王文治等

摘 要 甘蔗黑穗病是甘蔗种植过程中危害较为严重的病害之一，影响甘蔗的蔗茎产量和蔗糖分质量。为对黑穗病爆发比较严重的蔗区提供一种合理的种植模式，分别在2012年农历立春前及立夏前种植带黑穗病菌的甘蔗种茎，以种植未感染黑穗病菌的健康甘蔗种茎作为对照，观察这2期甘蔗生长过程的黑穗病发病情况，以及对甘蔗有效茎、株高、茎径和锤度的影响。结果表明：在不同的气候环境下，种植携带黑穗病菌的蔗种黑穗病发病差异显著；携带黑穗病菌的蔗种宜冬春早种，利用冬春季节阴冷潮湿的天气，延迟黑穗病菌的萌发，减少对有效茎的侵害，进而减少对产量的影响。

关键词 甘蔗；黑穗病；甘蔗种植

中图分类号 S566.1 文献标识码 A

Abstract Sugarcane smut is one of the most serious diseases in sugarcane production. It will seriously affect the cane yield. In the study， sugarcane seedcanes carrying smut pathogen were planted while healthy seedcanes were used as the control in spring and summer in 2012. Smut disease， effective stalks， height， diameter and brix were checked. It was revealed seedcanes carrying smut pathogen would lead to severe disease， and the seedcanes carrying smut pathogen should be planted in spring and winter to delay the occurance the disease and further alleviate loss.

Key words Sugarcane；Sugarcane smut（Sporisorium scitaminea Syd.）；Sugarcane production

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2014.09.004

甘蔗黑穗病（Sugarcane smut）又名甘蔗鞭黑穗病、黑粉病、灰孢病，是由黑粉菌（Sporisorium scitaminea Syd.）引起的真菌病害，是世界性的甘蔗主要病害之一，可造成甘蔗严重减产和蔗糖分损失[1-4]。病害爆发时，能使甘蔗感病品种宿根蔗减产90%以上[5]。中国蔗农约为2 000万人[6]，蔗区地形复杂，60%属丘陵坡地，经营规模小而且分散，人均生产规模小于0.5 hm2[7]，甘蔗健康种苗未能得到全面的推广应用，小作坊式的蔗农通常是自己种的甘蔗自己留下来做种。而中国于1932年在广州首先发现甘蔗黑穗病，至今只要有种甘蔗的地方，都发现有黑穗病的发生[8]。因此，蔗农自己所留的蔗种必然带有一定的黑穗病菌，如果种植管理不好，必然导致黑穗病的持续蔓延与发生，严重影响甘蔗的产量和蔗糖分。

甘蔗黑穗病爆发的严重程度与甘蔗种植的环境有很大关系，在不同的种植环境下，黑穗病菌对甘蔗产量影响的严重程度也不一样。前人的研究结果表明，黑穗病孢子在温度25～30 ℃、湿度相对饱和时萌发最好。而在低温下萌发较慢，较为潮湿的环境下甚至会失去萌发能力[8]。本研究分别在2012年农历立春前及立夏前2种气候环境下种植带黑穗病菌的甘蔗蔗种（前者简称春植蔗、后者简称夏植蔗），同时种植未感染黑穗病菌的健康甘蔗种茎作为对照（简称CK），观察这2期甘蔗生长过程中黑穗病的发病情况，并阐述在不同的气候环境下种植带黑穗病菌蔗种对甘蔗产量的影响。

1 材料与方法

1.1 材料

本实验所用黑穗病菌由本实验室分离、鉴定、保存，带黑穗病菌蔗种来自海南省临高海南甘蔗试验示范基地，甘蔗品种为海南蔗区的当家品种新台糖22号。

1.2 方法

1.2.1 甘蔗黑穗病菌的PCR检测 将本实验室保存的黑穗病菌丝体接种于马铃薯葡萄糖琼脂固体培养基上，置于28 ℃黑暗培养5 d，刮起少量白色菌丝体于研钵中，加少许CTAB，研磨成匀浆，通过CTAB法分离得到黑穗病菌的DNA，作为PCR检测中的正对照。

选取侧芽抽出黑穗鞭及主茎抽出黑鞭的甘蔗各1条，健康甘蔗1条，切取2条甘蔗每一节的茎块100 mg，置于研钵中，液氮研磨成粉末，通过CTAB法，提取DNA。

以黑穗病菌检测引物bE4（CGCTCTGGTTCATC

AACG）和bE8（TGCTGTCGATGGAAGGTGT）为DNA扩增引物[9]，对菌丝体DNA和感病甘蔗茎块DNA进行扩增，PCR扩增体系为：其总体积为25 μL，内含10×buffer（含1.5 mmol/L Mg2+）2.5 μL、dNTPs（2.5 mmol/L each）2 μL、 bE4（10 μmol/L）1μL、 bE8（10 μmol/L）1 L、 Taq酶（2.5 U/μL）0.2 μL（购自TIANGEN公司）、 模板DNA 2 μL、 ddH2O 16.3 μL。PCR反应程序为： 94 ℃ 5 min；94 ℃ 40 s，55 ℃ 40 s，72 ℃ 1 min，35个循环；72 ℃ 10 min。扩增产物用1%琼脂糖凝胶电泳检测。

1.2.2 带黑穗病菌蔗种的采集、检测与种植 分别在农历立春前及立夏前于海南临高海南甘蔗示范基地采集侧芽抽出黑穗鞭的甘蔗茎秆，切成单芽茎段。为确保所种植的每个茎段含黑穗病菌，对每个茎段以1.2.1方法进行带黑穗病菌检测，选取明确检测到黑穗病菌的茎段，去除未检测到病菌的茎段，然后单芽种植。2个季节所种甘蔗均选择未发现过黑穗病的地块进行种植，种植过程中人工的水肥管理条件一致。种植时均配合种植健康的未携带黑穗病病菌的甘蔗蔗种作为对照。

1.2.3 两季甘蔗拔节初期黑穗病调查 待2个季节所种甘蔗生长至拔节期时，分别调查2期甘蔗黑穗病的发病情况。

1.2.4 两季甘蔗成熟期黑穗病调查 调查两季甘蔗成熟期甘蔗黑穗病的发生情况，并统计有效茎数、株高、茎径和锤度。在株高调查过程中，主茎抽出黑鞭的视为无效茎，不进行株高测量，而只挑取正常生长未发病或仅侧芽抽出黑鞭的茎秆进行株高的测量。调查春植及夏植蔗茎粗时，随机挑取未发病或仅侧芽抽出黑鞭的茎秆进行茎粗的测量。在锤度调查中，本实验侧重于比较侧芽抽出黑鞭的甘蔗茎秆与健康未感病甘蔗茎秆之间的垂度比较，观察发病的甘蔗是否对甘蔗锤度产生影响。因此，测量时分别选取春植和夏植侧芽抽出黑鞭茎秆各15条，CK健康茎秆10条，检测其锤度。

2 结果与分析

2.1 甘蔗黑穗病的PCR检测

PCR扩增产物的凝胶电泳显示，菌丝体DNA和感病甘蔗茎秆DNA均能扩增出大小一致的DNA片段，约459 bp（图1），而健康甘蔗茎秆DNA未能扩增出该片段。对PCR产物进行序列测序，测序结果在NCBI上经Blast分析，与前人获得的Ustilago属黑穗病菌bE交配型基因序列（U61290.1、U61291.1）的同源性达99%，表明这些甘蔗茎秆都带有黑穗病菌。

2.2 两季节拔节初期黑穗病发生情况的调查结果

由图2可知，立春前种植的带黑穗病菌甘蔗共90株，仅有1株在拔节初期发现黑穗病，发病率为1.1%。立夏前种植的带黑穗病菌甘蔗共60株，但在拔节初期已经发现有19株感染了黑穗病，发病率达到了31.7%。而两季节所种植的健康甘蔗，均未发现有感病植株。由此可见，夏植带黑穗病菌的蔗种黑穗病发病比较早，也比较严重。拔节初期所发现黑穗病症状主要以主茎抽出黑鞭为主（图3），主要影响后期的有效茎数，进而影响甘蔗的产量和蔗糖分。

2.3 两季甘蔗成熟期黑穗病发病率调查

从图4可以看出，春植蔗到了成熟期总体发病率达到52.5%，其中仅侧芽抽出黑鞭的占47.2%，而主茎抽出黑鞭的占5.3%（统计时，一丛里面既有侧芽抽黑鞭也有主茎抽黑鞭的均算做主茎抽黑鞭）。夏植蔗到了成熟期发病率已经达到100%，其中仅侧芽抽出黑鞭的占24.6%，而主茎抽出黑鞭的占75.4%。两季所种植的健康植株依然未发现感病植株。由此可见，由于夏植带黑穗病菌甘蔗发病比较早，拔节初期即发病，因此，夏植蔗黑穗病的症状大部分为主茎抽出黑鞭，严重影响有效茎数，总体发病率严重。而春植蔗因发病较晚，主茎长势较好，黑穗病的症状以侧芽抽出黑穗鞭为主，总体发病率也较低。

2.4 两季甘蔗成熟期有效茎数调查

由图5可知，春植蔗由于黑穗病发病晚，以侧芽抽出黑穗鞭为主，不影响其有效茎数，因此其平均有效茎数为4.34条，与CK的有效茎数4.45条无太大差别。而夏植蔗黑穗病爆发得早，以主茎抽出黑鞭为主，严重影响了有效茎数，其仅为2.46条。方差分析结果显示，春植蔗的有效茎数与CK的p值为0.15，>0.05，差异不显著。而夏植蔗的有效茎数与CK的p值为0.002 5，<0.01，差异极显著。说明甘蔗黑穗病对夏植甘蔗的有效茎数的影响极大，是导致甘蔗减产和蔗糖分降低的重要因素。

2.5 两季甘蔗成熟期株高调查

由图6可知，CK株高为2.60 m，春植蔗为2.65 m，夏植蔗为2.53 m。方差结果显示，3个数值之间的p值为0.538，>0.05，差异不显著。说明包括夏植蔗在内，如果黑穗病发病晚，主茎不抽黑鞭，对株高就不会太大的影响。而如果黑穗病发病早，主茎抽出黑鞭，大部分变成无效茎，对其测量株高就没有意义。

2.6 两季甘蔗茎粗调查

在调查春植及夏植蔗时，随机挑取未发病或仅侧芽抽出黑鞭的茎秆，对其茎粗进行测量。结果显示：春植蔗平均茎粗28.69 mm，夏植蔗平均茎粗27.96 mm，CK平均茎粗27.85 mm。由图7可知，方差分析3组数值之间的p值为0.646，>0.05，差异不显著。说明种植带黑穗病菌蔗种，如果黑穗病发病晚，主茎不抽黑鞭，对茎粗的影响不大。如果黑穗病发病早，主茎抽出黑鞭，大部分变成无效茎，也无意义测量其茎粗。

2.7 两季甘蔗锤度调查

在锤度调查中，本实验侧重于比较侧芽抽出黑鞭的甘蔗茎秆与健康未感病甘蔗茎秆之间的锤度，观察发病的甘蔗是否对甘蔗锤度产生影响。由图8可知，CK健康茎秆的平均值为19.7，而侧芽抽黑鞭的锤度平均值为19.3，比健康甘蔗略低。方差分析2组数值之间的p值为0.588 6，>0.05，差异不显著。说明感染黑穗病且侧芽抽出黑鞭的对其锤度影响不大。

2.8 两季甘蔗种植月份及温度变化曲线图

海南属热带海洋性气候，常年雨水较为充足，除了年前年后会有几天低温天气外，全年气温基本在25 ℃以上。从图9中可以看出，本实验春植蔗种植时为2012年1月，1月日平均最高气温为19.2 ℃，2月日平均最高气温为21.2 ℃，1、2月中会出现几天温度在12 ℃左右的较低温天气。因此这2个月相对阴冷潮湿，不利黑穗病菌萌发。而本实验所种夏植蔗时为2012年5月，5月日平均最高气温达33.3 ℃，6月日平均最高气温达32.6 ℃，属高温多雨天气，对黑穗病菌的萌发极其有利[10]。或许正是这个因素导致本实验所种夏植蔗黑穗病在分蘖拔节期就大量发病，主茎抽黑鞭严重，大大影响有效茎数，进而严重影响甘蔗产量。而春植蔗因气候相对阴冷潮湿，不利黑穗病发病，因此春植蔗发病晚，后期发病基本表现为侧芽抽黑鞭，对有效茎、株高、茎粗、锤度的影响都比较小，对甘蔗产量的影响也会比较小。

3 讨论与结论

每一种病害的发生与环境条件都密切相关，黑穗病也不例外。本实验春植和夏植带黑穗病菌蔗种，发病程度差异明显。春植蔗黑穗病发病晚，拔节初期基本未见发病，发病率仅为1.1%，到了成熟期发病率为52.5%，其中侧芽抽出黑鞭的占47.3%，而主茎抽出黑鞭的占5.2%。而夏植蔗发病早，在拔节初期发病率就达31.7%，此时发病主要影响主茎，从而影响有效茎的生成，到了成熟期，总体发病率达到100%，主茎抽出黑鞭的占到了75.4%，而仅是侧芽抽黑鞭的占24.6%。同时黑穗病发病的早与晚对甘蔗有效茎的影响极大。春植蔗单芽种植，有效茎为4.34条，而CK为4.45条，差异不明显。而夏植蔗单芽种植有效茎仅为2.46条，差异极为显著。因此有效茎减少，必然导致甘蔗减产。

甘蔗产量除有效茎外，另外2个构成要素为茎粗及株高。本实验只对未发病和仅侧芽抽出黑鞭的茎秆进行株高和茎粗的调查，而摒弃了主茎抽出黑鞭的茎秆。因为一旦主茎抽出黑鞭，基本可以算作无效茎了，再测量其株高和茎径没有意义。实验结果显示，两季甘蔗株高、茎粗与CK相差不显著。说明如果黑穗病的发病晚，仅是表现为侧芽抽黑鞭，对株高、茎粗影响不太大。此外，黑穗病对甘蔗的锤度影响也不大。由此可见，如果蔗种携带黑穗病，种植时如能延迟黑穗病的发病，就能减小主茎抽黑鞭的比例，减少对有效茎数的影响，从而减轻对产量的影响。

对于携带有黑穗病菌的蔗种，或黑穗病发病比较严重的地区，适宜春季早种，利用冬春季节阴冷潮湿的天气，延迟黑穗病菌的萌发，减少对有效茎的侵害，进而减少对产量的影响。同时应加强除草及水肥管理，使甘蔗生长旺盛而不易得病。勤于田间观察，一旦发现侧芽或主茎有准黑鞭形成时，及时在黑鞭抽出前拔除，减少黑穗病孢子落到蔗头、蔗芽的机会，抑制黑穗病菌的循环侵染，可减少第2年宿根蔗黑穗病的发生。

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