日前,，一項(xiàng)由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所張秀榮研究員率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)完成的“芝麻種質(zhì)基因庫的構(gòu)建、發(fā)掘與育種應(yīng)用”科研成果榮獲2016年度湖北省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng),。這項(xiàng)歷時(shí)長達(dá)30年的科研項(xiàng)目,，不僅實(shí)現(xiàn)了芝麻全基因組精準(zhǔn)發(fā)掘和分子育種技術(shù)的重大突破，也標(biāo)志著我國在芝麻研究領(lǐng)域已躍居國際領(lǐng)先行列,。那么,，這小芝麻的背后到底蘊(yùn)藏著多少科技奧秘呢？記者進(jìn)行了相關(guān)采訪,。
我國芝麻品質(zhì)最好,，近年消費(fèi)數(shù)量穩(wěn)增
原產(chǎn)地為古印度的芝麻，于漢朝時(shí)期引進(jìn)中原,，在我國已有2200多年的種植歷史,，成為我國主要的油料作物之一。目前我國的芝麻種植總面積達(dá)800萬畝,，是世界芝麻生產(chǎn)大國,。
作為一種耐貧瘠、耐旱的小作物,，芝麻在生長的過程中不需要太多的肥水,，因此相對(duì)容易種植,。我國芝麻種植分布很廣,，主要集中在江淮流域，面積占全國的70%,，南方丘陵,、西部旱地、東北等地都有零星種植,。
“芝麻雖小,，功能卻很多,。它的營養(yǎng)價(jià)值非常高，幾乎渾身都是寶,。”張秀榮告訴記者,，芝麻中含有大量的脂肪和蛋白質(zhì)以及豐富的維生素E和芝麻素，它不僅有調(diào)節(jié)膽固醇的作用,，還具有延緩衰老,、治療癌癥及心血管疾病等功效。在用途上,，芝麻不僅能用來榨油,、直接食用，還能在醫(yī)藥,、工業(yè)生產(chǎn)等方面應(yīng)用,，用途十分廣泛。“事實(shí)上,，我們生活中的方方面面,，幾乎都能找到芝麻的影子，比如冬天常用的防凍霜,，芝麻就是其中的一種原料,。”
從全世界范圍看，我國的芝麻品質(zhì)最好,，因此在國際貿(mào)易上,，芝麻也一度是我國主要的出口農(nóng)產(chǎn)品。近10年來,，隨著人們對(duì)芝麻營養(yǎng)價(jià)值認(rèn)識(shí)的不斷提升和加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,，國內(nèi)的芝麻消費(fèi)量不斷增大，如今一年的總需求量已達(dá)到140萬噸,。而我國芝麻年產(chǎn)量為65萬噸,，也就是說，仍有50%以上需要進(jìn)口,。
目前我國芝麻平均畝產(chǎn)80公斤,，這一水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界平均水平。盡管如此,，在張秀榮看來,，我國芝麻產(chǎn)量仍然偏低，還具有較大的提升空間,，這其中最關(guān)鍵的就是要選育優(yōu)良品種,。“芝麻傳入我國后，經(jīng)過多年的馴化，出現(xiàn)了很多地方品種,，但依然缺乏高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的品種,，特別是迫切需要適應(yīng)機(jī)械化生產(chǎn)的高產(chǎn)品種。產(chǎn)業(yè)要發(fā)展,，品種一定要先行,。”張秀榮感慨道。
突破親本匱乏瓶頸,，搭建分子育種平臺(tái)
從上世紀(jì)50年代起,，我國科學(xué)家就開始對(duì)芝麻進(jìn)行品種改良，并取得了一定成效,。然而到了上世紀(jì)80年代,，芝麻品種改良卻遇到新問題。“因?yàn)橹ヂ榉N質(zhì)數(shù)量少,、農(nóng)藝性狀鑒定粗放,、基因組信息不清、缺乏功能標(biāo)記,，這就導(dǎo)致育種可以用的親本種質(zhì)比較匱乏,、育種技術(shù)落后、效率比較低,，成為制約我國芝麻優(yōu)良品種選育和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重大瓶頸,。”張秀榮對(duì)記者說，要改良芝麻的品種,，提高芝麻的產(chǎn)量和品質(zhì),，必須在基礎(chǔ)研究上下功夫。
從1986年起,，張秀榮所在的科研團(tuán)隊(duì)就走上了長達(dá)30年的育種之路,。張秀榮深知，要育出良種,，收集到足夠豐富的種質(zhì)資源是關(guān)鍵的第一歩,。我國芝麻遍布全國30多個(gè)省市自治區(qū)，為收集到盡可能多的芝麻種質(zhì),，團(tuán)隊(duì)成員幾乎走遍全國各地,，甚至還走出了國門。經(jīng)過不懈努力,，截至2016年底,，團(tuán)隊(duì)共搜集5979份種質(zhì)資源，還從其他42個(gè)國家中搜集到了1921份資源,，總計(jì)7910份,，編目信息達(dá)30多萬條，建成了全球數(shù)量最多的芝麻種質(zhì)庫,。
解決了種質(zhì)資源的問題,，對(duì)這些種質(zhì)又該如何利用呢？團(tuán)隊(duì)隨后又開始對(duì)芝麻基因組進(jìn)行測(cè)序,。從2012年到2014年,，團(tuán)隊(duì)率先完成了芝麻基因組的測(cè)序工作，注釋基因27148個(gè),，繪制了全球首張精細(xì)物理圖譜并構(gòu)建首個(gè)芝麻基因信息庫,，由此解開了芝麻的遺傳密碼。“這項(xiàng)工作意義重大,，它不僅引領(lǐng)芝麻種質(zhì)由表型鑒定向基因組信息研究的跨越,，也促使我們的研究從傳統(tǒng)的田間地頭育種向著精準(zhǔn)選擇、定向育種轉(zhuǎn)變,。”張秀榮說,。
正如張秀榮所言，芝麻基因測(cè)序的完成,，為育種搭建起了一個(gè)分子平臺(tái),，大大加快了品種改良的進(jìn)程，對(duì)于團(tuán)隊(duì)來說,，要培育出高產(chǎn),、高油、抗病,、耐濕等各種特性的芝麻品種,，就不再是難事了。截至目前,，團(tuán)隊(duì)挖掘出重要農(nóng)藝性狀主效QTL77個(gè)和新基因46個(gè),，利用優(yōu)異種質(zhì)和功能標(biāo)記育成的芝麻新品種97個(gè)，占全國同期芝麻育成品種的74%,。
研發(fā)特色資源品種,，小芝麻釋放大能量
從收集種質(zhì)資源到基因組測(cè)序，再到選育和推廣新品種,，張秀榮率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)培育出的芝麻新品種受到農(nóng)民的歡迎,，如今60%的品種已應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，許多品種甚至走出國門,，在非洲,、東南亞等地種植。
“眼下,，國家正在進(jìn)行農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革,，農(nóng)業(yè)也在轉(zhuǎn)方式調(diào)結(jié)構(gòu)，這為我們芝麻產(chǎn)業(yè)帶來了發(fā)展機(jī)遇。”張秀榮非?？春弥ヂ楫a(chǎn)業(yè)的前景,，她告訴記者，相對(duì)于其他大宗農(nóng)產(chǎn)品,，芝麻盡管是小宗作物,，但市場(chǎng)價(jià)格一直不低，每公斤在12元左右,，而且芝麻耐貧瘠,、需水需肥量少、生長期短,，農(nóng)民也都愿意種,。“未來，我們希望能鼓勵(lì)農(nóng)民在一些條件不好的地區(qū)多種芝麻,，包括利用濱海鹽漬土地,，擴(kuò)大和穩(wěn)定芝麻的種植面積，使之能保持在800萬畝以上,。”
如今,，隨著人們對(duì)芝麻營養(yǎng)價(jià)值認(rèn)知的提升，傳統(tǒng)簡單的芝麻糊,、芝麻糕等制品已不能滿足大家的需要,，這也對(duì)品種選育提出了新要求。張秀榮說：“從加工上看,，芝麻中的芝麻素,、油酸等對(duì)人體有好處，因此,，未來我們要根據(jù)人們的需求,，培育出高芝麻素、高油酸的芝麻品種,。同時(shí),，從特色資源上看，現(xiàn)在,，當(dāng)蔬菜食用的葉用芝麻和用作觀賞的花用芝麻逐漸形成市場(chǎng),，對(duì)于特色資源品種的研發(fā)，我們也已經(jīng)在進(jìn)行當(dāng)中,。”
對(duì)于未來的科研工作,，張秀榮表示，還要在原始創(chuàng)新上有所突破,，瞄準(zhǔn)前沿需求,，運(yùn)用基因編輯,、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)手段，加快芝麻定向育種的進(jìn)程,，繼續(xù)培育出適應(yīng)機(jī)械化,、加工專用和生態(tài)農(nóng)業(yè)等特點(diǎn)的新品種。“我希望和全國同行共同努力,，通過提高單產(chǎn)和含油量,，保證芝麻產(chǎn)量基本滿足國內(nèi)消費(fèi)需求,，早日讓小芝麻釋放出大能量,。”
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