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甘蔗是最重要的糖料作物和能源作物，蔗糖占我国食糖总产的90%以上。甘蔗在我国国民经济中占有重要地位，也是未来生物能源发展战略的重要方向。甘蔗黑穗病（Sugarcane smut）由黑粉菌（Sporisorium scitamineum）引起，是甘蔗生产中一种全球性真菌病害。该病害最明显的症状是蔗梢头长出一条向下内卷的黑色鞭状物（黑鞭），染病植株的所有分蘖也长出黑鞭；黑鞭在形成初期，外包一层银白色薄膜，后破裂散出大量黑粉（病原菌冬孢子），最后只剩下心柱。受黑穗病菌侵染后，蔗芽较早萌发，生长点形成黑鞭，与正常植株相比，其主茎细小，蔗叶细长且多为淡绿色，而增多的分蘖通常也会长出黑穗鞭子，导致产量急剧降低、糖分下降。因此，该病害不仅造成蔗茎产量损失，还导致蔗糖分降低、品质变劣，严重威胁中国甘蔗产业的健康快速可持续发展。培育具有优良抗黑穗病性的甘蔗品种是防治该病害最为经济有效的方法。回顾甘蔗黑穗病的研究进展，有利于科学制定研究规划，并在此基础上形成合理的防控策略和措施。
近日，福建农林大学阙友雄团队应邀在国际学术期刊Journal of Fungi（IF=5.816）发表了题为“Sugarcane smut: current knowledge and the way forward for management”的综述文章。论文聚焦甘蔗黑穗病，一方面，从病害生物学、数量和质量评价指标、病原菌的遗传多样性及其分子检测等角度综述了研究进展；另一方面，从抗黑穗病种质筛选、化学和生物防控三个方面展望了甘蔗黑穗病潜在的防控策略。论文有望为解析甘蔗黑穗病的形成机理和防控措施及选育抗黑穗病甘蔗品种提供较为全面的资料参考和思路借鉴。
甘蔗黑穗病是我国大陆甘蔗种植中最主要的真菌性病害，也是我国甘蔗栽培上发生最普遍、为害最严重的病害之一，在我国各甘蔗种植区普遍发生。甘蔗抗黑穗病性是一种数量性状，受多个主效基因控制和众多微效基因的累加作用。目前，甘蔗品种的抗黑穗病性主要还是采用人工接种的鉴定方法，田间种植时受病原菌、环境和寄主三者间互作效应的影响，使得不同年份间以及不同作物季间的鉴定结果不够稳定。该病害的典型症状是感病植株的蔗梢头部会长出一条方向朝下向内卷曲的黑色鞭状物。同时，潜伏在蔗芽里的菌丝和落入土壤中的厚垣孢子则成为下一个种植季甘蔗的初侵染源（图1）。该病不仅造成甘蔗产量显著减少，还使蔗糖分明显降低，曾先后淘汰了一些丰产高糖的当家品种，给甘蔗产业造成了巨大的经济损失。我国目前多个主栽甘蔗品种感黑穗病导致病害严重流行，发生盛期恰逢甘蔗最主要生长期（4-9月份），年减产10-20%。目前，我国甘蔗主栽品种抗黑穗病性不足且基因型单一化较为严重，造成该病危害日趋加重，对生产安全构成重大威胁，这也从侧面反应了本综述的必要性。
图1 甘蔗黑穗病的侵染循环
甘蔗黑穗病导致的损失依感病时间早迟而不同，苗期感染可致绝收；生长中期感染可致病株蔗茎细小、产量和糖分明显降低，没有商业价值；后期感染无明显症状，但若作为种茎，则来年因苗期感染而可能导致绝收（图2）。近年来，甘蔗黑穗病有日趋加重的趋势，而且现有甘蔗品种中很大一部分经鉴定为感黑穗病，特别是2006年唯一未曾发现甘蔗黑穗病的澳大利亚也发生大面积感染事件，有关黑穗病的研究越来越受到重视。甘蔗黑穗病也是我国甘蔗栽培上最重要，也是最难控制的一种真菌性病害，几种方法（物理、化学和生物等）可用于控制该病，但最有效的是利用品种抗性，然而由于常规杂交育种周期长，工作量大，迄今尚未取得重大进展，这就凸现了抗病种质筛选，以及化学和生物防控的重要性。当然，植物免疫领域的新方法、新理论和新实践，尤其是寄主抗病和病原致病方面的研究进展，有望给甘蔗黑穗病的有效防控带来新的契机。
图2 甘蔗黑穗病的危害
福建农林大学农业农村部甘蔗生物学与遗传育种重点实验室、国家甘蔗工程技术研究中心/农学院阙友雄研究员为该论文的通讯作者；巴基斯坦国家糖业和热带园艺研究所/信德农业大学Muhammad Aslam Rajput博士为第一作者；巴基斯坦信德农业大学Abdul Mubeen Lodhi教授为该论文的共同通讯作者；巴基斯坦费萨拉巴德农业大学Nasir Ahmed Rajput博士和信德农业大学Rehana Naz Syed博士参与论文撰写和修改。该研究得到国家重点研发计划项目和国家自然科学基金项目的资助。
原文链接：
https://doi.org/10.3390/jof7121095
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