高抗黑穗病甘蔗新品种‘中糖2号’的选育

甘仪梅　武媛丽　杨本鹏　蔡文伟　曾军　彭李顺　曹峥英

摘  要：本文詳细阐述了高抗黑穗病、高产高糖的‘中糖2号甘蔗新品种的选育过程，并就其蔗茎产量、抗黑穗病鉴定、特征特性等进行综合分析。‘中糖2号（ZT2）是中国热带农业科学院热带生物技术研究所从‘热引1号ב新台糖22号（ROC22）杂交组合后代中选育出的甘蔗优良新品种，2019年获得农业农村部认定的非主要农作物新品种登记[编号：GPD甘蔗（2018）460029]。该品种表现为出芽整齐均匀、直立、易脱叶、抗倒伏、适宜机械化，高抗黑穗病。在海南临高的试验结果表明，‘中糖2号1 a新植2 a宿根连续种植3 a平均蔗茎产量（117 080 kg/hm2）比对照‘新台糖22号（96 330 kg/hm2）增产21.54%，其中宿根1 a和宿根2 a宿根甘蔗的蔗茎产量分别是112 875 kg/hm2和110 625 kg/hm2，分别比对照‘新台糖22号增产27.82%和34.73%。‘中糖2号1 a新植2 a宿根连续种植3 a单位面积平均含糖量（14 756 kg/hm2）比对照‘新台糖22号增18.61%，其中宿根1 a和宿根2 a的宿根甘蔗的含糖量分别为14 516 kg/hm2和13 874 kg/hm2，分别比对照‘新台糖22号增25.29%和29.17%。多年的黑穗病自然发病调查结果显示，‘中糖2号对黑穗病表现为高抗，人工接种结果也表明其为高抗。‘中糖2号为高抗黑穗病的高产高糖新品种，既为甘蔗育种提供抗病的亲本材料，也为甘蔗生产提供抗病的生产用种。

关键词：甘蔗;新品种;脱叶;抗黑穗病

中图分类号：S566.1      文献标识码：A

Breeding of a New Sugarcane Variety ‘Zhongtang No. 2 with High Resistance to Smut

GAN Yimei， WU Yuanli， YANG Benpeng*， CAI Wenwei， ZENG Jun， PENG Lishun， CAO Zhengying

Institute of Tropical Bioscience and Biotechnology， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences / Sugarcane Research Center， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences / Key Laboratory of Biology and Genetic Resources of Tropical Crops， Ministry of Agriculture & Rural Affairs， Haikou， Hainan 571101， China

Abstract： This article elaborated on the selection process of the new sugarcane variety ‘Zhongtang No. 2 with high resistance to smut， high yield and high sugar， and a comprehensive analysis of its cane stalk yield， smut identification， and characteristics. ‘Zhongtang No. 2 is an excellent new sugarcane variety selected by the Institute of Tropical Biotechnology of the Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences from the progeny of the hybrid combination of ‘Reyin 1 × ‘ROC22. It was recognized by the Ministry of Agriculture and Rural Affairs in 2019. Registration of new varieties of main crops [（No. GPD Sugarcane （2018）460029）]. This variety shows neat and uniform buds， high resistance to smut， no susceptibility to stem borers， erect， easy to shed leaves， resistance to lodging， and is suitable for mechanization. The test results in Lingao， Hainan showed that the average sugarcane yield of ‘Zhongtang No.2 （117 080 kg/hm2） was higher than that of the control ‘Xin Taitang 22 （96 330 kg/hm2） the yield increased by 21.54%. The ‘Zhongtang No.2 cane stem yield of ratoon sugarcane in the second year and the third year were 112 875 kg/hm2 and 110 625 kg/hm2， respectively， which were 27.82% and 34.73% higher than the control. The average sugar content of ‘Zhongtang No.2 （14 756 kg/hm2） was 18.61% higher than that of the control. The sugar content of the second year and the third year ratoon sugarcane were 14 516 kg/hm2 and 13 874 kg/hm2， respectively， which increased the sugar by 25.29% and 29.17%， respectively. Years of investigation on the natural incidence of smut showed that ‘Zhongtang No.2 was highly resistant， and the incidence of artificial inoculation of smut was also highly resistant. ‘Zhongtang No.2 is a new high-yielding and high-sugar variety with high resistance to smut. It not only provides disease-resistant parent material for sugarcane breeding， but also provides disease-resistant production seeds for sugarcane production.

Keywords： sugarcane; new varieties; defoliation; resistance to smut

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.03.029

甘蔗是我国主要的糖料作物，其主要产物蔗糖占总食糖90%以上。最近十多年来，我国每年食糖产量达900万～1200万t，截止2020年4月底，19/20年榨季全国累计产糖1020万t，其中甘蔗产糖881.7万t（中国糖业协会）。巴西等国家还用甘蔗生产乙醇等生物能源[1]。常规杂交育种是当前我国生产上甘蔗新品种的主要育种方式，新品种的选育及推广应用对我国蔗糖业的发展起重要的作用。

目前我国种植甘蔗的主要地区仍然是广西、云南、广东和海南等省（区），其中广西和云南占有面积最大。品种分布由原来的‘新台糖22号（ROC22）占80%以上，变成‘新台糖22号‘柳城05-136‘桂糖42号‘粤糖93-159‘云蔗05-51等多个品种分布的局面，随着新的自育品种不断推广[2-8]，品种结构得到不断改善。虽然品种结构多系布局得到了改善，黑穗病仍然是影响我国甘蔗产业的主要病害[9-12]。

甘蔗黑穗病是我国甘蔗生产中对甘蔗产量有着严重影响的甘蔗真菌病害。被感染的甘蔗在苗期或者分蘖期叶片变细短，抽出黑鞭，停止生长，直接影响甘蔗产量[13-14]。成熟期的甘蔗发出侧芽或者秋笋，染病后也会抽出黑鞭，进一步扩大黑穗病的感染率。目前生产中对甘蔗黑穗病尚无非常有效的防治方式。而培育高抗黑穗病的甘蔗新品种是防治黑穗病的有效方法。本研究团队在制定杂交组合时，选用高抗黑穗病的‘热引1号为母本，‘新台糖22号为父本进行组配杂交组合，选育出具有高抗黑穗病的甘蔗新品种‘中糖2号。

1  材料与方法

1.1  材料

‘中糖2号（Zhongtang No. 2，简称‘ZT2）的母本‘热引1号具有分蘖强，宿根性好，抗逆性强，特别是高抗黑穗病、高抗螟蟲等特点。父本‘新台糖22号（ROC22）是过去二三十年里我国生产上的主栽品种，具有长势快，适应性广，植株高大，产量稳定等优点，同时也具有易感黑穗病，特别是宿根甘蔗的黑穗病发病率高等缺点。这2个亲本具有优势互补的特点，为获得抗黑穗病的优良品系，在杂交组合配制时使用母本×父本为抗×感的杂交组合，即以‘热引1号为母本，以‘新台糖22号为父本，2011年12月中国热带农业科学院热带生物技术研究所委托海南甘蔗育种场进行杂交，获得杂交花穗1穗，于2012年3月在室外播种，再假植到穴盘中，然后移栽至海南省临高县皇桐镇的中国热带农业科学院热带生物技术研究所试验基地大田（临高县皇桐镇属低糖蔗区）。

1.2  方法

1.2.1  选育方法  按照我国目前使用最广的甘蔗杂交常规育种的五圃制选育程序进行选育。采用单株法选育，2012年12月从实生苗圃中选出‘中糖2号的单株，经过2013年选种圃，2014年鉴定圃，2015—2017年品种比较圃，以及2018—2020年的生产性试验等连续多年观察，逐年优选而获得甘蔗杂交品种。

调查出苗、分蘖、生长、发病等情况，测量株高、节间长度、茎径、产量、锤度等指标，计算出苗率、分蘖率、生长速度、发病率、蔗糖分等。以‘新台糖22号为对照。

1.2.2  品种比较试验  品种比较试验采用随机区组设计，重复4次，以‘新台糖22号为对照。小区为5行区，行长10 m。于2015年2月5日种植，每小区播种140段（每段双芽），35 cm、行距120 cm;小区面积60 m2;播种施基肥每666.67 m2施尿素20 kg、普通过磷酸钙50 kg、氯化钾20 kg。分蘖后用敌草隆除草剂除草。主茎开始拔节后，追肥每666.67 m2施尿素40 kg、普通过磷酸钙30 kg、氯化钾30 kg。采取滴管的方式灌溉。试验地甘蔗于2016年2月17日收获，留宿根。宿根1 a的甘蔗于2017年2月13日收获，留宿根。宿根2 a的甘蔗于2018年2月26日收获，留宿根。各性状指标调查、测量及计算同1.2.1。

1.2.3  抗黑穗病鉴定-人工接种法  根据农业行业标准《农作物品种鉴定规范 甘蔗》（NY/T 1786—2009）附录A：甘蔗抗黑穗病性鉴定方法。以‘新台糖22号为对照。从田间采集黑穗病孢子，在自然条件下风干。风干后，剔除黑穗鞭的杆，收集黑穗病菌的孢子，于4 ℃冰箱中贮存备用。取适量的孢子置于容器中，加入适量的ddH2O，再加入2%（V/V）的Tween 20。28 ℃、200 r/min培养3～4 h。用ddH2O将其稀释成5×106个孢子/mL的孢子悬浮液，镜检冬孢子的发芽率，90%以上合格。采用浸渍法，将供试材料甘蔗茎段的50个单芽浸入配好的孢子悬浮液中10 min，取出后于塑料袋内保湿，于25～28 ℃下保温24 h后播种。甘蔗植株出现黑穗病后，进行发病情况调查，初浸染时每7 d观察1次，以后每15 d观察1次，直至发病终期。计算发病鞭子总数占总茎蘖数的百分率即发病率。抗性分级标准参照农业行业标准《农作物品种鉴定规范 甘蔗》（NY/T 1786—2009）附录A：甘蔗抗黑穗病性鉴定方法进行评价。

1.3  数据处理

试验数据采用Excel软件进行处理。

2  结果与分析

2.1  育种程序及表现

2012年，将杂交花穗种子在室外播种成活后，假植到穴盘中，再移栽至临高试验地大田，形成实生苗圃。2012年多次观察筛选挂牌，12月田间调查时筛选出株型优异，植株挺拔，叶片浓绿，不感病害，锤度为20.5%，脱叶性好、节间长、丛茎数为6的优良单株（命名为‘中糖2号）。2013年，将‘中糖2号的单株和其他所有入选的单株统一种植，每个株系种植5 m，形成选种圃。在选种圃中，‘中糖2号的单株株系表现为萌芽整齐，芽平不凸出，容易脱叶，蔗茎均匀，长势较好，未发现感染病害，有效茎数为116 715条/hm2，平均株高为405 cm，同年年底测得田间锤度为19.5%;对照‘新台糖22号部分感染黑穗病，其有效茎数为83 370条/hm2，平均株高为390 cm，平均田间锤度为19.3%。在选种圃第1年宿根中，‘中糖2号发株快而多，长势强，未发现感染黑穗病（图1）。2014年，鉴定圃中，‘中糖2号表现为出芽整齐，分蘖强，长势好，苗期田间未发现黑穗病、花叶病，成熟期脱叶性好，芽平不凸出。2015—2017年，‘中糖2号进入1 a新植2 a宿根的品种比较试验。2016—2018年分别在海南儋州、广西扶绥等地进行甘蔗品种区域试验，在更大范围内评价了‘中糖2号的丰产性、蔗糖分表现、抗逆性、适应性和宿根性。

2.2  形态特征及农艺特性

‘中糖2号中大茎，节间圆筒形、蜡粉多，曝光前节间颜色为黄绿色，曝光后节间颜色为紫红色。芽为倒卵圆形，芽突出不明显、无芽沟。叶色为绿色，节间长。苗期生长势较强、中晚熟，宿根发株多，有效茎多、植株高、茎粗，脱叶性好，直立，适宜机械化收获。

2.3  品种比较试验

2.3.1  甘蔗的出苗率、宿根发株数、分蘖率和有效茎数  在1 a新植2 a宿根种植3 a的品种比较试验中（表2），‘中糖2号新植蔗的出苗率和分蘖率比‘ROC22略高，但差异不显著;‘中糖2号的宿根1 a和宿根2 a的宿根发株数显著高于对照‘ROC22;中糖2号的宿根1 a和宿根2 a的有效茎数也显著高于对照‘ROC22。

2.3.2  甘蔗的生长速度、株高、节间长度和茎径  在1 a新植2 a宿根共3 a的品种比较试验中（表3），‘中糖2号在伸展期（7—9月）的生长速度和成熟期株高均比对照‘ROC22略高，但差异不显著;‘中糖2号节间长度显著高于对照‘ROC22;‘中糖2号的茎径比对照‘ROC22略大，差异不显著。

2.3.3  甘蔗的蔗茎产量  在海南临高试验地的品种比较试验中，‘中糖2号新植蔗实测单位面积蔗茎产量（127 740 kg/hm2）显著高于同期的对照‘ROC22（118 575 kg/hm2），增产7.73%;宿根1 a甘蔗实测单位面积蔗茎产量（112 875 kg/hm2）比同期的对照‘ROC22（88 305 kg/hm2）高27.82%;宿根2 a实测单位面积蔗茎产量（110 625 kg/hm2）比同期的对照‘ROC22（82 110 kg/hm2）高34.73%。1 a新植2 a宿根3 a平均蔗茎产量，‘中糖2号实测单位面积产量（117 080 kg/hm2）比同期的对照‘ROC22（96 330 kg/hm2）高27.82%（表4）。

2.3.4  甘蔗的蔗糖分  在海南临高试验地的品种比较试验中，‘中糖2号在1 a新植2 a宿根3 a的蔗茎蔗糖分均比对照‘ROC22略低（表5）。

2.3.5  甘蔗的单位面积含糖量  在海南临高试验地的品种比较试验中，‘中糖2号新植蔗单位面积含糖量（15 878 kg/hm2）比同期的对照‘ROC22（15 000 kg/hm2）高878 kg/hm2，增5.85%;宿根1 a甘蔗的单位面积含糖量（14 516 kg/hm2）比同期的‘ROC22（11 586 kg/hm2）高1206 kg/hm2，比对照‘ROC22增25.29%;宿根2 a甘蔗的单位面积含糖量（13 874 kg/hm2）比同期的‘ROC22（10 741 kg/hm2）高3133 kg/hm2，增29.17%。‘中糖2号1 a新植2 a宿根3 a平均单位面积含糖量（14 756 kg/hm2）比对照‘ROC22（12 441 kg/hm2）高2315 kg/hm2，增18.61%（表6）。

2.4  ‘中糖2号的黑穗病抗病性鉴定

黑穗病严重影响甘蔗的产量，因为黑穗病会影响甘蔗的成茎、宿根发株等重要的产量构成因素。在多年选育‘中糖2号品种的过程当中，未发现其感染黑穗病或者部分宿根蔗仅少量感染黑穗病。‘中糖2号在选种圃（新植和宿根）、鉴定圃新植和品种比较圃（新植和宿根）的发病率都在6%以下，抗病类型都是高抗（表7）。而对照‘ROC22新植蔗的发病率在5%～8%之间，发病类型为抗和高抗，宿根蔗的发病率达30%，发病类型为感病（表7）。通過多年的黑穗病自然发病调查显示‘中糖2号为高抗。

采用人工接种法进行黑穗病抗病性鉴定中，‘中糖2号和对照‘ROC22的发病率分别为0%和36%，抗病类型分别是高抗和感病，抗性等级分别是1和6（表8）。

2.5  适应性及栽培要点

‘中糖2号在海南临高、儋州，广西扶绥和云南耿马等多个试验点的形态特征和生物学特性稳定，适宜在海南琼北蔗区、广西桂南扶绥蔗区及云南耿马等蔗区生长，海南蔗区适合播种时期为冬植或早春植，广西扶绥蔗区和云南耿马蔗区适合播种时期为春植。栽培时要注意种植行距以1.2 m为宜，也可以使用机械种植时的宽窄行种植，每公顷下种量为20 000～35 000段双芽;种植时，及时盖膜盖土，施足基肥，加强水肥管理，早施追肥，防田间积水，防止后期倒伏;加强宿根管理，收获后，宿根蔗早开垄松蔸，促早生快发;最好及时地膜覆盖种植。

3  讨论

‘中糖2号为中晚熟品种，丰产，大茎，叶片浓绿，芽平不凸出，在运输过程中不易受到损伤，直立易脱叶，在机械化收获时比较干净，容易收获，倍受甘蔗种植户欢迎。具有高抗黑穗病，产量高、适应性广的特性。经过一系列的品种比较试验，表明在海南临高试验区植株高，高产高糖高抗黑穗病，新植蔗比对照品种‘新台糖22号增产7.73%，宿根蔗比对照品种‘新台糖22号增产27%～34%，宿根产糖量比‘新台糖22号增加25%～29%。‘中糖2号于2019年1月获得农业农村部非主要农作物新品种登记。

黑穗病是甘蔗的重要真菌病害，对甘蔗的产量有很大的影响[9， 15-16]。甘蔗具有较强的宿根性，宿根甘蔗能明显减少用工成本，然而宿根甘蔗的黑穗病发病普遍比较严重。本研究团队连续多年观测调查‘中糖2号的黑穗病发病情况，以及通过人工接种的方法鉴定其黑穗病发病情况表明，‘中糖2号对黑穗病表现为高抗。‘中糖2号的母本为‘热引1号，是高抗黑穗病和抗螟虫的引进品种，组配组合时采用抗×感方式，筛选出高抗黑穗病的株系，‘中糖2号是集产量、糖分和抗性最优的后代。

近年来，为防止‘新台糖22号品种的单一化，在国家现代农业产业技术体系的引领下，我国育成了许多优良的甘蔗品种，为甘蔗产业的多系布局提供了良好的品种支撑[17-21]。‘中糖2号杂交组合为‘热引1号בROC22，从2012—2019年历经8 a的选育研究，蔗茎产量比当前主栽品种‘台糖22号高产，蔗糖分与‘新台糖22号相近，黑穗病的抗性比‘新台糖22号强。尤其是高抗黑穗病及脱叶性，可以增加产量，适宜机械化收获，延长宿根年限，扩大宿根蔗的种植面积，减少甘蔗生产成本的投入。该品种抗病性强、适应性广、在生产上选择中等以上肥力的水地、旱地种植，均可以获得高产。

参考文献

[1] 陈如凯.中国现代农业产业可持续发展战略研究（甘蔗分册）[M]. 北京： 中国农业出版社， 2014.

[2] 甘儀梅， 杨本鹏， 武媛丽， 等. 强宿根性甘蔗新品种中糖1号的选育[J]. 种子， 2020， 39（3）： 120-123.

[3] 文明富， 潘方胤， 齐永文， 等. 甘蔗新品种粤糖06-233的选育及其核型分析[J]. 热带作物学报， 2020， 41（1）： 35-42.

[4] 潘世明， 张树河， 李瑞美， 等. 甘蔗新品种闽糖061405的选育[J]. 福建农业学报， 2019， 34（4）： 387-392.

[5] 刘少谋， 王勤南， 胡后祥， 等. 甘蔗新良种粤糖09-13（海蔗22号）选育及应用[J]. 甘蔗糖业， 2019（2）： 1-6.

[6] 夏红明， 赵培方， 陈学宽， 等. 甘蔗新品种云蔗08-1095的选育[J]. 中国糖料， 2018， 40（6）： 1-3， 7.

[7] 王伦旺， 黄海荣， 李  翔， 等. 甘蔗新品种桂糖48号的选育及其种性分析[J]. 种子， 2018， 37（10）： 116-118.

[8] 邓宇驰， 王伦旺， 经  艳， 等. 甘蔗新品种桂糖51号的选育[J]. 中国糖料， 2018， 40（5）： 10-12.

[9] 蔡文伟， 熊国如， 曾  军， 等. 10个甘蔗新品种在海南临高的丰产性及黑穗病抗性鉴定[J]. 种子， 2019， 38（8）： 86-88.

[10] 张姗姗， 张沛然， 兰仙软， 等. 中蔗系列甘蔗品种的黑穗病抗性鉴定[J]. 中国糖料， 2019， 41（1）： 37-40.

[11] 雷敬超， 张保青， 高丽花， 等. 甘蔗常用亲本黑穗病抗性初步调查[J]. 中国糖料， 2018， 40（5）： 30-33.

[12] 经  艳， 周  会， 刘昔辉， 等. 桂糖甘蔗新品系黑穗病抗性鉴定及结果分析[J]. 热带作物学报， 2020， 41（2）： 333-338.

[13] Yan M X， Zhu G N， Lin S Y， et al. The mating-type locus b of the sugarcane smut Sporisorium scitamineum is essential for mating， filamentous growth and pathogenicity[J]. Fungal Genetics & Biology， 2015， 86： 1-8.

[14] 沈万宽. 广东蔗区甘蔗病害现状与综合防治措施[J]. 甘蔗糖业， 2004（1）： 1-5.

[15] Jayakumar V， Ramesh Sundar A， Viswanathan R. Biological suppression of sugarcane smut with endophytic bacteria[J]. Sugar Tech， 2019， 21（4）： 653-660.

[16] 王文治， 杨本鹏， 熊国如， 等. 带黑穗病菌蔗种的种植对蔗茎产量和蔗糖分的影响[J]. 热带作物学报， 2014， 35（9）： 1683-1687.

[17] 张荣华， 何  红， 张革民， 等. 宿根性特强甘蔗新品种桂糖29号的选育[J]. 中国糖料， 2011（1）： 1-4.

[18] 邓宇驰， 王伦旺， 黄家雍， 等. 甘蔗品种桂糖46号的选育及高产栽培技术[J]. 中国种业， 2017（10）： 66-68.

[19] 刘家勇， 赵  培， 方杨昆， 等. 甘蔗新品种云蔗05-51的选育[J]. 中国糖料， 2016， 38（1）： 8-10.

[20] 潘方胤， 文明富， 吴文龙， 等. 高糖高产甘蔗新品种粤糖07-817的选育研究[J]. 甘蔗糖业， 2017（4）： 1-6.

[21] 邓祖湖， 徐良年， 林彥铨， 等. 甘蔗新品种福农41号的选育与评价[J]. 甘蔗糖业， 2014（6）： 1-6.

责任编辑：谢龙莲

收稿日期  2020-05-31;修回日期  2020-06-16

基金项目  国家重点研发计划项目（No. 2018YFD0201100）;现代农业产业技术体系（糖料）建设专项资金项目（No. CARS- 170716）;海南省自然科学基金面上项目（No. 317257）。

作者简介  甘仪梅（1982—），女，博士，副研究员，研究方向：作物遗传育种。*通信作者（Corresponding author）：杨本鹏（YANG Benpeng），E-mail：y-bp@163.com。