，9 级最严重，分级见表2。

1.2.4 田间农艺性状观察 在观察大田自然发病的同时，以‘桂糖42 号和‘ROC22为对照品种进行大田适应性观察，在甘蔗工艺成熟期进行株高、茎径、锤度、有效茎数和产量等农艺性状进行等级评价。根据文献[11]的评价划分方法，对等级表示数值及分级定义稍有改动，每个指标分为1、3、5、7、9 级5 个等级，各指标分级情况见表2。

2 结果与分析

2.1 甘蔗种质隔离检疫监测

42 份甘蔗种质在引种检疫温室隔离种植2 个生长周期，种质DB70-121 在第二个生长周期时全部感染黑穗病，上报相关部门后销毁，其余41份甘蔗种质经过2 个生长周期（2 a 新植1 a 宿根）的隔离观察，未发现检疫性有害生物。

2.2 甘蔗种质斐济病和白条病检测

对 41 份甘蔗种质材料进行斐济病RT-PCR 检测和白条病PCR 检测，斐济病和白条病分子检测均为阴性，表明这些种质未受斐济病和白条病检疫性病害的病原侵染。

2.3 甘蔗种质田间自然发病调查

将检疫合格出圃的41 份甘蔗种质资源进行大田种植，对赤条病、花叶病、黄叶病、黑穗病、锈病、轮斑病、褐斑病、赤腐病、黄点病和梢腐病等病害进行田间自然发病观察。结果表明，供试的41 份引进种质均感染了一种或多种上述病害（表3）。对甘蔗产量和糖分影响比较大的病害为白条病、黑穗病和梢腐病，因此本研究重点关注这3 种病害的发生。发现BBZ86-170、BR08-004、FG04-333 和FG09-124 这4 份种质黑穗病发生严重；B03-572、BJ99-32、FG07-338、FG09-380 和FR90-881 等5 份种质的梢腐病发病等级为7～9，发病比较严重，特别是FG07-338 每年均发生最为严重等级的梢腐病，症状为蔗梢枯死的“死头”状，产量几乎无收。综合抗病表現较好的种质有9 份：B03-224、B03-876、FG08-057、FG08-757、FG09-128、FG09-331、FG09-367、FG09-538 和FR89-746，这些种质可作为抗病亲本用于抗病杂交育种。

2.4 甘蔗种质资源农艺性状评价

对 41 份引进甘蔗种质进行大田农艺性状观察（表4），结果表明：锤度评价为1 等级种质有8 份，包括B03-224、BBZ88-343、BJ99-32、BR08-004、CP04-1844、CP05-1526、FG06-691和FG09-367，可作为高糖亲本用于甘蔗杂交育种； 产量评价为1 等级种质有5 份， 包括BZ93-855、CP00-1446、FG09-124、FG09-346 和FR90-881，可作为高产亲本用于甘蔗杂交育种；整体评价1～3 等级种质有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，其综合性状较好，产量潜力较大，拟进入下一轮试验继续筛选；综合农艺性状及抗病性进行整体评价表现优异种质有4份， 包括B03-224 、FG09-128 、FG09-367 和CP05-1526，建议进入品种比较试验。所有种质已提交给甘蔗种质资源圃进行保育并继续进行抗旱性、抗寒性等评价研究，以便进一步利用。

3 讨论

3.1 规范甘蔗引种检疫程序，降低引种风险

自 1992 年广西农业科学院甘蔗研究所甘蔗引种检疫隔离温室开始使用以来，曾在甘蔗引种检疫种植期间检测出引进的甘蔗携带白条病、白叶病、斐济病等检疫性病害[5]，为了规范甘蔗引种隔离种植的检疫程序，广西甘蔗引种检疫室参照澳大利亚、中国云南省农业科学院甘蔗研究所的甘蔗引种检疫隔离种植程序[7]，制定了严格规范的广西甘蔗引种检疫规程，对进境甘蔗进行病虫害监测。监督部门如海关、植保总站根据国际植蔗国甘蔗病虫害的发生、流行传播风险分析、预警和快速反应机制，加强了对境外甘蔗病虫害的发生、流行情况的收集、跟踪、分析和预测，建立国内外甘蔗病虫害信息数据库，并对口岸和检疫单位实现资源共享，加大宣传力度和专业检疫人员培训，逐步完善我国甘蔗进境甘蔗检疫风险分析机制，建立健全的风险预警反应机制，以防止甘蔗重大外来有害生物进入我国。

3.2 引进优良甘蔗种质，快速提升甘蔗品种改良

甘蔗优良新品种的引进和培育，有利于提高育种效率，选育优良品种，源源不断给蔗糖业注入新生机。自广西农业科学院甘蔗研究所建所育蔗近70 a 来，虽然自育桂糖系列品种达60 个，但只有少数甘蔗品种能成为主栽品种，主要原因是大多育成品种的综合生产性能无法满足生产需求。回顾广西甘蔗引种的历程，自1954 年引进的‘F134到‘新台糖16 号‘新台糖22 号在广西蔗糖业中大放异彩，特别是引进‘新台糖22号后成为广西主栽品种长达20 多年，单年种植面积最大时占全国的80%以上[4]，目前仍占8%左右的面积[13]；其作为优异杂交亲本，通过杂交选育获得一批性状优良的甘蔗后代，育成桂糖系列品种占所育品种的21.21%，如目前广西主栽品种‘桂糖42 号和‘桂柳05136，特别是2006—2014 年广西区试中，‘新台糖22 号的杂交后代占比为41.86%[4]，为我国甘蔗产业做出了巨大的贡献。引进优良的甘蔗种质，极大地丰富了我国甘蔗种质资源和杂交育种亲本。

3.3 加强引进国外甘蔗种质资源评价，有利于甘蔗杂交育种利用

广西农业科学院甘蔗研究所通过引进甘蔗种质资源并用于杂交育种，育成桂糖系列品种中70%的品种亲本属于引进种质，桂糖系列品种及进入区试的桂糖品系亲本中含有的引进种质血缘主要来自美国、印度及中国台湾等甘蔗种质资源利用率及育成品种率高的国家及地区，这些国家和地区的甘蔗种质利用率大，因此在今后的引种区域方向上，可加大上述地方的引种力度[4]。尤其是加强对抗病性强的单抗源或多抗源种质，比如高抗黑穗病、白条病等种质的引进利用，可有效提高我国甘蔗的抗病育种水平，从最根本有效的途径防止病害的大发生；随着生产需求的变化，市场劳动力成本的提高，甘蔗育种在高糖、高产、抗病强、宿根长等传统育种重要目标外，增加了适宜机械化的要求，因此抗倒伏、耐碾压、宿根性强的适宜机械化种植和收获的甘蔗种质亦成为引进种质的新关注点。引进甘蔗种质拓宽了我国甘蔗亲本的遗传基础，加快甘蔗品种改良，对我国食糖供给安全、精准脱贫和乡村振兴发挥了重要作用。引进的甘蔗种质检疫合格出圃后，进行大田试种，并对其在引种地区生态环境下的生长情况、糖分、产量等农艺性状及抗病性、抗旱性、抗寒性等性状进行评价，这是引进种质利用的基础。目前各育种单位对甘蔗引进种质资源的评价如抗宿根矮化病[14]、抗黑穗病[15]、抗花叶病[16]、抗螟虫性[17]、耐寒性[18]、宿根性[19]、杂交后代适应性[20]、遗传多样性分析[21-25]、工艺性状演进趋势分析[26]，及不同的评价方法如农艺性状快速分级评价方法[11]、投影寻踪分类评价法[27]、蒙特卡洛法评价法[28]、DTOPSIS 评价法[29]都进行了研究，极大提高了引进甘蔗种质资源利用的目的性和育种的指导性。

4 结论

2015—2017 年从Visacane 引进甘蔗种质资源41 份，在甘蔗引种隔离检疫室进行隔离检疫种植2 个生长周期，并在检疫合格出圃后种植在大田中，观察在广西蔗区的综合农艺性状表现，初步筛选出4 份优良甘蔗种质B03-224、FG09-128、FG09-367 和CP05-1526，将进入下一轮品种比较试验；并获得一些特异性优良种质材料，可在甘蔗杂交育种中试用。