在日常生活中，幾乎沒有人沒接觸過芝麻或芝麻油，誰都知道芝麻是重要的優(yōu)質(zhì)油料作物。但是，很少有人知道，我國是世界芝麻生產(chǎn)與科研強國！

　　河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院芝麻研究中心“十五”以來，在芝麻基因組、重要性狀遺傳解析、優(yōu)異種質(zhì)創(chuàng)制、分子標(biāo)記輔助育種等芝麻遺傳育種研究領(lǐng)域取得了重大突破，創(chuàng)制出一批突破性優(yōu)異新種質(zhì)，建立了復(fù)合雜交與分子標(biāo)記選擇相結(jié)合的聚合育種技術(shù)體系，實現(xiàn)了多個優(yōu)異基因的聚合，選育出一批優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)芝麻新品種，顯著提升我國芝麻品種的穩(wěn)產(chǎn)性、專用性和機械化適應(yīng)程度，在新疆5.98畝土地上創(chuàng)造出畝產(chǎn)268.8公斤的世界最高紀(jì)錄！……這些科研成果是芝麻研究中心主任、國家芝麻產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家張海洋研究員團隊十多年來努力奮斗的結(jié)果，也是2016年度國家技術(shù)發(fā)明二等獎“芝麻優(yōu)異種質(zhì)創(chuàng)制與新品種選育技術(shù)及應(yīng)用”的重要組成部分。

　　張海洋介紹說，近十年來芝麻研究團隊刻苦攻關(guān)，取得了一批原創(chuàng)性成果，在芝麻重要性狀遺傳解析、優(yōu)異種質(zhì)創(chuàng)制與鑒定技術(shù)、分子育種技術(shù)等方面的突破，為我國進一步選育優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效芝麻新品種奠定了堅實的材料和技術(shù)基礎(chǔ)，對世界芝麻遺傳育種研究也將起到巨大的推動作用。

　　中國芝麻產(chǎn)量居世界首位，但仍有差不多一半的缺口需要進口來滿足實際需求

　　我國芝麻年總產(chǎn)量約70萬噸，占全球的15%，位居世界首位；加工制品2600多種，遠(yuǎn)銷86個國家，在國際芝麻貿(mào)易中具有重要地位。即便如此，與我國年需求芝麻130萬噸的實際需求量相比，還有差不多一半的龐大原料缺口，需要進口來彌補；為保障安全供給，迫切需要提高我國芝麻的生產(chǎn)能力。

　　然而，在過去的芝麻生產(chǎn)中，我國所用品種一直存在穩(wěn)產(chǎn)性差、專用性差、不適于機械化種植等突出問題，嚴(yán)重制約著我國芝麻生產(chǎn)的發(fā)展。而解決上述品種問題，又面臨三方面的技術(shù)瓶頸：一是資源貧乏、缺少優(yōu)異育種材料；二是重要性性狀遺傳解析滯后、優(yōu)異基因聚合缺乏理論指導(dǎo)；三是優(yōu)異種質(zhì)創(chuàng)制與聚合育種技術(shù)相對落后，效率低。

　　在新世紀(jì)的鐘聲敲響之際，作為“國家芝麻產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)中心”和“國家油料改良中心河南芝麻分中心”的建設(shè)依托單位，河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院芝麻研究中心面對國家芝麻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求與瓶頸，他們依靠自己的科研實力勇于為國擔(dān)當(dāng)。在國家“973”“948”、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項、農(nóng)業(yè)行業(yè)科研專項等重點項目的資助下，張海洋帶領(lǐng)團隊開始了優(yōu)異種質(zhì)創(chuàng)制與新品種選育技術(shù)的研究工作。那時，他們就確定了這樣的總體思路：開展優(yōu)異種質(zhì)創(chuàng)制與鑒定技術(shù)研究，同時進行重要性狀遺傳解析和分子標(biāo)記開發(fā)篩選；在此基礎(chǔ)上，搭建綜合高效育種技術(shù)平臺，選育優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)新品種。

　　十五年協(xié)作攻關(guān)，在基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)方面取得一系列成果

　　整整15年，張海洋團隊協(xié)作攻關(guān)，在基礎(chǔ)理論、應(yīng)用技術(shù)方面取得一系列突破，相關(guān)核心技術(shù)形成四大發(fā)明點：

　　他們創(chuàng)建了芝麻種間遠(yuǎn)緣雜交、化學(xué)誘變、農(nóng)桿菌介導(dǎo)遺傳轉(zhuǎn)化等種質(zhì)創(chuàng)制技術(shù)體系，首次將染色體加倍、胚培養(yǎng)、橋梁親本轉(zhuǎn)育技術(shù)相結(jié)合，攻克了種間遠(yuǎn)緣雜交幼胚敗育的難題，發(fā)明了遠(yuǎn)緣雜交后代分子鑒定技術(shù)；將野生種抗病耐漬性狀導(dǎo)入栽培種。發(fā)明了芝麻EMS高效誘變方法，采用種子誘變后處理技術(shù)，使突變體成活率提高32%，可遺傳突變率高達0.84%；發(fā)明了芝麻愈傷組織誘導(dǎo)與高效植株再生技術(shù)，解決了困擾芝麻科研人員幾十年的芝麻下胚軸愈傷組織植株再生困難的技術(shù)難題；創(chuàng)建了農(nóng)桿菌介導(dǎo)遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)體系和外源基因檢測方法。創(chuàng)建了完善的芝麻產(chǎn)量、品質(zhì)、抗病、抗逆等重要性狀鑒定與評價技術(shù)，顯著提升了鑒定的準(zhǔn)確性和效率；實現(xiàn)了芝麻品質(zhì)無損快速檢測，使芝麻含油量和蛋白含量測定時間從3小時縮短到2分鐘。在上述技術(shù)發(fā)明的基礎(chǔ)上，拓展了創(chuàng)造變異的途徑和方法，創(chuàng)制出一批育種中急需的突破性優(yōu)異新種質(zhì)，并應(yīng)用于育種實踐。其中，適于機械化種植的4份：有限花序、短節(jié)密蒴、多花、抗裂蒴新種質(zhì)；抗病耐漬新種質(zhì)3份：高抗枯萎病和莖點枯病、強耐漬；高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新種質(zhì)3份：高油（62.7%）、高蛋白（26.75%）、高木酚素（1.73%）；解決了選育適于機械化收獲、抗病耐漬、優(yōu)質(zhì)專用新品種所需資源材料匱乏的問題，為新品種選育奠定了基礎(chǔ)。

　　第二大發(fā)明點，就是首次繪制出與芝麻栽培種遺傳圖譜、物理圖譜以及13對染色體對應(yīng)的基因組精細(xì)圖，發(fā)現(xiàn)并定位了一批與重要農(nóng)藝性狀顯著相關(guān)的主效QTLs、基因位點，發(fā)掘出了相關(guān)重要基因，為優(yōu)異基因挖掘奠定了基礎(chǔ)�；�于芝麻基因組和轉(zhuǎn)錄組信息，發(fā)掘出芝麻SSR、SNP、INDEL分子標(biāo)記3581個，為分子遺傳圖譜構(gòu)建奠定了基礎(chǔ)；構(gòu)建了首張芝麻分子遺傳圖譜和高密度SNP圖譜，定位與產(chǎn)量、品質(zhì)、抗病、抗逆等性狀顯著相關(guān)的主效QTL52個，表型解釋率均10%以上；基于芝麻核心資源重測序，發(fā)掘出與重要農(nóng)藝性狀相關(guān)的基因位點58個，顯著性＜10—8；結(jié)合圖位克隆和突變體重測序技術(shù)，發(fā)掘出花序有限等與產(chǎn)量、品質(zhì)、抗病相關(guān)基因6個，發(fā)明了關(guān)聯(lián)分子標(biāo)記，并應(yīng)用于選擇育種，為多個優(yōu)異基因聚合和分子標(biāo)記選擇育種提供了理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

　　第三大發(fā)明點是他們發(fā)現(xiàn)了芝麻基因組中與產(chǎn)量、品質(zhì)、抗病、抗逆等重要性狀相關(guān)的優(yōu)異基因群13個，發(fā)明了與之緊密連鎖的分子標(biāo)記32個；首次闡明了芝麻染色體區(qū)段連鎖關(guān)系與重組熱點，針對芝麻重要產(chǎn)量、品質(zhì)性狀受多基因控制的特點，提出了以優(yōu)異基因群為育種元件開展優(yōu)異基因聚合育種的觀點，實現(xiàn)了應(yīng)用少數(shù)標(biāo)記精確跟蹤選擇多個優(yōu)異性狀。創(chuàng)建了芝麻復(fù)合雜交與分子標(biāo)記選擇相結(jié)合的高效育種技術(shù)體系，提高了復(fù)雜性狀選擇的準(zhǔn)確性和效率，實現(xiàn)了親本選配高效、目標(biāo)性狀鑒定高效、后代選擇高效，縮短育種周期2—3年。

　　第四大發(fā)明點，他們利用創(chuàng)制的高效育種技術(shù)，將多個優(yōu)異基因聚合，培育出生產(chǎn)上急需的突破性芝麻新品種6個；顯著提升了我國芝麻品種的穩(wěn)產(chǎn)性、專用性和機械化適應(yīng)程度。首次選育出花序有限新品種豫芝DS899，短節(jié)密蒴新品種豫芝Dw607；這二個品種，株型緊湊、耐密植，成熟一致，解決了芝麻機械化種植品種問題。選育出高蛋白食用型新品種鄭芝12號，是目前蛋白含量最高的品種。選育出高油高產(chǎn)新品種鄭芝15號，含油量58.66%，區(qū)試增產(chǎn)14.42%，實現(xiàn)了高油與高產(chǎn)性狀的結(jié)合；選育出超高產(chǎn)新品種鄭芝13號，創(chuàng)造出畝產(chǎn)268.8公斤的世界最高單產(chǎn)記錄。選育出高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)新品種豫芝23號，引入了野生種抗源，實現(xiàn)了高產(chǎn)和抗病耐漬的協(xié)同提升。

　　 未來5年，他們要為我國芝麻畝產(chǎn)再提高10%—15%而努力

　　通過品種改良提高芝麻單產(chǎn)、降低生產(chǎn)成本對農(nóng)民增收具有重要意義。張海洋團隊 針對芝麻 遺傳基礎(chǔ)狹窄、育種技術(shù)落后等問題，圍繞芝麻育種對機械化收獲、抗病耐漬、優(yōu)質(zhì)專用等性狀的迫切要求，在過去的15年里，系統(tǒng)開展了芝麻新種質(zhì)創(chuàng)制、優(yōu)異基因聚合、分子標(biāo)記選擇等關(guān)鍵技術(shù)研究。

　　與國內(nèi)外同類技術(shù)先進性相比，在種質(zhì)創(chuàng)制方面，國內(nèi)外未見遠(yuǎn)緣雜交、化學(xué)誘變后代應(yīng)用于育種的報道，他們選用遠(yuǎn)緣雜交與化學(xué)誘變后代已育成了新品種。在重要性狀遺傳解析方面，他們的研究率先開發(fā)了芝麻分子標(biāo)記、構(gòu)建第一張芝麻分子遺傳圖譜、QTL定位起步最早，數(shù)量最多；首次發(fā)現(xiàn)了芝麻優(yōu)異基因群。在育種技術(shù)方面，他們首次創(chuàng)建了復(fù)合雜交與分子標(biāo)記選擇相結(jié)合的高效育種技術(shù)體系。在育成品種方面，首次選育出有限花序、短節(jié)密蒴芝麻新品種；引入野生種抗源，顯著提高了品種的抗病耐漬性；創(chuàng)造出世界最高單產(chǎn)紀(jì)錄。

　　在2011—2015年，這些新品種累計推廣應(yīng)用1257萬畝，占全國芝麻面積的30%以上；近三年累計應(yīng)用850.0萬畝，新增產(chǎn)值13.3億元；創(chuàng)制出的DS899等一批優(yōu)異種質(zhì)提供給16家單位利用。目前，獲國家授權(quán)發(fā)明專利11項，審（鑒）定新品種6個，申報新品種權(quán)3項；發(fā)表相關(guān)論文52篇。解決了芝麻優(yōu)異種質(zhì)匱乏、育種技術(shù)落后的問題，培育出生產(chǎn)上急需的新品種，顯著提升了種質(zhì)創(chuàng)制與育種技術(shù)水平，為芝麻學(xué)科和產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出了突出貢獻。

　　張海洋表示，“十三五”期間，他們將進一步加強科研和團隊建設(shè)力度，打造國際一流芝麻科研團隊。重點開展芝麻基因組與功能基因組學(xué)、重要性狀遺傳解析與關(guān)鍵基因克隆、優(yōu)異種質(zhì)創(chuàng)制、優(yōu)異基因及基因群聚技術(shù)等研究，為進一步開展優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、高效芝麻新品種選育提供理論、技術(shù)及材料支撐。未來5年，通過技術(shù)創(chuàng)新、新品種選育及應(yīng)用使我國芝麻畝產(chǎn)再提高10%—15%，推動芝麻產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展，實現(xiàn)農(nóng)民增收、企業(yè)增效。