郭 強(qiáng)，馬文清，唐利球，秦昌鮮，陳海生

（廣西南亞熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，廣西 龍州 532415）

甘蔗梢腐?。⊿ugarcane pokkah boeng disease）于1896年首次發(fā)現(xiàn)于爪哇地區(qū)的主栽品種POJ2878上，之后隨著POJ2878的廣泛推廣，甘蔗梢腐病幾乎傳遍了全世界所有甘蔗種植國(guó)家和地區(qū)[1-2]，目前，甘蔗梢腐病儼然發(fā)展成為一種世界性的真菌病害[3-4]，對(duì)蔗糖產(chǎn)業(yè)造成了巨大損失。在印度，甘蔗梢腐病發(fā)病率達(dá)到51.4%，導(dǎo)致甘蔗減產(chǎn)24.9%，每年造成損失達(dá)到250億盧比[5-7]；我國(guó)各甘蔗種植區(qū)也普遍發(fā)生了甘蔗梢腐病危害，尤其是廣西蔗區(qū)危害極為嚴(yán)重[8-10]。黃鴻能[11]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，受梢腐病危害的甘蔗平均株高比健康植株矮30～60 cm，每 667 m2減產(chǎn)1 000～2 000 kg，平均蔗糖分下降0.56%。據(jù)張玉娟[12]研究報(bào)道，甘蔗梢腐病對(duì)新臺(tái)糖系列品種危害較為嚴(yán)重，尤其是ROC23、ROC25和ROC26，發(fā)病率高達(dá)70%～80%。目前，防治甘蔗梢腐病最經(jīng)濟(jì)有效的方法就是選育抗梢腐病的甘蔗新品種，而我國(guó)對(duì)于甘蔗梢腐病及其抗病育種的研究基礎(chǔ)非常薄弱。本文就甘蔗梢腐病的發(fā)生與危害、病原菌、抗病機(jī)制和抗性鑒定技術(shù)、綜合防治和抗病育種，以及我國(guó)甘蔗梢腐病研究中存在的問(wèn)題進(jìn)行評(píng)述。

1 甘蔗梢腐病的發(fā)生與危害

1.1 甘蔗梢腐病的發(fā)生

梢腐病最早發(fā)現(xiàn)于印尼爪哇，因此被命名為“Pokkah boeng”，其含義是指生長(zhǎng)畸形或扭曲不正的梢部[13]，也就是說(shuō)甘蔗梢腐病主要危害甘蔗的梢部幼嫩葉片，引起梢部葉片扭曲、畸形，嚴(yán)重時(shí)整個(gè)梢部壞死[4，14]。甘蔗梢腐病主要發(fā)生在6～9月份，此時(shí)期氣溫高，雨量充足，蔗農(nóng)大量施用氮肥等條件非常有利于甘蔗生長(zhǎng)，但同時(shí)也極易引起甘蔗梢腐病的大規(guī)模爆發(fā)[15-16]。因此，許多專家將甘蔗梢腐病戲稱為“富貴病”。近年來(lái)，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)在氣溫較低的秋冬季節(jié)也發(fā)生了甘蔗梢腐病的危害[17-18]。

1.2 甘蔗梢腐病的傳播形式

前人對(duì)甘蔗梢腐病傳播方式看法不一致，Bourne等[19]認(rèn)為梢腐病是通過(guò)鉆心蟲的幼蟲或成蟲攜帶分生孢子進(jìn)行傳播；Martin等[1]、Raid等[2]認(rèn)為甘蔗梢腐病是以分生孢子形式隨氣流傳播[1-2，16]；Narendra 等[20]認(rèn)為梢腐病是通過(guò)種莖攜帶病原菌進(jìn)行傳播的；但普遍認(rèn)可的是氣流傳播。在高溫干燥的氣候條件下，分生孢子隨風(fēng)和氣流飄散至展開的甘蔗葉片上，等到雨季來(lái)臨之際，分生孢子又被雨水帶到易發(fā)病部位。緊接著分生孢子萌發(fā)，長(zhǎng)出菌絲，菌絲沿著幼嫩葉片邊緣穿透內(nèi)部組織的軟角質(zhì)層，隨后菌絲侵染薄壁狀細(xì)胞，蔓延至嫩莖維管束，最終導(dǎo)致葉片扭曲變形，蔗莖出現(xiàn)階梯狀病變[16，21]。

1.3 甘蔗梢腐病的癥狀

甘蔗梢腐病的癥狀非常容易識(shí)別。發(fā)病早期階段幼嫩葉片由基部開始出現(xiàn)黃化褪綠，感病葉片扭曲變形，形成褶皺狀，整張葉片不能完全伸展開來(lái)，葉片縮短；黃化病斑逐漸變?yōu)榈t色或紅褐色條紋，慢慢的腐爛壞死，最終葉片斷裂[16，22]。為害較輕的植株繼續(xù)生長(zhǎng)，新長(zhǎng)出的葉片恢復(fù)正常。但有時(shí)候病原菌從生長(zhǎng)點(diǎn)或葉鞘繼續(xù)侵染蔗莖部位，被侵染的庶莖組織褐化、腐爛，在節(jié)部呈暗紅色線狀條紋，而在節(jié)間由表皮向內(nèi)層凹陷呈階梯狀，形成如刀割狀的橫向裂口，生長(zhǎng)受到阻礙，而未受侵染的健康組織則繼續(xù)生長(zhǎng)，最終導(dǎo)致庶莖彎曲變形，節(jié)間縮短；受害嚴(yán)重時(shí)，病原菌穿透生長(zhǎng)點(diǎn)，致使生長(zhǎng)點(diǎn)組織軟化褐化，梢部幼嫩葉片畸形壞死，造成頂腐，直至整個(gè)植株死亡，這主要發(fā)生在一些極易感病的甘庶品種上[15-16，23]。

2 甘蔗梢腐病病原菌

1927年Bolle等首次分離獲得了甘蔗梢腐病病原菌，并將其鑒定為鐮刀菌（Fusarium），屬于半知菌亞門，無(wú)性階段為串珠鐮孢菌（Fusarium moniliforme Sheldon），有性階段為串珠赤霉菌（Gibberella moniliforme Wineland）[24]。能夠引起梢腐病的鐮刀菌種類繁多，但是目前尚未清楚到底有多少種鐮刀菌是甘蔗梢腐病病原[17]。前人已經(jīng)對(duì)鐮刀菌進(jìn)行了大量的研究，F(xiàn).moniliforme、F.sacchari、F.proliferatum、F.andiyazi、F.verticillioides 和 F.subglutinans均能夠引起甘蔗梢腐病[3-4]。

我國(guó)關(guān)于引起甘蔗梢腐病的鐮刀菌研究還是相對(duì)較少[25-26]。目前，我國(guó)確定的病原鐮刀菌主要包括gx1（F.verticillioides）和gx2（F.proliferatum），其中g(shù)x1為優(yōu)勢(shì)種，占菌株總數(shù)的93%，主要在高溫、高濕的夏季侵染甘蔗引起梢腐病，危害較為嚴(yán)重；gx2占菌株總數(shù)的7%，比較耐低溫，主要在冬季侵染甘庶引發(fā)梢腐病危害，但致病性較弱[17]。林鎮(zhèn)躍等[27]從全國(guó)各個(gè)植蔗區(qū)采集甘蔗梢腐病樣品，經(jīng)分離、純化獲得病原菌株113株，首次闡明了我國(guó)甘蔗梢腐病病原菌的多樣性，并且率先研發(fā)出了一種結(jié)合 TaqMan-qPCR的甘蔗梢腐病病原檢測(cè)方法。

郭強(qiáng)等[15，18]為研究甘蔗梢腐病病原菌的VCG多樣性，對(duì)采自全國(guó)不同植蔗區(qū)的30個(gè)甘蔗梢腐病菌株進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)體親和性研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：同一類群gx1或gx2的菌株之間互不親和，同一地理來(lái)源的甘蔗梢腐病菌株之間亦互不親和，說(shuō)明引起甘蔗梢腐病的病原鐮刀菌存在豐富的 VCG 多樣性，群體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有待進(jìn)一步研究。

3 甘蔗對(duì)梢腐病抗病機(jī)制和抗性鑒定技術(shù)

3.1 甘蔗對(duì)梢腐病抗病機(jī)制

我國(guó)對(duì)甘蔗梢腐病的研究起步較晚，對(duì)于甘蔗對(duì)梢腐病的抗病機(jī)制尚未明確。因此，甘蔗梢腐病的抗病機(jī)制成為了病理學(xué)家們的研究熱點(diǎn)。病理學(xué)家們首先從形態(tài)學(xué)上研究甘蔗對(duì)梢腐病的抗性，據(jù)Martin等[1]研究表明，生長(zhǎng)較快的甘蔗品種對(duì)梢腐病抗性較強(qiáng)，而生長(zhǎng)較慢的甘蔗品種對(duì)梢腐病抗性較弱。王澤平等[28]從甘蔗葉冠形態(tài)上探索其抗病性發(fā)現(xiàn)，對(duì)梢腐病抗性較強(qiáng)的甘蔗品種株型比較緊湊，葉片呈狹長(zhǎng)直立型，脫葉性好；而對(duì)梢腐病抗性較弱的甘蔗品種株型披散，葉片呈寬大下垂型，且脫葉性較差。從生理生化方面研究甘蔗對(duì)梢腐病抗性尚未見有相關(guān)報(bào)道，但據(jù)吳建明等[29]研究結(jié)果表明，赤霉素能夠誘導(dǎo)甘蔗節(jié)間的伸長(zhǎng)，而梢腐病危害致使甘蔗節(jié)間縮短，這是否說(shuō)明赤霉素與甘蔗梢腐病之間存在一定的聯(lián)系，有待進(jìn)一步研究證明。

也有學(xué)者從環(huán)境因素和分子生物學(xué)方面研究甘蔗對(duì)梢腐病抗性。Lin等[30]利用人工接種法對(duì)不同氮肥處理之間梢腐病的危害程度進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)施用尿素處理的甘蔗受梢腐病危害比較嚴(yán)重。郭強(qiáng)等[31]利用根癌農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化方法，將攜帶有GFP基因的T-DNA片段整合到甘蔗梢腐病原菌（YN41）中，通過(guò)觀察甘蔗梢腐病病原菌侵染過(guò)程，對(duì)甘蔗梢腐病病原菌與甘蔗品種之間的互作機(jī)制進(jìn)了行研究。王鑫等[32]利用T-DNA插入法構(gòu)建甘蔗梢腐病病原菌CNO-1突變體庫(kù)，獲得了956個(gè)突變體，其中T12d、T13a和T16f在甘蔗上幾乎喪失了致病性，為進(jìn)一步研究梢腐病菌與甘蔗的互作機(jī)制打下了基礎(chǔ)。

3.2 甘蔗對(duì)梢腐病抗性鑒定技術(shù)

抗性鑒定可分為自然接種法和人工接種法，自然接種法是在自然環(huán)境下供試材料的抗性表現(xiàn)；人工接種法通過(guò)高濃度病菌脅迫處理，觀察供試材料的抗性表現(xiàn)[33]。王澤平等[34]以12個(gè)甘蔗新品種（系）為材料，在廣西蔗區(qū)的6個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)通過(guò)自然接種法觀察梢腐病的發(fā)病情況，建立甘蔗梢腐病田間抗性評(píng)價(jià)體系，其田間調(diào)查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及田間抗性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1和表2。根據(jù)其建立的甘蔗梢腐病田間抗性評(píng)價(jià)體系，對(duì)廣西蔗區(qū)13個(gè)推廣品種進(jìn)行田間抗性綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)高抗梢腐病品種2個(gè)、抗梢腐病品種9個(gè)、中抗梢腐病品種2個(gè)[35]。

表1 甘蔗梢腐病田間調(diào)查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表2 甘蔗梢腐病田間抗性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

人工接種法種類繁多，其中包括滴心接種法、噴霧接種法、剪葉接種法和注射接種法等，但對(duì)于甘蔗梢腐病接種病原菌只有注射接種法和剪葉接種法效果比較明顯。張木清等[36]對(duì)注射接種法和剪葉接種法進(jìn)行了評(píng)述，并對(duì)這兩種方法的發(fā)病等級(jí)和品種抗性等級(jí)進(jìn)行了劃分。王澤平等[37-38]采用注射接種法對(duì)18個(gè)甘蔗材料進(jìn)行梢腐病抗性鑒定試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，GT37和GT21為感梢腐病材料，Q202和YT94-128為抗梢腐病材料。

4 甘蔗梢腐病的綜合防治和抗病育種研究

4.1 甘蔗梢腐病的綜合防治

甘蔗梢腐病主要發(fā)生在6～9月，此時(shí)期氣溫較高，再加上降雨較多，雨后蔗農(nóng)大量施用氮肥，綜合這樣的氣候條件促進(jìn)了甘蔗梢腐病的大規(guī)模發(fā)生[39]。目前，對(duì)防治甘蔗梢腐病的發(fā)生尚未找到有效的解決方法。蔗農(nóng)們運(yùn)用最廣泛、最直接的方法就是噴施殺菌劑，但這樣的防治效果并不明顯，而且成本較高；另外，通過(guò)加強(qiáng)田間管理，氮、磷、鉀肥合理施用，合理排灌，降低蔗田濕度，適時(shí)進(jìn)行培土，剝除枯葉、老葉，使蔗田通風(fēng)透光，充分利用太陽(yáng)光照，增強(qiáng)蔗株光合作用；甘蔗收獲后，適時(shí)清理蔗田，也能起到控制病害擴(kuò)散蔓延的效果[8，23]。但這些方法都未能從根本上防治甘蔗梢腐病。

4.2 抗病育種研究

據(jù)Martin等[1]研究表明，甘蔗梢腐病對(duì)甘蔗的危害程度與甘蔗品種的生長(zhǎng)速度有密切聯(lián)系，當(dāng)分生孢子萌發(fā)并侵染心葉時(shí)，生長(zhǎng)快的甘蔗品種受侵染的心葉能夠迅速伸展，致使受侵染部位暴露于陽(yáng)光下，葉面水分迅速蒸發(fā)，分生孢子在干燥的環(huán)境條件下將會(huì)受到抑制，受害蔗株就得以恢復(fù)正常生長(zhǎng)，大大降低了梢腐病的危害。因此，種植抗病品種是防治甘蔗梢腐病最有效、最經(jīng)濟(jì)的方法[40]。目前，我國(guó)推廣種植的甘蔗品種相對(duì)單一，主要以ROC22為主，而其他的一些新品種（桂糖32、桂糖42、桂糖46、柳城05-136等）也得到了相應(yīng)的推廣，而這些推廣品種都遭受到不同程度的梢腐病危害。在尚未找到有效的藥劑防治甘蔗梢腐病之前，選育抗梢腐病的甘蔗新品種是當(dāng)前甘蔗育種的一個(gè)重要課題。

在我國(guó)，由于過(guò)去甘蔗種植的粗放性以及甘蔗病害對(duì)甘蔗生產(chǎn)的影響甚小，甘蔗梢腐病并未引起人們的重視，在甘蔗育種工作中并未涉及到抗梢腐病品種的選育，也沒有設(shè)置抗梢腐病性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，這在世界各甘蔗種植地區(qū)是十分罕見的，最終導(dǎo)致我國(guó)甘蔗梢腐病的流行[11]。近年來(lái)，由于甘蔗梢腐病的大規(guī)模爆發(fā)，嚴(yán)重影響了甘蔗產(chǎn)量和蔗糖分，人們才逐漸認(rèn)識(shí)到了抗梢腐病育種的重要性。張玉娟等[12]通過(guò)對(duì)甘蔗實(shí)生苗F1群體進(jìn)行抗梢腐病性分析，證明了傳統(tǒng)的甘蔗雜交育種方法能夠選育出抗梢腐病材料。目前，我國(guó)主要還是從常規(guī)育種各系圃篩選抗梢腐病甘蔗新品（系），而隨著基因工程技術(shù)的日益成熟，利用甘蔗遺傳多樣性進(jìn)行分子抗甘蔗梢腐病育種工作同樣有著巨大的發(fā)展空間[7]。

5 我國(guó)甘蔗梢腐病研究存在問(wèn)題與展望

一直以來(lái)，人們總是忽視甘蔗病害對(duì)甘蔗生產(chǎn)的影響，甘蔗病害的研究與防控工作重視度不夠，從而導(dǎo)致病害的流行。近年來(lái)，我國(guó)甘蔗梢腐病開始呈現(xiàn)全年流行的趨勢(shì)，對(duì)甘蔗生產(chǎn)造成巨大損失[41]。但是，我國(guó)對(duì)甘蔗梢腐病的研究工作才剛剛起步，分子生物學(xué)研究還相對(duì)薄弱，尚未找到控制梢腐病的有效方法，抗梢腐病育種工作滯后，梢腐病快速診斷和抗性鑒定技術(shù)相對(duì)落后。因此，進(jìn)一步優(yōu)化完善梢腐病快速診斷和抗性鑒定技術(shù)，深入開展甘蔗梢腐病病原菌及致病基因鑒定和甘蔗抗梢腐病種質(zhì)資源篩選及抗病基因鑒定，加強(qiáng)抗梢腐病育種工作，提高抗病育種能力，將是今后甘蔗梢腐病研究工作的重點(diǎn)[12]。