芝麻“开门” 走向世界

张海洋带领科研团队,不仅解决了芝麻优异种质匮乏、育种技术落后的问题,而且培育出生产上急需的新品种,显著提升了种质创制与育种技术水平,为芝麻学科和产业发展作出了突出贡献。

■本报记者 张晴丹

▲张海洋(右)在田间调查。

▲张海洋(右)在田间调查。

▲芝麻新品种单株

▲芝麻新品种单株

“芝麻压得油,秔米炊得饭。”日常生活中,人们用芝麻和芝麻油制作出各类食品和美味佳肴。小小芝麻大有作为。

中国是芝麻生产和消费大国,在芝麻科研领域,科学家们经过刻苦研究攻关,交了一份满意的答卷。让芝麻打开国门,走向了世界。

国家芝麻产业技术体系首席科学家、河南省农科院芝麻研究中心主任张海洋研究员团队,历经15年坚持不懈的研究,取得的优秀成果——“芝麻优异种质创制与新品种选育技术及应用”,获得了2016年度国家技术发明奖二等奖。

“该项成果主要在芝麻重要性状遗传解析、优异种质创制与鉴定技术、分子育种技术等方面具有原创性,为进一步选育优质高产高效芝麻新品种奠定了坚实的材料和技术基础,并将对世界芝麻遗传育种研究起到巨大的推动作用。”张海洋在接受《中国科学报》记者采访时表示。

提高产能 填补缺口

我国是芝麻生产大国,芝麻年总产量约70万吨,占全球的15%,位居世界前列,加工制品2600多种,远销86个国家,在国际芝麻贸易中具有重要地位。

同时,我国也是世界消费大国。“与我国年需求芝麻130万吨的实际需求量相比,有差不多一半的庞大原料缺口需要进口来弥补。”张海洋表示,为保障安全供给,迫切需要提高我国芝麻的生产能力。

然而,在过去的芝麻生产中,我国所用品种一直存在着稳产性差、专用性差、不适于机械化种植等突出问题,严重制约着我国芝麻生产的发展。

要解决上述品种问题,面临着三方面的技术瓶颈:资源贫乏,缺少优异育种材料;重要性状遗传解析滞后,优异基因聚合缺乏理论指导;优异种质创制与聚合育种技术相对落后,并且效率低。

针对芝麻生产发展需求与限制性技术问题,河南省农业科学院芝麻研究中心作为“国家芝麻产业技术研发中心”和“国家油料改良中心河南芝麻分中心”的建设依托单位,承担起了重要角色,力争有所作为。

在国家“973”“948”计划、农业产业技术体系专项、农业行业科研专项等重点项目的资助下,张海洋带领团队系统开展了芝麻优异种质创制与新品种选育技术等研究工作。

协作攻关 永不止步

15年来,张海洋带领团队一直奋斗在科研一线,为解决我国芝麻遗传基础狭窄的问题,他曾多次带领着团队科研人员开展国内芝麻种质资源和地方品种的收集工作,并远赴芝麻起源地的非洲,开展芝麻生产考察和国际科研合作。

“农业科研工作周期长、见效慢。”张海洋说,为了选育出优良的新品种,一般需要7~8代(年)的时间。为了节省时间,科研人员每年要种上三季芝麻。河南种一季,海南加代种两季。

“十年如一日”的协作攻关,团队在基础理论、应用技术方面取得一系列突破。

“我们创建了芝麻种间远缘杂交、化学诱变、农杆菌介导遗传转化等种质创制技术体系。首次将染色体加倍、胚培养、桥梁亲本转育技术相结合,攻克了种间远缘杂交幼胚败育的难题,发明了远缘杂交后代分子鉴定技术。

”团队成员之一、河南省农业科学院芝麻研究中心研究员苗红梅告诉《中国科学报》记者。

困扰芝麻科研人员几十年的技术难题——芝麻下胚轴愈伤组织植株再生困难,在团队的努力下也得到了解决,并获得了芝麻首棵转基因突变体。

据苗红梅介绍,他们发明的芝麻EMS高效诱变方法,采用的是种子诱变后处理技术,可以使突变体成活率提高32%,可遗传突变率高达0.84%。

在芝麻产业各个环节,鉴定和评价必不可少。为了显著提升鉴定的准确性和效率,研究团队创建了完善的芝麻产量、品质、抗病、抗逆等重要性状鉴定与评价技术,利用建立的芝麻品质无损快速检测技术,可以使芝麻含油量和蛋白含量测定时间从3小时缩短到2分钟。

在众多创新里,最值得一提的就是张海洋团队绘制的世界首张芝麻栽培种基因组精细图,发现了芝麻基因组中与产量、品质、抗病、抗逆等重要性状相关的优异基因群13个,为芝麻基因资源挖掘奠定了基础。

除此之外,团队利用创制的高效育种技术,将多个优异基因聚合,培育出生产上急需的突破性芝麻新品种6个。“显著提升了我国芝麻品种的稳产性、专用性和机械化适应程度。”张海洋介绍。

2011—2015年,张海洋团队研究出来的芝麻新品种累计推广应用1257万亩,占全国芝麻面积的30%以上,近三年累计应用850.0万亩,新增产值13.3亿元。

目前,该团队已获国家授权发明专利11项,审(鉴)定新品种6个,申报新品种权3项,发表相关论文52篇。

这些科研成果,不仅解决了芝麻优异种质匮乏、育种技术落后的问题,而且培育出生产上急需的新品种,显著提升了种质创制与育种技术水平,为芝麻学科和产业发展作出了突出贡献。

做大产业 走向世界

与国内外同类技术先进性相比,“中国的芝麻育种技术和研究成果,在国际上处于领先地位,走在了最前面。”张海洋说。

在推动芝麻科研强国建设的同时,张海洋也在积极推动芝麻生产技术和产业走出国门,在世界舞台大展风采。

“芝麻要做成大产业,更需要国际大视野。”张海洋表示。

据团队成员介绍,由于我国的芝麻科研技术强,生产出来的芝麻品质很高、含油量好、口感舒适,一些发达国家在加工芝麻产品时,会在芝麻原料里添加我国生产的芝麻。

国产芝麻一直受到其他国家的喜爱。

目前,张海洋团队在苏丹建立了国际芝麻科研和生产基地。我国的芝麻新品种和新技术已输出到苏丹、埃塞俄比亚、尼日利亚等芝麻主产国,不仅提高了世界芝麻的产量和品质,也为国内芝麻原料安全供给提供了有力保障。

记者了解到,“十三五”期间,张海洋团队将进一步加强科研和团队建设力度,努力打造出国际一流的芝麻科研团队。

在芝麻科研道路上,张海洋从不停止脚步。他们计划重点开展芝麻基因组与功能基因组学、重要性状遗传解析与关键基因克隆、优异种质创制、优异基因及基因群聚技术等研究,为进一步选育出优质、高产、稳产、高效的芝麻新品种提供理论、技术及材料支撑。

张海洋对我国芝麻产业的未来寄予了厚望。“未来5年,通过技术创新、新品种选育及应用,力争使我国芝麻亩产再提高10%~15%,推动芝麻产业健康快速发展,实现农民增收、企业增效。并且着手扩建境外芝麻研发和生产基地,增强中国芝麻在国际上的影响力。”张海洋表示。

《中国科学报》 (2017-03-08 第6版 科研)

来源:news.sciencenet.cn

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