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向日葵研究进展主讲教师:张润生联系电话:13947186141Email:nmzrs040@sina.com•一、向日葵的起源、分布及生产概况•二、向日葵育种的历史•三、中国向日葵的引种与推广•四、世界向日葵发展的趋势•五、世界向日葵育种方向一、向日葵的起源、分布及生产概况•向日葵的原产地系北美洲的西南部，其野生种则广泛分布在北纬30o—52o之间的北美南部、西南部以及秘鲁和墨西哥北部地区。•早在1493年哥伦布发现新大陆以前，当地居民就把向日葵列为栽培的作物。16世纪初，西班牙探险队员从秘鲁和墨西哥将向日葵种子带到欧洲，最初种在西班牙的马德里植物园作为花卉植物栽培，以后逐步传播到其它国家。到1779年以后，匈牙利人首先从向日葵子实中提出油脂，才正式列为油料作物，栽培面积不断扩大。•20世纪60年代以后，向日葵在世界各地得到迅速发展。1974年油脂产量仅次于大豆，居世界第二位。70年代中期已有40多个国家种植向日葵。俄罗斯是世界上种植向日葵最多的国家，余下依次为印度、西班牙、阿根廷、乌克兰、法国、罗马尼亚和匈牙利等国。近20年来，美国、土耳其、加拿大、澳大利亚种植面积都在扩大，而这些国家的向日葵产品，基本上全部都投入国际市场。由于向日葵具有耐旱、耐盐、耐瘠的特性，联合国粮农组织将其列为抗旱作物在世界干旱地区推广。向日葵油是欧洲各国的主要食用植物油。2008年全世界葵花籽产量为2620万t。•向日葵约于十六世纪末由南亚传入我国南部地区。最早的记载见于1621年明朝王象晋所著《群芳谱》一书及后来清代陈扶摇著《花镜》一书中，新中国成立前全国只零星种植，全国总栽培面积仅为2万hm2。新中国成立后，发展很快，1957年我国向日葵栽培面积为6.67万hm2，1978年为32万hm2，1998年为88.98万hm2，2008年全国栽培面积发展到120万hm2。2008年全国平均单产为1607kg/hm2,总产达到188万t。主要分布在内蒙古、黑龙江、吉林、辽宁、新疆等省区。单产以内蒙古最高，其次是黑龙江、甘肃、云南、吉林。表1向日葵主要生产国历年种植面积单位：万公顷年份国家20012002200320042005200620072008平均阿根廷190.4201.5232.5183.5192.3216.7235.1257.8213.7中国101.6113.1117.393.5102.098.871.9104.0100.3法国70.861.569.461.664.664.552.063.063.4印度117.7164.2200.4216.1234.0211.8188.0205.0192.1罗马尼亚80.086.0115.392.695.798.274.980.990.4俄罗斯345.2378.2488.3470.9541.1594.3500.3598.0489.5南非52.266.860.653.046.047.231.656.451.7土耳其51.055.054.555.056.658.555.257.855.5乌克兰239.6272.0381.0342.7368.9391.2341.1427.9345.6美国103.487.788.969.2105.671.681.397.088.1注：资料来源：FAOSTAT表2向日葵主要生产国历年种植单产单位：kg/hm2年份国家20012002200320042005200620072008平均阿根廷1669.71907.51597.71722.21904.41734.91487.518021728.2中国1454.81720.71485.91659.51889.61825.21650.11778.81683.1法国2238.52429.62168.723662337.62232.62524.12554.22356.4印度577.4531.3464.3549.2615579.7778.1542.4579.7罗马尼亚1028.91165.81306.11682.914011554.4730.61446.51289.5俄罗斯777.9974997.51019.51190.31134.71133.712291057.1南非1324.31447.91124.81222.61347.81100.5948.31569.31260.7土耳其1274.51545.41467.81636.31722.61910.31547.21716.31602.6乌克兰939.21202.61116.68901275.71361.11223.61524.91191.7美国1499.71267.91359.71342.61725.61357.416211601.11471.9注：资料来源：FAOSTAT表3向日葵主要生产国历年籽实产量单位：万吨年份国家20012002200320042005200620072008平均阿根廷317.9384.4371.4316.1366.2376.0349.8464.6368.3中国147.8194.6174.3155.2192.8180.3118.7185.0168.6法国158.4149.3150.5145.7151.0144.0131.1160.8148.9印度68.087.393.0118.7143.9122.8146.3111.2111.4罗马尼亚82.4100.3150.6155.8134.1152.654.7117.0118.4俄罗斯268.5368.4487.1480.1644.1674.3567.1735.0528.1南非69.196.768.264.862.052.030.088.666.4土耳其65.085.080.090.097.5111.885.499.289.2乌克兰225.1327.1425.4305.0470.6532.4417.4652.6419.5美国155.1111.2120.993.0182.397.2131.8155.3130.8注：资料来源：FAOSTAT表4向日葵主要生产国历年种子产量单位：万吨年份国家20012002200320042005200620072008平均阿根廷1.441.661.291.381.561.671.841.841.6中国2.832.932.342.552.471.802.602.602.5法国0.610.690.620.650.640.520.630.630.6印度1.972.402.592.812.542.262.462.462.4罗马尼亚0.600.810.650.670.690.520.570.570.6俄罗斯22.0025.0026.5027.0028.0024.5028.0028.0026.1南非0.470.420.370.320.330.220.400.400.4土耳其1.651.641.651.701.761.661.661.661.7乌克兰2.804.003.503.704.003.604.204.003.7美国1.251.140.911.320.951.011.011.011.1注：资料来源：FAOSTAT二、向日葵育种的历史•（一）世界向日葵育种的历史•20世纪向日葵成为重要农作物后，在前苏联等国进行推广，据报道，前苏联1905年推广面积就达40万公顷（600万亩），1915年为90万公顷（1350万亩），产量仅有377公斤／顷（25.1公斤／亩）。就在这一时期，前苏联开始从群体农家品种中选育新品种，1925年前苏联成立了许多研究所和试验站进行研究，其中世界著名专家V·S·Pustovoit和同事们共同努力，1935年把向日葵含油量从35％提高到1955年的45％，部分材料的含油率达到55％，正是因为这一成就，使向日葵成为世界范围的工业化的油料作物。•虽然前苏联科学家对向日葵改良做出了巨大贡献，为世界提供了优良的群体品种，然而这些品种也存在一些不足，如同一品种内，株间差异很大，开花期可持续3~4个星期，从而导致收获期延长，植株高度极不整齐，不利于机械化收获。•40年代有人设想把“纯系”概念引入向日葵育种中，以便培育稳定的向日葵自交系直接用于生产，然而实验结果表明：从原始的群体开始，每自交一代，种子产量会大幅度下降，到自交第四代时，种子产量只有原始品种的39％。（如表1）表5向日葵群体品种自交后产量的下降幅度世代产量百分比(%)原始群体品种100自交第一代64自交第二代52自交第三代48自交第四代39•50年代“纯系品种”的概念在向日葵育种和应用上没有取得经济效益。当时许多研究人员吸取玉米纯系和杂交种的经验，设法利用向日葵的杂种优势。大量试验证明：向日葵的杂交种F1比双亲在许多性状上占有优势。不过向日葵属于雌雄同花植物，在当时的条件下配制杂交种首先要对一个亲本去雄，这项工作劳动量大，成本高，为了解决这一难题，人们设想要把亲本之一先培育成雄性不育……•达到这种目标的设计方案有三种：•①化学去雄；②自交不亲和性；③雄性不育性。实践证明化学去雄能起到杀雄作用，但它对不同的基因型有不同的效果，而且受大自然气候条件的影响，往往去雄不彻底，因而实用价值不大，很快被人们放弃了。第二种方案的主要缺点是，在向日葵中很难找到完全不亲和的材料，虽然有些材料的自交不亲和性较高，但它本身的留种就十分困难，从而使得用此法配制“杂交种”中常有自交植株。•第三种方案基于向日葵细胞核雄性不育性的发现，这种不育源用保持型给予授粉，其后代一半可育，一半不育，与正常可育的恢复型杂交，也具有优势，虽然应用于生产，但杂交纯度降低10—15％，就这样当初法国和东欧国家配制了许多杂交种。如INRA6501、4701、Remil等，均比前苏联的群体品种高产和整齐。怎样才能将不育源后代中的另一半可育株去掉呢?这便成了当时世界的主攻方向。•法国学者勒克莱尔先生经过几年的研究，反复实践，终于在1969年育成了其后代为100％雄性不育——细胞质雄性不育系。细胞质雄性不育系的育成，从此揭开了向日葵杂种优势利用的新篇章。并无偿赠送到世界各地．经过多次检验证明，这种不育性在各种气候条件下均表现十分稳定，均能达到100%的不育。从此许多国家开始选育优良恢复系的工作，进行三系配套。其中美国科学家金曼最为突出，于1970年选出了RHA265、RHA266、270、269、298、299等一系列恢复源，给向日葵杂种优势利用于生产创造了条件。•许多国家利用这些恢复源，迅速选育并推广了大批杂种比势强的杂交种。（二）中国向日葵育种的历史与现状•1．第一阶段:(五十年代中期—1973年)•我国从五十年代中期东北农业科学研究所(现吉林省农业科学院)等首先在国内开展向日葵研究工作，并从前苏联、匈牙利等国引进一批油用品种，通过多点试验、示范，东北地区确定推广匈牙利一号(依列基)和苏联3号(夫尼姆克1646)；山西省确定推广苏联3号、草原人(日丹诺夫—1483)、匈牙利4号(基徐瓦尔达依)；1958年山西省农科院以小黑颗为母本，大马牙为父本．杂交育成早熟油葵“太原80天”曾在山西省推广；•1954年陕西省西北农业科学研究所开展对向日葵的选种与栽培技术研究；1957年选出粒大、出仁率高、适于食用，平均亩产140.8公斤的“延庆深三道眉”在大荔、商县、绥德等17个县分配种植。1962年吉林省白城地区农科所以匈牙利1号为基础材料，经过系统选育育成了向日葵新品种“白葵3号”，曾在吉林省和山东省惠民地区推广。•1973年吉林省白城地区农科所在国内首先恢复了向日葵育种和栽培的科研工作。本年度我国从阿尔巴尼亚引进苏联油葵品种“派列多维克”，在东三省、内蒙东部、山西、新疆等地进行推广，内蒙古杜家农科站并从中系统选育出“派改1号，在全区进行推广。2.第二阶段（1974—1980）•（1）向日葵“三系”配套成功•1974年，中国农业科学院从加拿大引进了法国(1969)核质互作型雄性不育系“1366A”及其同型保持系“1366B”交吉林省白城地区农业科学研究所，从此开始了我国的向日葵杂种优势利用研究