芝麻雜交育種中父母本選配分析

謝富欣 劉 焱 李成煥 張文菁 王飛雪 馬文才

（河南省南陽市農(nóng)業(yè)科學院，南陽 473083）

芝麻是重要的油料作物，芝麻新品種選育是芝麻產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵一步。芝麻新品種選育的方法有很多，如系統(tǒng)選育、雜交育種、雜種優(yōu)勢育種、輻射誘變育種、激光照射育種、化學誘變育種、航天育種，其中雜交育種選育出的芝麻品種最多[1]。盡管現(xiàn)代生物技術(shù)育種（如分子標記輔助育種、轉(zhuǎn)基因育種）在其他作物上已取得了成功的經(jīng)驗，但一方面其安全性仍有待繼續(xù)研究，另一方面廣泛普及還需要較長的時間，因此雜交育種仍是當前和今后一段時間芝麻品種主流的育種技術(shù)。

中國芝麻雜交育種起步較晚，至今已育成眾多適合當?shù)貤l件的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病品種。雜交育種可獲得遺傳基礎更豐富的組合體，創(chuàng)造出更優(yōu)異的新品種[2]，親本挑選配對是否得當是雜交育種成敗的關(guān)鍵。下面對芝麻雜交育種概況進行分析，以期找出芝麻雜交育種中父母本選配技術(shù)，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件下芝麻雜交育種提供指導。

1 我國芝麻雜交育種歷史

雜交育種是將兩個或多個品種優(yōu)良性狀通過交配聚合在一起，再經(jīng)過選擇和培育，獲得新品種的方法。雖然芝麻在我國已有2200 年的種植歷史，但進行雜交育種和品種應用的時間較短。

1.1 農(nóng)家種收集時期在1949 年以前，各地農(nóng)民自行選用地方農(nóng)家種種植，逐漸形成地區(qū)特點，如河南種植分枝型黃色芝麻品種，湖北種植白芝麻品種，江西種植生育期短、耐瘠薄的黑芝麻品種等。20 世紀50 年代，國家開始收集地方芝麻品種，并篩選出一批優(yōu)良的農(nóng)家種在生產(chǎn)上利用，如東北的四棱糙、八筒白，河北的霸王鞭、保定緊口黃，河南的上蔡紫花葉二三、南陽八大杈，湖北的武昌九根頭、沔陽八股杈、襄陽犀牛角、襄陽老紅芝麻，安徽的阜陽四棱糙，江西的佛座、武寧黑，華南地區(qū)的平遠壩頭、大肚芝麻等。優(yōu)良農(nóng)家種經(jīng)長期自然選擇和人工選擇，適應性較強，具有一定的抗逆能力。這一時期，國家有關(guān)科研單位還從國外引進了一些芝麻品種作為種質(zhì)資源。20 世紀70 年代和90 年代又進行了兩次全國范圍內(nèi)的地方芝麻品種收集行動；進入21 世紀，在國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系平臺的支持下再次進行了全國范圍內(nèi)地方芝麻品種的收集。芝麻地方品種的收集豐富了芝麻種質(zhì)資源，為芝麻雜交育種奠定了基礎。

1.2 高產(chǎn)育種目標時期20 世紀60 年代，芝麻育種開始進行系統(tǒng)選育，并逐步轉(zhuǎn)向雜交育種，選育目標以高產(chǎn)為主。這一時期通過雜交育種選出的優(yōu)良芝麻品種有駐芝1 號、駐芝2 號、中芝1 號、冀芝2號等。僅以高產(chǎn)為目標的雜交育種，耐漬抗病能力較低，不能滿足農(nóng)民生產(chǎn)的需要。

1.3 抗性育種目標時期20 世紀70 年代，芝麻雜交育種廣泛開展，選育高產(chǎn)品種的同時兼顧抗性，開始抗性育種時期，選育出的品種有河南1 號、駐芝4 號、豫芝1 號、豫芝2 號、鄂芝1 號、襄芝1 號等。

1.4 綜合性狀優(yōu)良育種目標時期進入20 世紀80年代，芝麻雜交育種技術(shù)已漸趨成熟，選育芝麻品種的目標也上升為高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、抗病、耐漬、優(yōu)質(zhì)、綜合性狀優(yōu)良，這一綜合性狀優(yōu)良的育種目標持續(xù)到21世紀初，推廣面積較大的品種有豫芝4號、豫芝8號、中芝10 號、鄂芝1 號、冀芝2 號、贛芝3 號等。這些綜合性狀優(yōu)良的品種基本上能滿足一家一戶芝麻種植的需要。

1.5 開始探索綜合性狀優(yōu)良并適宜機械化收獲育種目標時期進入21 世紀，大量農(nóng)村勞動力向城市轉(zhuǎn)移，農(nóng)村一家一戶使用的土地因沒有勞動力種植開始流轉(zhuǎn)集中，農(nóng)業(yè)機械化管理的優(yōu)勢越來越明顯，對芝麻產(chǎn)業(yè)來說不能實行機械化管理將無法進行大面積種植。2010 年后，芝麻機械化生產(chǎn)已成為擺在科研人員面前一個急待解決的課題，所以，選育綜合性狀好，高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病，并適宜機械化收獲的育種目標成為芝麻雜交育種的新方向。

2 芝麻雜交育成品種農(nóng)藝性狀與父母本農(nóng)藝性狀關(guān)系分析

雜交育成品種的農(nóng)藝性狀來自父母本的遺傳和基因重組后的變異。對12 個不同時期代表性芝麻雜交育成品種的農(nóng)藝性狀和其父母本的農(nóng)藝性狀進行比較分析，以探尋父母本的選配規(guī)律（表1）。

2.1 育成品種多數(shù)是三花四棱芝麻品種芝麻開花和結(jié)蒴類型多樣，每個葉腋有開單花、三花、多花的，結(jié)蒴類型有四、六、八棱及混生的，但從表1 可知，經(jīng)過國內(nèi)幾十年的雜交選育，目前育成品種中基本上都是三花四棱型。這些育成品種的父母本至少有一個是三花四棱性狀。從生產(chǎn)實踐觀察，芝麻的三花四棱性狀可以保持芝麻單蒴較大，蒴排列緊湊，充分利用植株的空間，從而使芝麻籽粒較大，結(jié)蒴較多，容易達到高產(chǎn)效應。

2.2 育成品種多數(shù)是綠莖芝麻品種芝麻成熟期莖稈色有綠莖成熟、紫莖成熟、黃莖成熟。從表1 可知，經(jīng)過國內(nèi)幾十年的雜交選育，目前育成品種中基本上都是綠莖成熟。這些育成品種的父母本基本上也都是綠莖成熟。觀察到綠莖成熟的品種在整個生育期莖稈都是綠色的，這些綠色的莖不僅可以代替部分葉片進行光合作用，而且無限生長性和莖稈韌性好，可以增加植株有機物的合成，增強抗倒伏能力，提高產(chǎn)量。

2.3 育成品種多數(shù)是單稈高大芝麻品種芝麻有單稈型、少分枝型、多分枝型。從表1 可以看出，芝麻從雜交選育初期就選單稈性狀的，目前依然這樣，所以雜交選育出的品種是以單稈型芝麻品種為主的。這些育成的單稈型芝麻品種的父母本至少有一個是單稈型的。在生產(chǎn)上單稈型芝麻品種植株高大，莖稈粗壯，適宜密植，容易實現(xiàn)高產(chǎn)目標。

2.4 育成品種多數(shù)是葉片濃綠芝麻品種芝麻的葉色有濃綠色、綠色、黃綠色。從表1 可以看出，雜交選育出的芝麻品種的葉色基本都是綠色到濃綠色，其父母本至少有一個葉色是綠色到濃綠色。眾所周知，葉色越綠，葉綠素含量越高，光合作用能力越強，制造的有機營養(yǎng)就越多，轉(zhuǎn)移到籽粒的營養(yǎng)也越多，所以葉色濃綠的品種產(chǎn)量也會高。

2.5 育成品種抗倒性較差芝麻為無限生長花序，有開花時間長、結(jié)蒴多的特性，但是芝麻由于上部不斷結(jié)蒴，造成“頭重腳輕”，遇到大風天氣就容易倒伏。芝麻在后期倒伏，會導致嚴重減產(chǎn)，并且增加了收獲的難度。從表1 可知，目前育成品種的抗倒性比以前稍有提高；父母本的抗倒性強，其雜交選育成的品種抗倒性也強。在生產(chǎn)實踐上發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)和抗倒性相互矛盾，高產(chǎn)時芝麻植株高大結(jié)蒴多，遇風易倒伏。目前育成品種中抗倒伏品種較少。

2.6 育成品種耐漬性不高，抗病性不足芝麻本身就怕水淹，在雨水較多的年份，芝麻短時間內(nèi)被水淹后出現(xiàn)漬害，接著青枯病、莖點枯病就大發(fā)生，造成芝麻嚴重減產(chǎn)，甚至絕收[6]。從表1 可知，雜交選育的品種耐漬性、抗病性較好的，其父母本中至少有一個耐漬、抗病性較好。據(jù)生產(chǎn)實踐觀察，目前育成品種在成熟期遇少雨年份，芝麻不受漬害影響，病害較輕；在多雨年份，漬害嚴重影響芝麻生長，造成病害大面積發(fā)生?？傮w來看，育成品種耐漬性不高，抗病性有待提高。

2.7 育成品種不適宜機械化收粒芝麻為無限生長花序，下部開花早、結(jié)蒴早，越往上越晚，這樣蒴果灌漿就不同期，導致下部蒴果成熟早，上部蒴果成熟晚，芝麻植株上下籽粒成熟不一致，一次性收獲籽粒比較難。選育適合機械化收獲的品種就要選育成熟時不裂蒴的芝麻品種。從表1 可知，目前雜交選育的芝麻品種成熟時基本都裂蒴，不適合機械化收獲籽粒。要想選育成熟時不裂蒴的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病品種，就需要選擇父母本都不裂蒴的品種，成功的概率會大些。

3 芝麻雜交育種父母本選配展望

芝麻產(chǎn)業(yè)要想有較大的發(fā)展，首先是要實現(xiàn)芝麻生產(chǎn)的機械化，而實現(xiàn)芝麻生產(chǎn)的機械化，關(guān)鍵是選育出適宜機械化生產(chǎn)的品種。通過芝麻雜交育種實現(xiàn)芝麻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，要做好以下幾個方面的研究。

3.1 加強芝麻分子生物學研究通過芝麻遺傳多樣性分析、基因定位、基因組、基因圖譜在分子水平上對芝麻進行認識，利用遺傳解析發(fā)現(xiàn)芝麻的優(yōu)良基因[7]，如有限生長基因、閉蒴基因，為芝麻雜交育種提供有力的基因支持。

3.2 創(chuàng)新芝麻種質(zhì)資源，選育特異種質(zhì)材料對芝麻種質(zhì)資源利用輻射、EMS 誘變、太空照射等方式進行處理，引起芝麻基因發(fā)生改變，從而創(chuàng)造一些特異的種質(zhì)材料，如利用EMS 化學誘變選育出有限生長型豫芝DS899 和矮化密蒴型豫芝DW607[1]，然后再利用雜交育種技術(shù)將特異種質(zhì)基因?qū)胗卸鄠€優(yōu)良性狀的品種中，選育出一些適合生產(chǎn)上廣泛應用的芝麻品種。

3.3 篩選有單一或多數(shù)優(yōu)良性狀的父母本材料從上述芝麻雜交育成品種農(nóng)藝性狀與父母本農(nóng)藝性狀關(guān)系分析可以看出，要想選育出符合育種目標的品種，首先要選擇有目標性狀的父母本，如有三花四棱、單稈、葉片濃綠、抗倒、耐漬、成熟時綠莖、灌漿快、不裂蒴等性狀的，其次通過簡單雜交或多次復合雜交對目標性狀進行聚合。這就要求對目前收集到的芝麻種質(zhì)資源進行篩選分類，把具有高產(chǎn)、抗病、成熟時不裂蒴、適合密植性狀及綜合性狀優(yōu)良的種質(zhì)資源進行分類利用，根據(jù)育種目標進行選配雜交。

3.4 通過優(yōu)良基因聚合選育適宜機械化管理的芝麻品種株高適中、莖稈韌性好、抗逆性強、抗病、耐密性好、產(chǎn)量高、品質(zhì)好、成熟時不裂蒴、機械錘打或摩擦易脫粒是適宜機械化收獲的芝麻品種的特點。根據(jù)這些特點，對優(yōu)良性狀的父母本材料或者特異材料進行雜交選育，讓優(yōu)良性狀進行聚合，選育出適宜機械化管理的芝麻品種。

我國芝麻產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，得益于3 個方面，即適宜機械化生產(chǎn)的芝麻新品種、適宜機械化管理的芝麻標準化栽培技術(shù)和與芝麻農(nóng)藝密切結(jié)合的農(nóng)業(yè)機械。本文僅從芝麻新品種雜交選育方面，對12個不同時期代表性芝麻雜交育成品種的農(nóng)藝性狀和其父母本的農(nóng)藝性狀進行分析，從中看到選擇具有產(chǎn)量高、品質(zhì)好、抗病、抗逆性強、成熟時不裂蒴、易機械化收獲等適合現(xiàn)代芝麻生產(chǎn)需求性狀的父母本，進行單交、多交、回交甚至復合雜交，盡可能地聚合優(yōu)良基因，從而選育出綜合性狀優(yōu)良的芝麻品種。關(guān)于芝麻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的其他兩個方面有待繼續(xù)分析和研究。