芝麻育種“領(lǐng)軍人”
——記河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院芝麻研究中心主任張海洋

張海洋，男，1963年12月生，河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院芝麻研究中心研究員?，F(xiàn)任河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院芝麻研究中心主任，國(guó)家特色油料產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部油料專家指導(dǎo)組副組長(zhǎng)，中國(guó)作物學(xué)會(huì)油料專業(yè)委員會(huì)副主任委員。

作為國(guó)家特色油料產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家、芝麻遺傳育種學(xué)科帶頭人，“八五”以來，張海洋帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，圍繞國(guó)家糧油供給安全重大需求，潛心開展芝麻種質(zhì)資源收集與鑒定、重要性狀遺傳解析、優(yōu)異種質(zhì)創(chuàng)制、新品種選育、高產(chǎn)栽培技術(shù)等研究工作，取得多項(xiàng)國(guó)際領(lǐng)先的研究成果，解決了芝麻優(yōu)異種質(zhì)匱乏、育種技術(shù)落后等問題，培育出芝麻新品種 22 個(gè)，建立了配套高產(chǎn)栽培技術(shù)，累計(jì)推廣5600萬畝，為我國(guó)芝麻學(xué)科發(fā)展和產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步做出了突出貢獻(xiàn)。

重視基礎(chǔ)性研究，實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)原始性創(chuàng)新

張海洋主持完成了芝麻基因組計(jì)劃，建立了國(guó)內(nèi)外首張芝麻分子遺傳圖譜、染色體光學(xué)圖譜、BAC-FISH物理圖譜，繪制出與 13 對(duì)染色體對(duì)應(yīng)的芝麻栽培種基因組精細(xì)圖，明確了芝麻進(jìn)化特征和方向。發(fā)掘出芝麻產(chǎn)量、品質(zhì)、抗病、耐漬等性狀顯著相關(guān)的主效QTLs/基因位點(diǎn)110個(gè)，發(fā)現(xiàn)13個(gè)優(yōu)異基因群，發(fā)明了與之緊密連鎖的分子標(biāo)記32個(gè)；建立了圖位克隆與重測(cè)序相結(jié)合的大規(guī)?？寺」δ芑蚣夹g(shù)方法，克隆出芝麻花序有限基因（SiDt1）、蒴果大小基因（SiSS1、SiSS2）、閉蒴基因（SiRL1）、短節(jié)基因（SiDW1）、抗枯萎病基因（SiTMK1）等6個(gè)關(guān)鍵功能基因，為芝麻重要性狀遺傳解析、揭示油脂合成與積累機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。

張海洋在示范區(qū)測(cè)產(chǎn)

他針對(duì)芝麻種質(zhì)優(yōu)異種質(zhì)匱乏等育種瓶頸問題，開展并創(chuàng)建了芝麻優(yōu)異種質(zhì)創(chuàng)制技術(shù)體系，拓展了創(chuàng)造芝麻種質(zhì)變異的途徑和方法。首次將染色體加倍技術(shù)、胚培養(yǎng)技術(shù)、橋梁親本雜交及回交轉(zhuǎn)育技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)建了種間遠(yuǎn)緣雜交技術(shù)體系，解決了野生種與栽培種雜交敗育的問題，將野生種抗病耐漬等優(yōu)良性狀導(dǎo)入栽培種。明確了芝麻EMS誘變最佳處理?xiàng)l件、突變類型及頻率，創(chuàng)建了芝麻EMS化學(xué)誘變技術(shù)體系及突變體庫(kù)（5.2萬份）。發(fā)明了芝麻愈傷組織誘導(dǎo)與植株再生技術(shù)體系，解決了困擾幾十年的芝麻下胚軸愈傷組織分化和植株再生技術(shù)難題，創(chuàng)建了農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)體系和外源基因檢測(cè)方法。建立了芝麻重要性狀鑒定與評(píng)價(jià)技術(shù)體系，確定了高效評(píng)價(jià)高產(chǎn)潛力的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)；建立了近紅外和核磁共振無損檢測(cè)籽粒含油量和蛋白含量的方法，使測(cè)定時(shí)間從 3 小時(shí)縮短到 2分鐘；建立了芝麻枯萎病和莖點(diǎn)枯病室內(nèi)苗期接菌、室外病圃接菌抗性鑒定與評(píng)價(jià)方法，顯著提升了評(píng)價(jià)芝麻種質(zhì)抗病性的準(zhǔn)確性和效率。創(chuàng)制出育種上急需的突破性優(yōu)異新種質(zhì)210份，解決了適于機(jī)械化收獲、抗病耐漬、優(yōu)質(zhì)專用、雜優(yōu)利用等育種材料匱乏的問題。提出以優(yōu)異基因群為育種元件開展優(yōu)異基因聚合育種的觀點(diǎn)，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，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用少數(shù)標(biāo)記精確跟蹤選擇多個(gè)優(yōu)異性狀，達(dá)到了親本選配高效、目標(biāo)性狀鑒定高效、后代選擇高效，縮短育種周期2-3年（2016年獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)）。

張海洋（中）在組織培養(yǎng)室觀察遠(yuǎn)緣雜交后代

立足產(chǎn)業(yè)技術(shù)需求，不斷提升芝麻生產(chǎn)水平

他圍繞芝麻生產(chǎn)對(duì)優(yōu)質(zhì)專用、抗病耐漬、適于機(jī)械化收獲等品種的迫切需求，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)刻苦攻關(guān)，組織收集國(guó)內(nèi)外種質(zhì)資源2789份，使我國(guó)資源庫(kù)容增加1/3；創(chuàng)制出有限花序DS899、短節(jié)密蒴Dw607、抗裂蒴CSR012、高抗枯萎病IH771、高抗莖點(diǎn)枯病IH510、強(qiáng)耐漬IH371、高油新種質(zhì)M395-8（62.7%）、高蛋白新種質(zhì)DS899（26.75%）、高木酚素新種質(zhì)HLM1202（1.73%）、光敏核不育等一批突破性優(yōu)異芝麻新種質(zhì)。先后選育出芝麻新品種22個(gè)，并成為黃淮、江淮芝麻主產(chǎn)區(qū)主導(dǎo)品種。

20世紀(jì) 90年代，針對(duì)品種抗病耐漬性差等問題，通過遠(yuǎn)緣雜交和抗病抗逆精準(zhǔn)鑒定技術(shù)，系統(tǒng)改良了品種的抗病抗逆性，培育出豫芝8號(hào)、鄭芝98N09、鄭芝13號(hào)、鄭芝14號(hào)、豫芝23號(hào)等高抗穩(wěn)產(chǎn)新品種，每五年生產(chǎn)上較之前品種增產(chǎn)15%以上，顯著提升了芝麻品種的穩(wěn)產(chǎn)性和適應(yīng)性。超高產(chǎn)新品種鄭芝13號(hào)區(qū)域試驗(yàn)比對(duì)照增產(chǎn)20.18%，在新疆創(chuàng)造出畝產(chǎn)268.8 公斤的世界最高紀(jì)錄。其中，優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、廣適芝麻新品種豫芝8號(hào)獲2003年度國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

二十世紀(jì)末，針對(duì)優(yōu)質(zhì)芝麻需求旺盛，圍繞生產(chǎn)上對(duì)優(yōu)質(zhì)專用品種的迫切需要，通過化學(xué)誘變創(chuàng)制出一批高油、高蛋白、高芝麻素新種質(zhì)，結(jié)合聚合育種、分子標(biāo)記選擇與品質(zhì)無損快速檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)育種材料規(guī)模化、快速低成本鑒定與篩選，顯著提高了選擇的準(zhǔn)確性和效率；培育出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)新品種豫芝11號(hào)：粒白味純，試驗(yàn)單產(chǎn)連續(xù)6年第一位，較對(duì)照增產(chǎn)14.58%（2005年度獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)）；高蛋白食用型新品種鄭芝12號(hào)（蛋白含量25.84%），高油高產(chǎn)新品種鄭芝15號(hào)、豫芝21號(hào)，含油量均在58.0%以上，較之前品種提高2個(gè)百分點(diǎn)，區(qū)試增產(chǎn)14.0%以上；實(shí)現(xiàn)了品種優(yōu)質(zhì)專用與高產(chǎn)性狀的同步提升。

二十一世紀(jì)初，圍繞芝麻生產(chǎn)上對(duì)適于機(jī)械化種植品種的迫切需求，針對(duì)現(xiàn)有品種植株高大、裂蒴等問題，通過遠(yuǎn)緣雜交和化學(xué)誘變等技術(shù)創(chuàng)制出一批株型緊湊、抗裂蒴、成熟一致新種質(zhì)，結(jié)合建立的高效育種技術(shù)，培育出我國(guó)首批適于機(jī)械化收獲的芝麻新品種豫芝DS899和豫芝Dw607，解決了芝麻機(jī)械化種植所需品種問題。首次提出了畝產(chǎn)200公斤以上的產(chǎn)量構(gòu)成因素、豐產(chǎn)長(zhǎng)相、生育進(jìn)程，豐富了芝麻栽培理論。建立了麥茬免耕直播、起壟栽培、地膜覆蓋、間作套種等高產(chǎn)高效規(guī)范化栽培模式，顯著提升了我國(guó)芝麻種植技術(shù)水平。

重視搭建研發(fā)平臺(tái)，全心服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展

張海洋平時(shí)不僅重視科學(xué)研究，而且關(guān)心芝麻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，注重科研和成果轉(zhuǎn)化平臺(tái)搭建。組建了一支覆蓋12個(gè)主產(chǎn)省、學(xué)科齊全的芝麻產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)隊(duì)伍，實(shí)施了共性技術(shù)問題聯(lián)合攻關(guān)；搭建了全國(guó)病蟲草漬害系統(tǒng)觀察網(wǎng)絡(luò)和聯(lián)合測(cè)報(bào)防控體系，建立了不同生態(tài)區(qū)規(guī)范化栽培模式，全程機(jī)械化種植模式為世界芝麻高產(chǎn)栽培提供了典范。近五年，我國(guó)芝麻單產(chǎn)比前五年增產(chǎn)22.7%，穩(wěn)居世界第一。

先后與美國(guó)、印度、日本、韓國(guó)、蘇丹等芝麻主產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)建立了科研合作關(guān)系。在蘇丹建立了境外芝麻科研和生產(chǎn)基地，開展了芝麻生產(chǎn)技術(shù)輸出，高產(chǎn)芝麻示范區(qū)實(shí)現(xiàn)了單產(chǎn)翻一番，顯著提高了非洲芝麻生產(chǎn)水平，建立了國(guó)際芝麻貿(mào)易關(guān)系，為推進(jìn)“一帶一路”農(nóng)業(yè)發(fā)展發(fā)揮了積極作用，也為我國(guó)芝麻原料安全供給做出了貢獻(xiàn)。