嚴曉妮，蔣洪濤，張木清

（廣西甘蔗生物學(xué)重點實驗室/廣西大學(xué)，南寧 530004）

0 引言

甘蔗（Saccharum officinarumL.）是重要糖料作物和可再生能源作物，富含蔗糖的莖稈常被用作制糖原料，同時蔗汁、蔗渣等可用于乙醇發(fā)酵、造紙等工業(yè)[1]。甘蔗種植面積和產(chǎn)糖量均占全球糖料作物總量的85%以上，而我國甘蔗產(chǎn)糖量占全國食糖產(chǎn)量的90%左右，較高的糖產(chǎn)量使得我國成為僅次于巴西、印度的世界第三大產(chǎn)糖國[2-3]。然而生產(chǎn)中面臨原料蔗生產(chǎn)成本高、農(nóng)民種蔗的意愿低、糖料蔗種植面積逐年下降以及國際糖價對中國市場的沖擊等問題，使得我國糖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展面臨嚴峻挑戰(zhàn)[4-5]。

糖料蔗在整個生長過程中受真菌性、病毒性和細菌性病害等影響，其中真菌性病害以黑穗病和梢腐病最為嚴重。甘蔗梢腐?。⊿ugarcane pokkah boeng disease,PBD）是一類重要的真菌性病害，最早出現(xiàn)于1896 年爪哇地區(qū)的栽培品種‘POJ2878’[6]，目前在世界各地均有發(fā)生[7-8]。近年來，隨著化肥的過度施用、感病品種的種植以及氣候變化等因素的影響，國內(nèi)甘蔗梢腐病的發(fā)生日益嚴重[9-13]，有些感病品種的發(fā)病率高達80%以上，且呈現(xiàn)全年和全生育期發(fā)病的現(xiàn)象，給甘蔗生產(chǎn)造成巨大損失[14]。近年甘蔗梢腐病研究多聚焦在梢腐病病原菌的分離鑒定，而在甘蔗育種、栽培措施和化學(xué)防治上尚無重大突破，導(dǎo)致甘蔗梢腐病缺乏高效綠色的防治手段。在目前的作物生產(chǎn)管理中，多以栽培抗病品種、噴施殺菌劑以及加強田間管理進行防治[15]。本文綜合國內(nèi)外對甘蔗梢腐病病原菌、發(fā)生特點和發(fā)展規(guī)律的研究，并從病原物、寄主和環(huán)境等角度概述梢腐病的綜合防治措施，以期為今后梢腐病的有效防治提供思路。

1 甘蔗梢腐病病菌

甘蔗梢腐病的病原菌為鐮刀菌（Fusariumspp.），屬半知菌亞門，無性階段為串珠鐮刀菌（Fusarium moniliformeSheldon），有性階段為串珠赤霉菌（Gibberella moniliformeWineland）[6,16]。1809年，LINK 最早發(fā)現(xiàn)鐮刀菌屬的粉紅鐮刀菌（Fusarium roseum），并以此為基礎(chǔ)初步建立了屬內(nèi)分類。到目前為止，國際上報道的鐮刀菌超過500 種，如引起水稻惡苗病的藤倉鐮刀菌（F.fujikuroi）、香蕉枯萎病的尖孢鐮刀菌（F.oxysporum）和小麥赤腐病的禾谷鐮刀菌（F.graminearum）等。最新研究表明，甘蔗鐮刀菌（F.sacchari）、層出鐮刀菌（F.proliferatum）、輪枝鐮刀菌（F.verticillioides）、新知鐮刀菌（F.andiyazi）和尖孢鐮刀菌（F.oxysporum）均能引發(fā)梢腐病[17-19]。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，國內(nèi)外鐮刀菌種的基因組和致病機理研究取得了長足進展[20-23]，但有關(guān)引起甘蔗梢腐病的病原鐮刀菌研究很少，對于病原鐮刀菌種的分類尚存在巨大爭議。VISHWAKARMA 等用RAPD-PCR技術(shù)分析了不同鐮刀菌種間的遺傳多樣性，為鐮刀菌屬的快速分離和鑒定提供了新方法[24]。LIN 等研究發(fā)現(xiàn)，引起我國梢腐病的鐮刀菌種主要是F.verticillioidesgx1（現(xiàn)校正為F.saccharigx1）和F.proliferatumgx2，其中g(shù)x1 為梢腐病主要病原，并率先提出了一種結(jié)合TaqMan-qPCR 的鑒定檢測方法，為后續(xù)深入研究梢腐病鐮刀菌的致病機理等提供了研究基礎(chǔ)[25]。

2 甘蔗梢腐病的發(fā)生及危害

梢腐病主要危害甘蔗梢部的幼嫩葉片，常常造成葉片黃化、卷曲、畸形等癥狀，嚴重者還會出現(xiàn)枯萎和腐爛現(xiàn)象，整棵植株停止生長，給甘蔗造成產(chǎn)量損失和品質(zhì)下降[26-27]。在我國，早在1989年，廣東東莞地區(qū)的甘蔗大面積爆發(fā)梢腐病，受害面積超過867 hm2，感染梢腐病的蔗株株高比健康植株平均減少30～60 cm，受害蔗田平均減產(chǎn)15～30 t/hm2，糖分降低0.56 個百分點，對我國甘蔗產(chǎn)業(yè)造成嚴重損失[28]。在2012 年，廣西崇左市國家甘蔗中試品種的調(diào)查顯示，幾乎所有甘蔗品種均感病，最高發(fā)病率達到50%以上。梢腐病為害率和甘蔗產(chǎn)量損失呈相關(guān)趨勢，單紅麗等研究發(fā)現(xiàn)‘新臺糖22 號’病株率為73.3%，相對產(chǎn)量損失率達到40.3%，蔗糖分損失5.21%，總體測定結(jié)果表明病害率越高則產(chǎn)量損失越大，同時甘蔗品質(zhì)也因梢腐病為害有所下降[29]。VISHWAKARMA等的研究也表明，在印度的Shahjahanpur地區(qū)，2012—2014年間，梢腐病造成甘蔗產(chǎn)量和品質(zhì)下降，12 個較優(yōu)良的甘蔗品種株高下降4.85%～17.40%，莖徑下降7.14%～19.35%；綠葉數(shù)下降40%～66%，節(jié)長和節(jié)數(shù)分別下降5.0%～35.0%和12.5%～54.5%，蔗糖分下降0.60%～5.80%[30]。

梢腐病為氣傳病害，病原菌以分生孢子的形式通過氣流和雨水傳播。附著在葉片氣孔周圍的分生孢子在適宜的條件下萌發(fā)長出菌絲，并隨時間的推移向葉片周邊組織蔓延，使得受侵染葉片緩慢壞死[31]。每年6—9 月份是降雨密集的夏秋季節(jié)，也是甘蔗生長的旺盛期，一方面較密的甘蔗葉片使得透光性和通風(fēng)性變差，另一方面季節(jié)降雨量大，此時田間的溫度和濕度均較高，十分適合梢腐病的發(fā)生[32]。但目前研究表明，梢腐病無論在哪個時期均有可能發(fā)生[25]。

3 綜合防治措施

3.1 培育和選種抗性品種

現(xiàn)代甘蔗產(chǎn)業(yè)中，品種是基礎(chǔ)，栽培是關(guān)鍵，病害是威脅，培育和種植抗病品種是防治梢腐病的根本措施。在印度，RAMAIYAN 等對360 個甘蔗品種（138 個亞熱帶品種、40個待推廣品種和182 個外來品種）進行抗性評價，發(fā)現(xiàn)‘Co141’、‘Co145’、‘Co147’等品種抗性較好[33]。王澤平等在廣西的南寧、柳州、河池等地進行了12個品系新植和宿根蔗發(fā)病調(diào)查，并建立6 級抗性評價體系（高抗、抗病、中抗、中感、感病、高感），其中未發(fā)現(xiàn)高感或高抗品種，‘桂輻06-156’、‘桂糖05-3846’、‘桂選B9’和‘新臺糖22 號’抗性最好，表現(xiàn)抗??；‘桂糖06-1023’和‘桂糖06-400’抗性最差，表現(xiàn)為感病[34]。李文鳳等于2015—2018 年間在云南開展了主栽品種和新品系的抗病評價，認為‘云蔗03-194’、‘云蔗05-51’、‘柳城05-136’、‘柳城07-500’、‘桂糖30 號’、‘桂糖44 號’、‘福農(nóng)38 號’、‘粵糖40 號’、‘海蔗22 號’和‘粵甘46 號’等為抗病優(yōu)良品種，而‘粵糖93-159’、‘粵糖86-368’、‘新臺糖25號’、‘新臺糖1號’、‘盈育91-59’和‘川糖79-15’等為感病品種[35]。

王澤平等認為在培育抗性品種時，甘蔗葉片形態(tài)特點可作為篩選依據(jù)之一，采用主成分和相關(guān)分析法分析后發(fā)現(xiàn)各品種的葉冠形態(tài)與其梢腐病抗性具有一定相關(guān)性，即葉片狹窄直立、株型緊湊且易脫葉的甘蔗品種對梢腐病抗性較強；而葉片寬大、披散下垂型且不容易脫葉的甘蔗品種梢腐病抗性較弱[36]。隨后，以高感和高抗品種進行了梢腐病侵染下甘蔗生理生化機制的研究，表明不同的甘蔗材料在與病原菌互作過程中基因和蛋白表達不同，為篩選抗性品種提供了分子生物學(xué)基礎(chǔ)[37]。

目前，解決甘蔗梢腐病危害的根本有效方法是精準定位甘蔗梢腐病的抗性基因、培育優(yōu)良的抗病品種。甘蔗抗梢腐病育種研究進展緩慢，以梢腐病病原鐮刀菌的致病機制研究為切入點，進行病原菌—甘蔗互作的解析是行之有效的方法之一。

3.2 及時化學(xué)防治

目前用于梢腐病的化學(xué)藥劑多為廣譜性殺菌劑，暫未見報道防治甘蔗梢腐病的特效藥。吳偉懷等進行室內(nèi)毒力測定時發(fā)現(xiàn)，多菌靈對甘蔗梢腐病病原菌毒力最強，而代森錳鋅、百菌清的毒力效果很差[38]。后來，李宇峰等采用菌絲生長抑制法探究了6 種殺菌劑對梢腐病的抑制作用，發(fā)現(xiàn)22.50%啶氧菌酯懸浮劑對梢腐病菌絲的抑制率高達90.30%[39]。黃海娟等擴大了殺菌劑選擇范圍并進行了田間試驗，認為在生產(chǎn)防治上可采用多菌靈，防效高于96.00%，這一結(jié)果也與吳偉懷等室內(nèi)結(jié)果相互驗證，并建議以氰烯菌酯、惡霉靈等藥劑輪流使用以減少抗藥性[40]。李文鳳等則對復(fù)合藥劑的防控效果進行了評價，其結(jié)果表明，每公頃施用50%多菌靈可濕性粉劑1 500 g+75%百菌清可濕性粉劑1 500 g+磷酸二氫鉀2 400 g+農(nóng)用增效助劑300 mL或25%吡唑醚菌脂懸浮劑600 mL+磷酸二氫鉀2 400 g+農(nóng)用增效助劑300 mL的藥劑配方防治效果很好，防效均高于90.59%，可用于梢腐病發(fā)病初期的噴施[41]。在生產(chǎn)中，一般將藥劑直接噴施于病株葉片、嫩梢處進行防治，7～10 d噴施一次，進行兩個周期。施藥方式多以人工噴施為主，近年來亦有使用無人機技術(shù)進行連片蔗區(qū)的大規(guī)模防治[42]，其對于梢腐病的綜合防效在61.18%～92.94%，但應(yīng)用范圍仍較小。

病原菌的抗藥性是我們在使用化學(xué)防治時不能忽略的一個問題。徐世強等發(fā)現(xiàn)鐮刀菌對多菌靈敏感，多次使用后其會較快形成抗性，并對抗性產(chǎn)生的分子機制進行了系統(tǒng)研究[43]。而在生產(chǎn)上，藥劑的濫用亂用往往會加大選擇壓力，使得病原菌抗性增加。由此可見，化學(xué)防治方法高效快捷，但使用時應(yīng)注意藥劑輪換或復(fù)配，避免長期使用單一藥劑而帶來抗藥性，增加防治成本。

3.3 重視田間管理

羅霆等探究了種植密度對主栽品種‘桂糖37 號’和‘桂糖40 號’主要病蟲害發(fā)生的影響,結(jié)果表明，甘蔗梢腐病與種植密度并非呈簡單的線性相關(guān)關(guān)系，隨著密度的升高，梢腐病的發(fā)病率呈現(xiàn)先上升后下降的態(tài)勢。但他們發(fā)現(xiàn)梢腐病與花葉病呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，說明甘蔗在受到一種病原菌侵染時更易感染上另一種病，從而造成復(fù)合侵染[44]。龍盛風(fēng)等從種植模式出發(fā)，探究了連作和輪作模式下甘蔗梢腐病和香蕉枯萎病的病情指數(shù)，研究發(fā)現(xiàn)，輪作模式有利于降低甘蔗梢腐病和香蕉枯萎病的發(fā)生[45]。因此，在栽培模式的選擇上可考慮輪作方式以減輕病害發(fā)生，種植時則要考慮到蔗田的承載力，避免種植過密。過于密集的甘蔗葉片會導(dǎo)致蔗田的透光通風(fēng)性很差，引起田間溫濕度較高，使得梢腐病十分容易發(fā)生。所以在蔗田的日常管理中，應(yīng)定期給甘蔗剝?nèi)~，創(chuàng)造一個通風(fēng)干燥不利于病害發(fā)生的環(huán)境。同時要做好監(jiān)測，抓住防治適期及時施藥，減少周圍植株侵染概率。清除田間的殘留莖種、莖蔸以及殘葉，消滅鐮刀菌分生孢子的越冬場所，以減少來年病原菌量。甘蔗梢腐病因其常發(fā)生在大水大肥之后，被戲稱為甘蔗的“富貴病”，不同氮肥處理對甘蔗梢腐病的發(fā)生影響很大[46]。因此，應(yīng)重視蔗田的水肥管理，如建立精準施肥系統(tǒng)、建設(shè)節(jié)水設(shè)施。

3.4 加強生物防治

關(guān)于梢腐病生物防治的相關(guān)研究工作尚少，目前還未找到可以大范圍推廣的生物防治方法。在對其病原菌的研究中，胡梁斌等發(fā)現(xiàn)，由枯草芽孢桿菌分泌的抗菌肽（豐原素，F(xiàn)engycins）能通過破壞串珠鐮刀菌的菌絲來抑制串珠鐮刀菌生長，但不能夠破壞孢子的質(zhì)膜[47]。王美英研究發(fā)現(xiàn)多粘類芽孢桿菌JSa-9 可以有效抑制鐮刀菌屬，其發(fā)酵液對串珠鐮刀菌的抑制率較高[48]。本課題組正利用解淀粉芽孢桿菌開展梢腐病的防治工作，已取得一定效果，有望大范圍推廣。

4 展望

近年來隨著全球氣候變暖、甘蔗新品種推廣應(yīng)用、致病生理小種進化更替等影響，甘蔗梢腐病的發(fā)生漸漸呈現(xiàn)爆發(fā)的趨勢，對甘蔗產(chǎn)業(yè)的安全生產(chǎn)提出了不少挑戰(zhàn)。究其原因，以往的甘蔗抗病育種工作者多注重于甘蔗黑穗病、花葉病等病害研究，與梢腐病相關(guān)的育種、栽培和防治等工作還沒有引起育種者和相關(guān)研究者的足夠重視。近幾年，廣西大學(xué)甘蔗抗病育種團隊針對甘蔗梢腐病進行了一系列的病原分離鑒定和防治藥物篩選工作，選育了一批高抗病害的甘蔗新品種。然而，目前在梢腐病的研究及防治方面中仍面臨著這些問題：抗病新品種的影響和推廣力度欠缺，多系品種布局有待加強；農(nóng)藝上追求高產(chǎn)的措施加劇了病害發(fā)生，如過度使用氮肥、水肥一體化等措施創(chuàng)造了有利于病菌侵染繁殖的環(huán)境，使發(fā)病率和病害流行速率有所上升；統(tǒng)防意識有待提高，在田間生產(chǎn)中存在只治不防、防治不同步的現(xiàn)象，對于抑制梢腐病的發(fā)生和流行效果較差。

針對以上的問題，提高甘蔗高質(zhì)量安全生產(chǎn)，有以下幾點建議：（1）加強抗梢腐病甘蔗新品種選育，并在蔗區(qū)進行合理布局。（2）農(nóng)業(yè)措施上，改連作為輪作，合理密植，科學(xué)水肥，以防為主。（3）注意病原菌的抗藥性防治，優(yōu)化農(nóng)藥劑型及開發(fā)復(fù)配藥劑，同時進行拮抗微生物的篩選以研制相應(yīng)的靶向生物農(nóng)藥。（4）提高蔗農(nóng)“統(tǒng)防統(tǒng)治”的意識，全面降低蔗區(qū)病原菌量。