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会员风采 | 攻关芝麻种业难题 助力特色油料产业创新发展 ——记第四届全国创新争先奖状获得者张海洋研究员
发布时间:2026-06-05      来源:       阅读量:     分享:

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张海洋,现任河南省农业科学院芝麻研究中心主任,河南农业大学教授,院士有效候选人,中原学者。国家特色油料产业技术体系首任首席科学家,农业农村部特色油料专家指导组组长,中国作物学会理事、中国作物学会油料专业委员会副主任委员。作为我国芝麻学科带头人,30多年来一直坚持芝麻遗传育种研究工作,主持国家重点基础研究发展计划(973计划)、农业部引进国际先进农业科学技术计划(948计划)项目、国家现代农业产业技术体系建设专项等国家及省部级重点课题40余项,取得了系统性创新成果。主持完成了芝麻基因组计划,选育出优质高产芝麻新品种38个,解决了芝麻成熟时落粒、不宜机收的世界性难题,实现了芝麻全程机械化生产,创造出世界最高单产纪录,为我国芝麻产业和学科的发展作出了突出贡献。

一、牵头组织开展芝麻学科建设和特色油料作物育种原始性创新,实现多项理论和技术突破

牵头完成了世界芝麻基因组计划,揭示了芝麻属演化特征和栽培种含油量高的分子机理,克隆出具有重要育种价值的基因45个,首次提出以优异基因群为育种元件开展优异基因聚合的育种策略,创建了芝麻优异种质创制和高效育种技术体系。

首次绘制出芝麻栽培种和6个野生种基因组精细图,构建了国际芝麻核心种质基因组数据库。揭示了芝麻栽培种进化中R基因家族收缩导致抗病抗逆性差的组学机理,发现DIR基因功能缺失是导致栽培种高感枯萎病的根本原因,为远缘杂交抗病育种提供了理论依据。发现芝麻油脂合成等相关优异基因群12个,明确了NAC1基因协同调控芝麻脂肪酸合成,揭示了栽培种含油量高的分子机理,提出以优异基因群为育种元件,聚合芝麻优异基因的育种策略。从野生种发现栽培种进化中丢失的抗枯萎病基因 ScaDIR40(免疫),为抗病育种提供了关键基因资源。

打破芝麻栽培种与野生种杂交不育、愈伤组织植株再生困难的技术瓶颈,创建了芝麻远缘杂交、化学诱变、遗传转化、基因编辑等种质创制技术体系。创制出一批优异新种质,建立了芝麻突变体库、远缘杂交群体库、基因编辑库。创制出高抗枯萎病、抗落粒、高油酸等一批自然界未有的突破性新种质。

发掘出与重要性状相关主效QTL 138个,克隆出有限花序 SiDt1、短节间Sidwf1、抗落粒Sihec3、高油分SiNAC1(提高6.2个百分点)、高油酸 SiFAD2-1(提高35.5个百分点)、抗枯萎病ScaDIR40(免疫)等具有重要育种价值的基因45个;开发功能分子标记307个。创建了芝麻产量关联评价、近红外品质无损检测、抗性精准鉴定与分子标记相结合的高效选择技术体系,实现了育种后代规模化快速鉴定与筛选。建立了芝麻资源表型与基因型数据库和育种技术平台,显著提高了亲本选配、性状鉴定与后代选择效率。

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二、聚焦制约产业重大问题,不断提升芝麻生产水平

针对芝麻育种中存在的遗传基础狭窄、优异种质极为匮乏、育种理论与技术薄弱、重要性状改良困难等技术难题,“八五”以来,培育优质高产、抗逆广适、宜机收等芝麻新品种38个,解决了传统品种抗病耐渍性差、成熟时落粒、不适宜机收的世界难题,首次实现了芝麻全程机械化规模化生产。

针对品种抗病耐渍性差的问题,通过远缘杂交创制出高抗枯萎病、强耐渍IH371(渍水72h死株率3.7%,对照78.5%)新种质。培育出豫芝8号等高产稳产新品种9个,平均增产8.3%~22.9%,综合抗性由中抗提升到高抗,解决了产量低而不稳的问题。全国累计推广4600多万亩,增收芝麻35万吨。

针对品种专用性差的问题,通过理化诱变创制出高油M395(62.7%)、高油酸 HOA346(79.0%)等一批优异新种质,培育出优质专用新品种4个。豫芝11号,较对照增产14.6%,粒白皮薄,国际感官评价第一。豫芝23号,含油量最高品种(59.3%)。豫芝HO995是世界首个高油酸品种(油酸79.6%)。全国累计推广2100多万亩,成为我国出口创汇主导品种。

针对传统芝麻品种植株高大、成熟后落粒、无法机收的难题,通过理化诱变创制出抗落粒NS610(成熟后不落粒)、短节密蒴Dw607(节长缩短36.8%)、有限花序DS899(成熟一致)3个关键新种质。培育矮秆抗倒、抗落粒宜机收新品种12个,根本解决了传统品种“一熟就炸、一碰就落”、不宜机收的世界性难题,实现了芝麻联合机收,机收损失率<5%,机收较人工收获效率提高90倍,降低生产成本40%,2023年豫芝620在新疆精河高产示范中创造出了270.4千克/亩的世界芝麻最高单产纪录,极大地推动了芝麻产业高质量发展。豫芝NS610、ND837、619、629以1700万元转让企业。豫芝NS610和豫芝ND837被农业农村部列为主导品种以及农作物种业创新成果,引领我国芝麻品种第四次更新换代。  

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三、重视统筹规划和成果示范推广,推进产业高质量发展

突破性新品种与配套的高产机械化生产技术的大面积应用,使我国芝麻生产成本显著下降,效率大幅提升,推动了我国优质特色油料产业高质量发展,为保障国家粮油安全、助力乡村振兴注入了强劲科技动能。

组织实施了国家特色油料产业技术体系建设;参与国家和地方芝麻等特色油料产业发展规划,参与编制“十五五”全国特色油料作物发展规划。主持制定了国家芝麻产业发展和科技创新规划,完成了全国品种区域布局,建立芝麻穿梭育种基地16个,推动了我国芝麻单产提升和机械化生产的快速发展。近年来,新品种新技术累计推广7800多万亩,占全国芝麻面积的37%。“十二五”以来,全国芝麻单产提高60%,主导了我国芝麻品种的4次更新换代。

主持收集国内外资源3836份,使我国芝麻资源总量增加三分之一,收集野生种9个,填补了国内空白;部分优异种质被全国32家单位引用,育成新品种38个。

牵头组建了国际芝麻产业联合体,“十三五”以来,积极推动农业科研成果“走出去”,与33个芝麻主产国先后建立了科研合作关系,在非洲培育芝麻新品种2个,实现了单产翻番,助力了“一带一路”农业发展,提高了国内芝麻供给能力。组织召开大型国际芝麻学术会议4次,签署国际科技合作协议16项,在苏丹、坦桑尼亚、尼日利亚、埃塞俄比亚、莫桑比克等国家建立国际科研基地5个,推动了世界芝麻单产和品质以及机械化生产水平的同步提升,为全球芝麻产业发展贡献了中国智慧。

四、积极开展创新型科研团队培养,推动团队研发实力提升

通过引进和培育高层次人才、搭建合作交流平台,不断优化团队结构。联合南京农业大学、郑州大学、河南农业大学等高等院校,培养博士后、博士研究生等15人;引进培养高层次人才4人,组建了一支具有国际竞争力的芝麻遗传育种科研团队。个人获得国家技术发明奖二等奖1项、国家科技进步奖二等奖2项、省科技进步奖一等奖4项;授权国际发明专利5项、国家发明专利30项;发表学术论文120余篇。个人先后荣获“全国五一劳动奖章”“全国优秀科技工作者”“中华农业英才奖”“河南省科学技术杰出贡献奖”等荣誉。其所带领的团队被授予“全国三八红旗集体”“全国模范职工小家”“河南省创新型科技团队”等称号。

此次荣获“全国创新争先先进个人”,彰显了张海洋研究员及其团队在芝麻等特色油料遗传育种研究领域的突出贡献和创新实力。站在新起点,张海洋研究员表示,将以此次获奖为动力,继续开展原始性科技创新,坚守农业科技使命,加快开展芝麻等特色油料作物生物育种体系构建,全力打造世界芝麻科研创新高地,为保障国家粮油安全、推动农业强国建设作出新的更大贡献。


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