1. 줄기
경장은 1m 내외이며, 품종에 따라 분지형과 소분지형, 무분지형인 것이 있다. 줄기에는 수많은 마디가 있다. 생육이 왕성할 때에는 하루에 3~4㎝씩 자란다.
줄기는 직립하는 것이 대부분이지만 열대 야생종중에는 포복경인 것이 있다. 줄기의 횡단면은 사각형, 육각형, 원형 등으로 중심부에 수조직(髓組織)이 있고 피층아래 병립 유관속이 있다. 줄기의 기부는 생장함에 따라 흰깨를 제외한 검정깨 등의 유색종은 자색계 색소를 띄게 된다. 이것은 안토시아닌 색소로서 엽병이나 잎의 뒷면의 엽맥을 따라서도 생긴다. 콩이나 맨드라미와 같이 줄기의 帶化(fasciation) 현상도 볼 수 있는데 이것은 4실 8방형 꼬투리의 형질과 연관된 열성 유전자에 의한다.
일반적으로 열대성의 야생이나 원시 재배종일수록 다분지형의 초형이 많고 난온대성 개량종에는 소분지에서 분지가 없는 무분지형의 것이 많다. 분지형에는 상부분지(열대성)와 하부분지(온대성)의 2종류가 있으며 하부분지에서는 제 3~5절째부터 분지되는 것이 많은데 이러한 절의 엽액에는 착과가 되지 않는다. 한편, 분지가 없는 무분지형은 제 3~5절 째에도 꽃이 피고 밀식이 가능해짐으로 예취, 특히 기계화수확에 적합하다.
2. 잎
잎은 각 마디에 호생 또는 대생하며, 생육단계에 따라서 잎모양이 여러 가지로 다르게 발생한다. 일찍 나온 줄기 하부의 잎은 나비가 넓고 톱니모양이 크게 발달하여 셋으로 갈라지고, 중간 부위의 잎은 타원형이 되고, 상부의 잎은 피침형으로 되며, 엽녹은 모두 톱니모양이다.
줄기의 각 마디에는 잎이 생기는데, 엽형은 일반적으로 단엽이다. 그러나 야생종에는 심열거치상(深裂鋸齒狀)의 세갈래 잎을 가진 것도 있다. 대부분의 종류에서 하부는 잎둘레의 길이가 15~20㎝정도의 광엽을 나타내고, 상부로 갈수록 피침형의 잎으로 되어 작아지며 광합성에 유리하도록 상하잎이 겹치지 않은 초형을 유지한다. 열대성 분지형의 원시 참깨에는 호생이 많음(개도 1/2)에 비해, 무분지형 단일경형에서는 대생(개도 1/2)이 많다. 또, 4실 8방형 꼬투리를 가진 것에는 나선형의 것이 많다. 이 잎차례는 유전 특성의 하나로 형태 분류상 중요하며 역시 광합성상 합리적인 배열을 유지한다.
3. 뿌리
발아할 때는 우선 유근(幼根)이 신장하는데, 20일 정도까지는 지상부의 초장(약8~9㎝)의 2배 이상 지하신장을 계속한다. 그후 50~60일경의 성화기까지 계속 신장해서, 주근은 지하수면에 달하게 된다. 그러나 주근은 깊이 신장하나 그다지 굵어지지 않고, 측근의 모세근을 다수 분기시켜, 넓은 토양속의 양분을 흡수한다. 따라서, 참깨가 건조에 강하다고 하는 것은 위와 같은 까닭이다. 다만, 유묘기의 이식은 주근이나 모세근이 끊어지기 쉽고, 활착이 불량한 경우가 많으므로 가능한 한 피하는 쪽이 좋다.
4. 꽃
꽃은 지상 4~6 마디의 엽액에 붙기 시작하여 18~29 마디까지 달리며, 15~30일간 계속해서 개화한다. 개화시간은 아침 5시부터 7시반 사이에 당일 필 꽃의 약 95%가 핀다.
한 엽액에서 한 송이의 꽃이 피어 1개의 꼬투리(삭과; capsule)가 착과하는 1과성 품종과, 한 엽액에서 세 송이의 꽃이 피어 3개의 꼬투리가 착과되는 3과성 품종이 있다. 개화순서는 대체적으로 하부에서 상부로 향하여 하루에 약 한 마디씩 피어 올라간다.
그러나 무분지형 3과성의 측화는 주화보다 4~5마디 밑에서 피기 시작하며, 분지형 3과성의 주경의 측화는 그의 주화보다 3마디 밑에서 피기 시작한다. 중립부(7~9마디)의 착화는 같은 날 같은 마디에서 1과성은 2개 개화(2과성), 3과성은 4화성 심지어는 5화성으로까지 나타나는 수도 있다.
꽃의 빛깔은 보통 회백색에서 담홍색으로서 꽃의 중앙에 자색의 반점이 있고, 화관은 종모양이다. 자가수정을 원칙으로 하나 2~5%의 자연교잡도 한다.
일반적으로 보통 파종후 30~40일이 지나면 꽃이 핀다. 다섯갈래의 꽃받침을 가진 꽃은 각 엽액에 피고, 길이 3~4㎝의 종모양 내지 통모양의 핑크색 또는 백색의 잎술모양의 화관을 갖는다. 야생종은 일반적으로 진한 핑크색으로 아름답다. 화관은 정형과 부정형이 있고, 부정형의 것에는 화관의 갓에 담록색의 색소를 가지고 있으며 개량종은 대부분 상향으로 꽃이 핀다.
꽃의 아랫잎술은 일반적으로 길며 그 선단은 뾰족하고, 통모양의 내측에는 황색의 후라본 색소가 침적된다. 화관내에는 암술 1개와 6개의 수술이 있는데 대체로 4개의 수술이 정상적인 수술이 된다. 암술의 경우 주두가 두 갈래인 경우는 2실 4방형 꼬투리로, 4갈래인 경우는 4실 8방형 꼬투리로 된다. 자방내의 배주가 수정을 거쳐 꼬투리로 생장했을 때의 실방수는 암술의 주두갈래수와 일치하므로 꼬투리가 형성되는 것을 기다릴 필요 없이 이미 개화시의 암술을 보고 그 꼬투리의 실방수를 판독할 수 있으며 이 실방수는 유전특성의 하나로 중요하다.
수술은 화관 근처에서 화사(花絲)로 신장해서 6개의 수술이 만들어지므로 화관을 잡아 당기면 수술 전체가 한번에 제거된다. 그 때문에 교배 작업시 제웅은 간단해서 효율이 좋다. 화분립은 원형으로 방사형 모양이다. 개화는 보통 곤충들이 활동하기 전인 이른 아침에 이루어진다. 웅예 선숙으로 폐화 내지는 개화와 거의 동시에 수분이 이루어지고, 약 3시간 후면 배주가 수정을 완료한다. 꽃은 오후부터 저녁에 걸쳐서 낙화되는 1일화이다.
각 엽액에 피는 꽃의 수의 유전적인 변이에서 1화성, 3화성, 4화성 등의 품종이나 계통이 있다. 1화성은 야생종이나 원시 재배종으로 3화성 이상은 진화 개량종으로 볼 수 있으며, 3화성의 경우 중앙의 꽃이 주화로 가장 먼저 피고 그 좌우의 꽃은 부화(副花)로 주화(主花)에 비해 늦게 개화한다. 이 부화는 화외밀선으로 부터 화아로 분화해서 생기는 것이다. 따라서, 이 착화수의 변이는 꼬투리수의 변이와 일치하기 때문에 수량과 관련이 깊은 중요한 형질이다.
5. 꼬투리
개화후 수정하면 씨방은 꼬투리(capsule)를 형성하는데 품종에 따라서 꼬투리 모양이 다르다. 즉, 꼬투리의 속은 2개의 실벽으로 되어 있고 4줄로 종실이 들어 있는 2실 4방형인 것과, 4개의 실벽으로 되어 있고 4줄로 종실이 들어 있는 2실 2방형인 것과, 4개의 실벽으로 되어 있고 8줄로 종실이 들어 있는 4실 8방형인 것이 있다. 대체로 3과성은 2실 4방형이고, 1과성은 2실 4방형인 것과 4실 8방형인 두 가지가 있다. 가운데 꼬투리는 양쪽의 꼬투리보다 크다. 삭실의 형태(실방수)는 착삭수와 착삭율 등 꼬투리가 달리는 습성을 좌우한다.
그 외 3실 6방의 것도 있으나 드물게 나타난다. 또, 2실과 4실의 것이 동일 개체에 혼재하는 계통도 있다. 특히 4실의 것으로서 엽서(주로 나선형)의 변이에 의해서 꼬투리 2~4개가 유합되어 거대한 꼬투리를 만드는 일이 있는데 이러한 계통에서는 대화현상이 관찰되기 쉽다. 2실형 재배종은 세계에 널리 분포하지만 4실형 참깨가 전혀 없는 참깨 생산국도 있다.
줄기, 잎, 화관, 꼬투리등의 표면에 연모(pubescence)가 생기는데 비교적 밀생하고 있는 것, 적은 것 그리고 연모가 거의 없어 표면이 미끄러운 것까지 구별할 수 있다. 일반적으로 연모가 많은 것은 병해충 저항성이 있으며 특히 곤충 매개에 의한 바이러스병에 대한 이병성이 적은 특징이 있다. 연모가 적은 것에는 엽록소 함유율이 높은 농녹색계의 품종에서 자주 볼 수 있다.
꼬투리는 꽃 피는 차례와 같이 하부위에서부터 점차 성숙하여 개삭하며, 꼬투리 1개에 약 70~80립의 종실이 들어 있다. 그러나 박·이(1964) 등은 참깨의 단경종의 착과성과 삭형에 따라서 종실의 성숙에 큰 차이가 있다고 한다. 1과성 종실은 3과성보다, 2실삭형 종실은 4실삭형보다 그 결실율이 높다. 그리고 윗쪽의 꼬투리일수록 또는 양쪽의 꼬투리일수록 결실율이 낮다고 하였다.
표 1. 참깨의 무분지형 착과성 및 삭형에 따른 결실률 (단위 : %)