張體德，王保勤，杜振偉，梅鴻獻(xiàn)，劉艷陽，鄭永戰(zhàn)*

(1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 芝麻研究中心，河南 鄭州 450002; 2.鄭州市農(nóng)林科學(xué)研究所，河南 鄭州 450005)

河南省芝麻育種成果回顧與展望

張體德1，王保勤2，杜振偉1，梅鴻獻(xiàn)1，劉艷陽1，鄭永戰(zhàn)1*

(1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 芝麻研究中心，河南 鄭州 450002; 2.鄭州市農(nóng)林科學(xué)研究所，河南 鄭州 450005)

從產(chǎn)量、品質(zhì)、農(nóng)藝性狀、選育方法及系譜來源等方面對河南省歷年審定(鑒定)通過的67個芝麻品種進(jìn)行了分析和總結(jié),從中找出芝麻育種中存在的問題，以期為河南省的芝麻育種科研發(fā)展方向提供依據(jù)。結(jié)果表明：河南省育成芝麻品種的平均產(chǎn)量水平從914.81 kg/hm2上升到1 307.29 kg/hm2，促進(jìn)了河南省芝麻生產(chǎn)水平從381.60 kg/hm2提高到1 422.16 kg/hm2；品質(zhì)方面整體提高不大，粗脂肪含量從55.54%提高到56.75%；農(nóng)藝性狀方面也由分枝、晚熟類型向單稈、早熟類型演變。育種方法簡單、親本來源單一、遺傳基礎(chǔ)狹窄是河南省芝麻育種的現(xiàn)狀，今后利用現(xiàn)代生物技術(shù)與傳統(tǒng)的芝麻育種方法相結(jié)合，選育出具有高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、早熟、閉蒴、有限生長等性狀并適合機(jī)械化生產(chǎn)的芝麻品種，將是河南省乃至全國芝麻育種的主攻方向。

芝麻； 育種成就； 產(chǎn)量； 品質(zhì)； 農(nóng)藝性狀； 育種方法； 系譜分析； 河南省

芝麻是河南省傳統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)油料和優(yōu)勢作物。目前，河南省常年種植芝麻面積約18萬hm2左右，年產(chǎn)量約27萬t，面積和產(chǎn)量均占全國的30%左右，是我國最主要的優(yōu)質(zhì)白芝麻產(chǎn)區(qū)。因此，河南省芝麻科研和生產(chǎn)在全國具有重要地位。但是，隨著農(nóng)業(yè)種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及農(nóng)村大量勞動力轉(zhuǎn)移，傳統(tǒng)育成芝麻品種在種植過程中面臨諸多挑戰(zhàn)，如抗病耐漬性差、產(chǎn)量不穩(wěn)、人工勞動強(qiáng)度大、不適于機(jī)械化等，嚴(yán)重制約著芝麻產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。因此，通過對河南省歷年審定(鑒定)通過的67個芝麻品種的產(chǎn)量、品質(zhì)、農(nóng)藝性狀、選育方法及系譜來源等進(jìn)行分析，總結(jié)與回顧了河南省以往芝麻育種工作的成就、育種方法及優(yōu)異親本的利用情況，從中找出芝麻育種中存在的問題，以期為今后河南省芝麻育種科研的發(fā)展提供參考。

1 河南省歷年育成芝麻品種概述

河南省芝麻育種工作始于20世紀(jì)50年代，最初主要是對河南省各地的農(nóng)家種進(jìn)行收集和鑒定，隨后在此基礎(chǔ)上開展芝麻育種工作。20世紀(jì)70年代共選育出芝麻新品種3個，80年代 6個；進(jìn)入20世紀(jì)90年代，河南省各芝麻育種單位相繼開展了系統(tǒng)選育、雜交育種、輻射育種等工作，先后選育出芝麻品種 7個，包括一些極具代表性的品種，如駐馬店市農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的豫芝4號，河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院芝麻研究中心選育的豫芝8號、豫芝9號和豫芝11號等。其中，豫芝9號是利用芝麻核雄性不育系選育出的世界上第1個芝麻雜交種，該品種獲得國家科技發(fā)明三等獎[1]；豫芝8號、豫芝11號也先后獲得國家科技進(jìn)步二等獎；豫芝4號也獲得河南省科技進(jìn)步二等獎。進(jìn)入21世紀(jì)，國家及地方對農(nóng)業(yè)的科研投入日益加大，特別是2008年國家啟動芝麻產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系以來，芝麻科研隊伍迅速壯大，芝麻育種進(jìn)展迅速。2000—2009年育成芝麻新品種23個，2010—2015年育成芝麻新品種28個。特別值得一提的是河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院芝麻研究中心選育的豫芝DS899，該品種是一種新型的芝麻品種，其突出特點是有限生長，自動封頂，一般具有8～12個節(jié)位，具有蒴果發(fā)育集中、生育期短、適合密植等特點，有望使芝麻機(jī)械化收獲成為現(xiàn)實，從而促進(jìn)芝麻產(chǎn)業(yè)大發(fā)展。截止到2015年底，河南省各芝麻科研單位先后選育并通過審定(鑒定)67個優(yōu)良芝麻新品種，這些品種的選育和推廣極大地推動了河南省芝麻生產(chǎn)的發(fā)展，對我國優(yōu)質(zhì)油料作物的生產(chǎn)起到了非常重要的作用。

2 河南省歷年育成芝麻品種的產(chǎn)量分析

提高產(chǎn)量是作物育種的首要目標(biāo)，分析河南省不同時期育成芝麻品種的區(qū)域試驗產(chǎn)量，能夠較好地反映育成芝麻品種對當(dāng)?shù)刂ヂ樯a(chǎn)的推動作用。由表1可以看出，在河南省開展芝麻育種工作以前，河南省芝麻生產(chǎn)一直維持在一個較低的產(chǎn)量水平，平均僅為381.60 kg/hm2。20世紀(jì)70年代，隨著芝麻育種工作的開展，芝麻育成品種區(qū)域試驗平均產(chǎn)量水平提高到914.81 kg/hm2；同時期，芝麻生產(chǎn)上的平均產(chǎn)量水平為429.00 kg/hm2，較建國以后20 a的芝麻平均產(chǎn)量增幅不大，這主要是因為當(dāng)時各地芝麻生產(chǎn)還僅僅是以農(nóng)家種為主，而且種植分散、管理粗放，優(yōu)良芝麻品種尚未得到大面積推廣應(yīng)用。20世紀(jì)80年代，育成芝麻品種區(qū)域試驗平均產(chǎn)量水平為927.90 kg/hm2，與70年代育成芝麻品種的區(qū)域試驗產(chǎn)量水平變化不大；而生產(chǎn)上芝麻平均產(chǎn)量水平為563.25 kg/hm2，較70年代相比，穩(wěn)步上升。20世紀(jì)90年代，育成芝麻品種區(qū)域試驗平均產(chǎn)量水平為948.49 kg/hm2，而這一時期生產(chǎn)上芝麻的平均產(chǎn)量水平已提高至878.25 kg/hm2，是建國初期的2.3倍。進(jìn)入21世紀(jì)，河南省的芝麻育種工作更是取得了極大進(jìn)展，芝麻產(chǎn)量水平大幅度提高，2000—2009年，河南省育成芝麻品種區(qū)域試驗平均產(chǎn)量水平為1 060.42 kg/hm2，生產(chǎn)上芝麻平均產(chǎn)量水平為999.00 kg/hm2。2010—2015年，育成芝麻品種區(qū)域試驗平均產(chǎn)量水平為1 307.29 kg/hm2；同時期芝麻生產(chǎn)上的產(chǎn)量水平也提高到1 422.16 kg/hm2，是建國初期的3.7倍。這一方面與河南省芝麻生產(chǎn)逐漸集中到南陽、周口、駐馬店等芝麻主產(chǎn)區(qū)有關(guān)，同時也與良種良法相配套密不可分。

表1 河南省歷年育成芝麻品種的產(chǎn)量變化

注：數(shù)據(jù)主要來自《中國農(nóng)業(yè)年鑒》《中國統(tǒng)計年鑒》和歷年品種區(qū)域試驗。

3 河南省歷年育成芝麻品種的品質(zhì)分析

芝麻是高油作物，芝麻育種長期以來將高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)作為主要育種目標(biāo)。由表2可以看出，育成芝麻品種的粗脂肪含量從20世紀(jì)70年代的平均55.54%提高到現(xiàn)在的平均56.75%，增加了1.21個百分點，提高幅度不大。20世紀(jì)70年代至90年代，育成芝麻品種的粗脂肪含量一直維持在56%左右，僅有駐芝2號和豫芝1號突破57%[2-3]。但進(jìn)入21世紀(jì)，各育種單位先后將提高芝麻品種的粗脂肪含量作為芝麻重要育種目標(biāo)性狀之一，選育出鄭雜芝H03，駐芝14號，駐芝16號，漯12，漯芝16、18、19號，輿芝十八，A25-3等一批粗脂肪含量在58%以上的品種[4-12]；近幾年選育的芝麻新品種鄭芝15、16、17號，豫芝21、23號和商芝1306等粗脂肪含量均在58%以上[13-15]，特別是鄭芝16號和豫芝23號，粗脂肪含量分別為59.04%和59.30%。但河南省芝麻高油育種整體進(jìn)展不大，育成芝麻品種的粗脂肪含量多數(shù)還在56%左右。河南省的芝麻高蛋白育種研究嚴(yán)重滯后，高蛋白芝麻品種在市場上尚未受到重視。而且，由于蛋白質(zhì)含量與脂肪含量存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，同時選擇蛋白質(zhì)含量與脂肪含量雙高的芝麻品種有一定難度，因此，優(yōu)質(zhì)芝麻品種的選育應(yīng)向?qū)Ｓ眯头较虬l(fā)展，同時應(yīng)關(guān)注某一目標(biāo)性狀，例如高油、高蛋白、高木酚素含量等。

表2 河南省歷年育成芝麻品種的品質(zhì)和農(nóng)藝性狀統(tǒng)計

4 河南省歷年育成芝麻品種的主要農(nóng)藝性狀分析

芝麻育種方向與芝麻生產(chǎn)應(yīng)用相適應(yīng)。由表2可見，依據(jù)植物學(xué)性狀，河南省育成芝麻品種類型按照株型來分，分枝型品種8個、單稈型品種59個；按照籽粒顏色來分，黑粒品種2個[16-17]、黃粒品種4個、白粒品種61個；按照蒴果類型來分，多棱型品種1個，其余均是四棱型品種；所有品種均為三花型品種，沒有單花型品種。育成品種的生育期也隨著育種歷史的發(fā)展逐漸縮短，由20世紀(jì)70年代的95.7 d縮短到現(xiàn)在88.3 d，這主要是因為芝麻的種植方式由原來的春播和麥壟套種逐漸被麥茬夏播所代替，生育期縮短是農(nóng)業(yè)耕作種植制度改革的客觀需求。與此同時，芝麻的株型性狀也由分枝型逐漸向單稈型轉(zhuǎn)變，由原來間作套種，稀植大棵，充分發(fā)揮個體優(yōu)勢，注重單株結(jié)蒴數(shù)，逐漸向注重單位面積株數(shù)、總蒴數(shù)等群體產(chǎn)量性狀轉(zhuǎn)變。籽粒顏色也由黃粒向白粒轉(zhuǎn)變。這說明河南省的芝麻育種正逐漸向早熟、高產(chǎn)、籽粒純白等方向發(fā)展。

5 河南省歷年育成芝麻品種的選育方法分析

芝麻是自花授粉作物，我國生產(chǎn)上推廣的芝麻品種多為常規(guī)選育品種。由表3可以看出，在育成的67個芝麻品種中，利用簡單的A×B有性雜交、系統(tǒng)選育而成的有41個，采用三交或者復(fù)交進(jìn)行組配，結(jié)合系統(tǒng)選育而成的有11個；通過自然變異選育的6個；利用雄性核不育系選育芝麻雜交種3個；鄭芝97C01、鄭芝98N09和鄭太芝1號是通過物理誘變選育而成[18-20]；豫芝DS899和豫芝Dw607是通過EMS化學(xué)誘變選育而成；豫芝23號是通過遠(yuǎn)緣雜交與回交轉(zhuǎn)育相結(jié)合選出的芝麻新品種[14]。由此可見，有性雜交結(jié)合系統(tǒng)選育是以往河南省芝麻育種最主要的方法。

表3 河南省歷年育成芝麻品種的選育方法分析 個

注：數(shù)據(jù)主要來源于公開發(fā)表的品種選育報告和歷年品種區(qū)域試驗，表4同。

6 河南省歷年育成芝麻品種的系譜分析

對河南省育成芝麻品種進(jìn)行系譜分析發(fā)現(xiàn)，67個芝麻品種中，僅有3個是細(xì)胞核雄性不育系配制而成的芝麻雜交種，分別為豫芝9號、鄭雜芝H03和鄭雜芝3號[1,4,21]。有國外芝麻品種血緣的僅有豫芝9號、豫芝23號、鄭黑芝1號和上芝429等 4個芝麻品種[1,14,16,22]；來源于上蔡紫花葉二三的品種有4個；來源于熊芝1號和鄂芝1號的品種各有3個；來源于駐芝1號和豫芝8號的品種各有2個；直接來源于豫芝11號的品種有7個，間接來源于豫芝11號的品種有1個；直接來源于豫芝4號的品種有19個，間接來源于豫芝4號的品種有16個；直接來源于宜陽白的品種有5個，間接來源于宜陽白的芝麻品種高達(dá)37個。由此可見，河南省育成芝麻品種親本來源單一，遺傳基礎(chǔ)狹窄，這也是目前我國芝麻育種普遍存在的問題(表4，圖1)。

表4 河南省歷年育成芝麻品種骨干親本統(tǒng)計

7 問題與展望

自河南省開展芝麻育種工作以來，先后選育出了67個優(yōu)良的芝麻新品種，這些品種的推廣和應(yīng)用，極大地促進(jìn)了河南省芝麻品種5次大的更新?lián)Q代，使河南省芝麻單產(chǎn)水平大幅度提高。但是，河南省芝麻育種上仍然存在以下幾方面的突出問題。(1)親本來源單一，遺傳基礎(chǔ)狹窄。河南省選育的芝麻品種主要直接來源于上蔡紫花葉二三、熊芝1號、豫芝4號、豫芝11號和宜陽白等幾個為數(shù)不多的骨干親本。研究發(fā)現(xiàn)，河南省育成芝麻品種中50%以上的芝麻品種與豫芝4號有關(guān)，追根索源，發(fā)現(xiàn)54%的品種與宜陽白有關(guān)。(2)育種方法單一，創(chuàng)新手段較少。河南省選育的67個芝麻品種，通過自然變異選育的6個，通過誘變育種選育的5個，利用雄性核不育選育的雜交種3個，利用遠(yuǎn)緣雜交與回交轉(zhuǎn)育相結(jié)合選育的1個；其余品種均是通過有性雜交、系統(tǒng)選育而成。而且在有性雜交中多采用A×B的單交方式，僅有少數(shù)采用復(fù)交、回交等育種手段，很難一次導(dǎo)入多個目標(biāo)性狀。(3)對現(xiàn)有芝麻種質(zhì)資源利用率低，優(yōu)良親本沒有充分挖掘利用，國外資源利用程度低。我國現(xiàn)收集整理保存的芝麻資源5 400多份，其中國外資源500多份，河南省地方芝麻種質(zhì)資源290多份，僅僅從中篩選出宜陽白、上蔡紫花葉二三等極少數(shù)優(yōu)良農(nóng)家種，很多優(yōu)良品種或者優(yōu)良性狀尚未開發(fā)和研究[23]。(4)目前河南省芝麻生產(chǎn)中現(xiàn)有品種仍存在抗病、抗逆性差，莖稈抗倒伏性差，蒴果成熟不一致，不適于機(jī)械化收獲等缺陷。

針對上述問題，河南省芝麻育種重點應(yīng)著重從以下幾方面入手：(1)加快種質(zhì)資源的收集整理工作，盡快建立完善芝麻種質(zhì)特征特性鑒定與評價技術(shù)體系，開展芝麻種質(zhì)資源遺傳多樣性及重要性狀的遺傳規(guī)律研究，進(jìn)行芝麻重要性狀基因或QTL定位，依據(jù)表型和分子數(shù)據(jù)構(gòu)建出適合本區(qū)域的芝麻核心種質(zhì)群。(2)加強(qiáng)芝麻種質(zhì)資源創(chuàng)新和芝麻雜種優(yōu)勢利用研究。通過遠(yuǎn)緣雜交、轉(zhuǎn)基因技術(shù)等手段開展芝麻新種質(zhì)創(chuàng)制研究，拓寬芝麻遺傳基礎(chǔ)。(3)加強(qiáng)新型芝麻新品種選育。通過理化誘變、復(fù)交及回交轉(zhuǎn)育與分子標(biāo)記輔助選擇相結(jié)合，選育出具有高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、早熟、耐密、閉蒴、有限生長習(xí)性的芝麻品種，使其真正適合機(jī)械化生產(chǎn)，將是河南省乃至全國芝麻育種的主攻方向。

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Review and Prospect of Sesame Breeding Achievements in Henan Province

ZHANG Tide1,WANG Baoqin2,DU Zhenwei1,MEI Hongxian1,LIU Yanyang1,ZHENG Yongzhan1*

(1.Sesame Research Centre,Henan Academy of Agricultural Sciences,Zhengzhou 450002,China; 2.Zhengzhou Research Institute of Agricultural and Forestry Sciences,Zhengzhou 450005,China)

In order to provide the basis and reference for the development of sesame breeding and research in Henan Province,this paper reviewed and summarized the achievements of sesame breeding in Henan Province,and found out the problems existing in sesame breeding.In this paper,67 sesame varieties which were examined and approved over the past decades in Henan province were analyzed from the aspects of yield,quality,agronomic characters,breeding methods and pedigree sources.The results showed that the average yield level of sesame varieties increased from 914.81 kg/ha to 1 307.29 kg/ha,promoting the sesame production level from 381.60 kg/ha to 1 422.16 kg/ha in Henan province.The overall quality characters improved a little,with the fat content increased from 55.54% to 56.75%.And the evolution of agronomic traits was from the branched,late-matured types to the single-culmed,early-matured types.The current status of sesame breeding in Henan province mainly embodied in simple breeding methods,single parental origin and the narrow genetic base of sesame varieties.Combining traditional breeding methods with modern biological technology,developing diffierent types of sesame varieties with high yield,good quality,early maturity,cleistocarp,determinate growth traits and suitable for mechanized production,will be the main direction of sesame breeding in Henan province and even the whole country.

sesame; breeding achievement; yield； quality； agronomic characteristic； breeding method； pedigree analysis; Henan province

S565.3；S330

B

1004-3268(2017)10-0032-06

2017-04-06

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項資金項目(CARS-15)；河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技示范工程院縣合作項目

張體德(1973-),男,河南柘城人，副研究員，碩士，主要從事芝麻育種與栽培研究。E-mail:tidezhang@163.com

*通訊作者：鄭永戰(zhàn)(1963-),男,河南寶豐人，研究員，博士，主要從事芝麻種質(zhì)創(chuàng)新與育種研究。E-mail:sesame168@163.com