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            芝麻杂交育种中父母本的选配思路

            2020-09-28 09:24 | 作者: 中国种业 | 标签: 芝麻

            芝麻是重要的油料作物,芝麻新品种选育是芝麻产业可持续发展的关键一步。芝麻新品种选育的方法有很多,如系统选育、杂交育种、杂种优势育种、辐射诱变育种、激光照射育种、化学诱变育种、航天育种,其中杂交育种选育出的芝麻品种最多。

            杂交育种仍是当前和今后一段时间芝麻品种主流的育种技术。

            杂交育种是将两个或多个品种优良性状通过交配聚合在一起,再经过选择和培育,获得新品种的方法。杂交育种可获得遗传基础更丰富的组合体,创造出更优异的新品种,亲本挑选配对是否得当是杂交育种成败的关键。

            虽然

            芝麻在我国有2200年种植历史

            但进行杂交育种和品种应用的时间较短

            一、农家种收集时期

            1949年以前,各地农民自行选用地方农家种种植。20世纪50年代,国家开始收集地方芝麻品种,并筛选出一批优良的农家种在生产上利用,如东北的四棱糙、八筒白,河北的霸王鞭、保定紧口黄,河南的上蔡紫花叶二三、南阳八大杈,湖北的武昌九根头、沔阳八股杈、襄阳犀牛角、襄阳老红芝麻,安徽的阜阳四棱糙,江西的佛座、武宁黑,华南地区的平远坝头、大肚芝麻等。优良农家种经长期自然选择和人工选择,适应性较强,具有一定的抗逆能力。这一时期,国家有关科研单位还从国外引进了一些芝麻品种作为种质资源。

            20世纪70年代和90年代又进行了两次全国范围内的地方芝麻品种收集行动;进入21世纪,在国家现代农业产业技术体系平台的支持下再次进行了全国范围内地方芝麻品种的收集,为芝麻杂交育种奠定了基础。

            二、高产育种目标时期

            20世纪60年代,芝麻育种开始进行系统选育,并逐步转向杂交育种,选育目标以高产为主。这一时期通过杂交育种选出的优良芝麻品种有驻芝1号、驻芝2号、中芝1号、冀芝2号等。仅以高产为目标的杂交育种,耐渍抗病能力较低,不能满足农民生产的需要。

            三、抗性育种目标时期

            20世纪70年代,芝麻杂交育种广泛开展,选育高产品种的同时兼顾抗性,开始抗性育种时期,选育出的品种有河南1号、驻芝4号、豫芝1号、豫芝2号、鄂芝1号、襄芝1号等。

            四、综合性状优良育种目标时期

            进入20世纪80年代,芝麻杂交育种技术已渐趋成熟,选育芝麻品种的目标也上升为高产、稳产、抗病、耐渍、优质、综合性状优良,这一综合性状优良的育种目标持续到21世纪初,推广面积较大的品种有豫芝4号、豫芝8号、中芝10号、鄂芝1号、冀芝2号、赣芝3号等。这些综合性状优良的品种基本上能满足一家一户芝麻种植的需要。

            五、开始探索综合性状优良并适宜机械化收获育种目标时期

            进入21世纪,大量农村劳动力向城市转移,农村一家一户使用的土地因没有劳动力种植开始流转集中,农业机械化管理的优势越来越明显,对芝麻产业来说不能实行机械化管理将无法进行大面积种植。2010年后,芝麻机械化生产已成为摆在科研人员面前一个急待解决的课题,所以,选育综合性状好,高产、优质、抗病,并适宜机械化收获的育种目标成为芝麻杂交育种的新方向。

            为探寻父母本的选配规律,对12个不同时期代表性芝麻杂交育成品种及其父母本的农艺性状进行比较分析,分析发现,育成品种多数是 三花四棱芝麻品种。

            芝麻开花和结蒴类型多样,每个叶腋有开单花、三花、多花的,结蒴类型有四、六、八棱及混生的。经过国内几十年的杂交选育,目前育成品种中基本上都是三花四棱型。这些育成品种的父母本至少有一个是三花四棱性状。从生产实践观察,芝麻的三花四棱性状可以保持芝麻单蒴较大,蒴排列紧凑,充分利用植株的空间,从而使芝麻籽粒较大,结蒴较多,容易达到高产效应。

            育成品种多数是 绿茎芝麻品种

            芝麻成熟期茎秆色有绿茎成熟、紫茎成熟、黄茎成熟。目前国内育成品种中基本上都是绿茎成熟。这些育成品种的父母本基本上也都是绿茎成熟。观察到绿茎成熟的品种在整个生育期茎秆都是绿色的,这些绿色的茎不仅可以代替部分叶片进行光合作用,而且无限生长性和茎秆韧性好,可以增加植株有机物的合成,增强抗倒伏能力,提高产量。

            育成品种多数是 单秆高大芝麻品种

            芝麻有单秆型、少分枝型、多分枝型。芝麻从杂交选育初期就选单秆性状的,目前依然这样,所以杂交选育出的品种是以单秆型芝麻品种为主的。这些育成的单秆型芝麻品种的父母本至少有一个是单秆型的。在生产上单秆型芝麻品种植株高大,茎秆粗壮,适宜密植,容易实现高产目标。

            育成品种多数是 叶片浓绿芝麻品种

            芝麻的叶色有浓绿色、绿色、黄绿色。目前杂交选育出的芝麻品种的叶色基本都是绿色到浓绿色,其父母本至少有一个叶色是绿色到浓绿色。众所周知,叶色越绿,叶绿素含量越高,光合作用能力越强,制造的有机营养就越多,转移到籽粒的营养也越多,所以叶色浓绿的品种产量也会高。

            育成品种 抗倒性较差

            芝麻为无限生长花序,有开花时间长、结蒴多的特性,但是芝麻由于上部不断结蒴,造成“头重脚轻”,遇到大风天气就容易倒伏。芝麻在后期倒伏,会导致严重减产,并且增加了收获的难度。目前育成品种的抗倒性比以前稍有提高;父母本的抗倒性强,其杂交选育成的品种抗倒性也强。在生产实践上发现高产和抗倒性相互矛盾,高产时芝麻植株高大结蒴多,遇风易倒伏。目前育成品种中抗倒伏品种较少。

            育成品种 耐渍性不高,抗病性不足

            芝麻本身就怕水淹,在雨水较多的年份,芝麻短时间内被水淹后出现渍害,接着青枯病、茎点枯病就大发生,造成芝麻严重减产,甚至绝收。杂交选育的品种耐渍性、抗病性较好的,其父母本中至少有一个耐渍、抗病性较好。据生产实践观察,目前育成品种在成熟期遇少雨年份,芝麻不受渍害影响,病害较轻;在多雨年份,渍害严重影响芝麻生长,造成病害大面积发生。总体来看,育成品种耐渍性不高,抗病性有待提高。

            育成品种 不适宜机械化收粒

            芝麻为无限生长花序,下部开花早、结蒴早,越往上越晚,这样蒴果灌浆就不同期,导致下部蒴果成熟早,上部蒴果成熟晚,芝麻植株上下籽粒成熟不一致,一次性收获籽粒比较难。选育适合机械化收获的品种就要选育成熟时不裂蒴的芝麻品种。目前杂交选育的芝麻品种成熟时基本都裂蒴,不适合机械化收获籽粒。要想选育成熟时不裂蒴的高产、优质、抗病品种,就需要选择父母本都不裂蒴的品种,成功的概率会大些。

            如何通过芝麻杂交育种实现芝麻产业的发展?

            1. 加强芝麻分子生物学研究

            通过芝麻遗传多样性分析、基因定位、基因组、基因图谱在分子水平上对芝麻进行认识,利用遗传解析发现芝麻的优良基因,如有限生长基因、闭蒴基因,为芝麻杂交育种提供有力的基因支持。



            2. 创新芝麻种质资源,选育特异种质材料

            对芝麻种质资源利用辐射、EMS诱变、太空照射等方式进行处理,引起芝麻基因发生改变,从而创造一些特异的种质材料,如利用EMS化学诱变选育出有限生长型豫芝DS899和矮化密蒴型豫芝DW607,然后再利用杂交育种技术将特异种质基因导入有多个优良性状的品种中,选育出一些适合生产上广泛应用的芝麻品种。

            3. 筛选有单一或多数优良性状的父母本材料 

            从上述芝麻杂交育成品种农艺性状与父母本农艺性状关系分析可以看出,要想选育出符合育种目标的品种,首先要选择有目标性状的父母本,其次通过简单杂交或多次复合杂交对目标性状进行聚合。这就要求对目前收集到的芝麻种质资源进行筛选分类,把具有高产、抗病、成熟时不裂蒴、适合密植性状及综合性状优良的种质资源进行分类利用,根据育种目标进行选配杂交。

            4. 通过优良基因聚合选育适宜机械化管理的芝麻品种

            株高适中、茎秆韧性好、抗逆性强、抗病、耐密性好、产量高、品质好、成熟时不裂蒴、机械锤打或摩擦易脱粒是适宜机械化收获的芝麻品种的特点。根据这些特点,对优良性状的父母本材料或者特异材料进行杂交选育,让优良性状进行聚合,选育出适宜机械化管理的芝麻品种。

            ● 本文选自《芝麻杂交育种中父母本选配分析》

            ● 作者:谢富欣, 刘焱, 李成焕, 张文菁, 王飞雪, 马文才

            ● 单位:河南省南阳市农业科学院

            ● 刊于《中国种业》2020年第9期13-16页

            来源:中国种业

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