鄭天存小麥育種記

文丨尚偉民

2023年5月初，我再次拜訪了著名小麥育種家鄭天存先生。這位79歲高齡依然身材勻稱、腰桿挺直的農(nóng)業(yè)科學(xué)家，白色的半截袖襯衣扎在挺直的西褲中，顯得灑脫而干練，完全沒有耄耋老人的龍鐘之態(tài)；花白的頭發(fā)梳理得妥帖有型，深邃而篤定的眼神中透著平和。

被業(yè)界稱作“高產(chǎn)育種家”的鄭天存，在半個世紀(jì)的小麥遠緣雜交育種中取得了多項國內(nèi)外首創(chuàng)的“爆炸性”成果與技術(shù)突破，創(chuàng)造了一個又一個奇跡。他主持培育小麥新品種“周麥”“存麥”系列等達40余個，育成品種的數(shù)量，近30年來一直保持國內(nèi)、國際第一。

“第一個春天”

鄭天存的小麥育種，始于1978年全國科學(xué)大會帶來的“科學(xué)的春天”。此前，他搞過6年的高粱育種，育成了兩個豫東平原的高粱主栽品種。隨著全國農(nóng)業(yè)的發(fā)展，廣大農(nóng)村對粗糧的需求逐漸減少，而對細糧的需求越來越迫切，尤其是中原及北方地區(qū)，人們天天吃白饃的千古夙愿，成為改革初期鄉(xiāng)村的主要訴求。培育出高產(chǎn)小麥品種，是小麥育種家共同的追求。

鄭天存在小麥育種的前期，圍繞高產(chǎn)這個目標(biāo)展開了研究。為了加快育種進程，他花費兩年多時間攻克了“綠體營養(yǎng)春化法”就地夏繁加代技術(shù)，使小麥育種周期縮短了一半。利用這項技術(shù)，1980年他所做的小麥雜交組合僅3年即獲得了五代或六代穩(wěn)定系，到1983年就從中選育出3個冬性、半冬性的抗病、豐產(chǎn)優(yōu)秀新品系，很快培育出“周麥8848”“周麥8826”“周麥8833”“豫麥15”（“周麥8846”）等一批中高產(chǎn)品種。其中“豫麥15”高產(chǎn)早熟，矮桿、大穗、大粒，在周口地區(qū)區(qū)域試驗中，連續(xù)三年產(chǎn)量位居第一，平均單產(chǎn)達394.5公斤/畝，使周口地區(qū)首次實現(xiàn)小麥產(chǎn)量歷史性突破。

技術(shù)創(chuàng)新為鄭天存的小麥育種帶來了超常規(guī)的“加速度”。1981年，全國小麥平均畝產(chǎn)量只有150-200公斤。為了實現(xiàn)產(chǎn)量突破，鄭天存選出遺傳背景不同、期望目標(biāo)性狀能互補的9個來自國內(nèi)外材料組成的4個親本、分別組成單交。為確保后代在黃淮片區(qū)的適應(yīng)性，4個親本（“百農(nóng)791”“豫麥2號”“魯麥1號”“偃師4號”）來自9個國內(nèi)外材料，除兩個抗源外，其余7個均來自河南、陜西等生態(tài)條件相似地區(qū)。這4個親本中有三個是試推廣種，豐產(chǎn)性有保證，其中兩個抗病性過硬，兩個早熟，兩個矮桿，一個中桿，兩個半冬性，兩個多親本不早衰，許多優(yōu)良性狀的比重都占二分之一以上，組合總體性狀水平是較高的。

1982年，鄭天存又用兩個單交有性雜交成雙交，收獲種子401粒，為性狀重組打下了基礎(chǔ)。第二年，鄭天存從“F1-8256”播種的10行中，選了9株，進行加代繁育?！癋2-82563253”秋季播種38行，600株，初選32株，增選44株，加大了群體，以便發(fā)現(xiàn)最優(yōu)秀的后備植株。

小麥銹病是全球分布最廣、最具破壞性的小麥病害之一。鄭天存為了解決這個讓小麥育種家普遍“頭疼”的問題，采用了逐年誘發(fā)銹病的辦法。在選擇后代時，按照“田間重選形”（高產(chǎn)株型）“室內(nèi)重考?！保枬M度、千粒重、經(jīng)濟參數(shù)等）的原則。為了利于矮桿形狀和高產(chǎn)潛力的發(fā)揮，“F3”采用在“高地水”條件下選撥，“F5”開始混收繁殖，“F6”植株行繁殖原種。

經(jīng)過連續(xù)6年定向選育，鄭天存終于在1988年育成了高產(chǎn)、廣適、耐病、抗逆、矮桿，綜合性狀較全面的小麥新品種“周麥9號”，在黃淮海流域跨省三年試驗中名列第一，平均畝產(chǎn)達506.6公斤，首次創(chuàng)造了全國畝產(chǎn)超千斤的紀(jì)錄，成為全國的名優(yōu)品種代表。

1995年，“周麥9號”在全國第九屆發(fā)明博覽會上斬獲世界知識產(chǎn)權(quán)組織（WIPO）杰出發(fā)明者金質(zhì)獎（至目前，我國農(nóng)業(yè)科研領(lǐng)域只有袁隆平和鄭天存兩位科學(xué)家獲此殊榮）。1997年，“周麥9號”榮獲國家科技進步二等獎。1996—1998年，“周麥9號”在豫、皖、蘇等8個省累計推廣面積1.4億畝，產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益40億元，成為全國播種面積最大的小麥品種。

“周麥9號”是鄭天存第二批6個新品種中最優(yōu)秀的“優(yōu)等生”，它還有“周麥5號”至“周麥10號”等5個兄弟。由此，鄭天存創(chuàng)造的“周麥”系列小麥新品種在全國叫響。

20世紀(jì)90年代中期，鄭天存小麥育種進入高產(chǎn)階段，那時的育種目標(biāo)是以產(chǎn)量為基礎(chǔ)，解決抗倒、抗病等為主，使籽粒飽滿，提高千粒重。期間他培育出了“周麥11”至“周麥13”第三批3個品種。這3個品種產(chǎn)量再創(chuàng)新高，每畝單產(chǎn)穩(wěn)定在500公斤以上，高的達600公斤。

20世紀(jì)90年代后期至2004年，鄭天存小麥育種進入超高產(chǎn)階段，主持培育出“周麥14”至“周麥19”第四批6個品種，使黃淮海平原小麥產(chǎn)量水平再上新臺階?！爸茺?6”在2001河南省試驗10處匯總平均單產(chǎn)達635.9公斤/畝，其中兩處超過700公斤/畝，最高單產(chǎn)712.8公斤/畝?！爸茺?7”具有矮桿、早熟、面白、出粉率高等優(yōu)點，為黃淮海麥區(qū)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、發(fā)展間作套種提供了配套良種，頗受農(nóng)民歡迎?！爸茺?8”在國家、省區(qū)生產(chǎn)試驗中3年獲8個第一，到2011年累計推廣面積即達8601萬畝，增產(chǎn)糧食29.4億公斤，新增社會經(jīng)濟效益59.8億元。

2006年，鄭天存在退休前育成了“周麥20”至“周麥27”第五批8個新品種，為他的“周麥”系列育種畫上了圓滿的句號。這批品種中，“周麥22”表現(xiàn)最突出，2007年9月通過國家審定后，在黃淮麥區(qū)累計推廣面積7837萬畝，2013年至2015年成為河南省第一、全國第二小麥品種；2009年至2016年被農(nóng)業(yè)部定為重點推廣品種，成為國家黃淮南片主推小麥的“明星”品種，累計推廣面積2億多畝，獲得河南省科技進步一等獎?！爸茺?7”單產(chǎn)突破了800公斤/畝，最高單產(chǎn)達到821.7公斤/畝，創(chuàng)造了國內(nèi)百畝高產(chǎn)方單產(chǎn)記錄。

臨近退休之際，鄭天存已開始投入多抗、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的“周麥28”至“周麥33”新品種的研發(fā)，為“周麥”系列品種留下了持續(xù)輝煌的“種子”。

“第二個春天”

鄭天存主持培育的“周麥”系列，到目前依然是全國最大的小麥品種（系）族群，為全國小麥育種提供了矮桿、大穗、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、多抗等多種優(yōu)秀基因，對小麥生產(chǎn)發(fā)揮了不可估量的貢獻。他為國家黃淮海麥區(qū)培育出兩個“標(biāo)桿”品種：一個是“周麥9號”，因為在生產(chǎn)中表現(xiàn)突出，于1996—2006年，被確定為河南省與國家小麥區(qū)域試驗對照品種；另一個是“周麥18”，從2007—2022年，一直是河南省和國家小麥區(qū)域試驗的對照品種。

對照品種又叫標(biāo)準(zhǔn)品種，是各類品種試驗中作為參試品種(系) 比較鑒定標(biāo)準(zhǔn)的品種。通常以“當(dāng)?shù)仄毡樵耘嗟漠?dāng)家種”“當(dāng)?shù)厣a(chǎn)上大量栽培的品種”為標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)良品種作為對照品種。一個育種家一生能培育出一個對照品種就已經(jīng)非常難得了，而鄭天存卻貢獻了兩個品種做同行們的“標(biāo)桿”，這不能不說是一大奇跡。

按說，鄭天存功成名就，完全可以安享晚年了。但他退休之后因為放不下小麥育種，選擇了繼續(xù)堅守在育種一線。2006年10月，62歲的鄭天存帶著夫人與子女們，拿出全部積蓄，在鄭州市高新區(qū)溝趙街道辦事處流轉(zhuǎn)耕地60多畝，建起了個人育種站，播下了他半輩子積累的兩三千種小麥育種材料。

為了盡快培育出有突破性的小麥新品種，他拼命三郎般地天天帶著子女們起早貪黑在試驗田勞作，又借鑒玉米、水稻等作物南繁思路，大膽開創(chuàng)了全國小麥海南繁育加代之先河。經(jīng)過幾年的研究和反復(fù)試驗，與他的夏繁加代技術(shù)形成一套完整的“自然條件下冬小麥南繁北育一年三代育種加代技術(shù)”：第1次夏繁加代收獲的種子，10月中旬在河南當(dāng)?shù)夭シN，通過自然春化，在12月初移苗到海南三亞，到第二年2月中、下旬收獲，實現(xiàn)第2次加代。海南加代的種子，3月初帶回河南當(dāng)?shù)靥镩g播種，利用黃淮麥區(qū)初春低溫完成小麥田間自然春化，6月中旬成熟，完成小麥第3次加代。

2008年12月，為便于合作和對外交流、科研成果申報等工作，鄭天存以溝趙試驗田為依托，成立了河南省天存小麥改良技術(shù)研究所。因為鄭天存的聲譽，研究所很快在全國小麥育種界聞名，不少企事業(yè)單位與他洽談合作。

鄭天存（右）

2009年3月，鄭天存以首席育種家的身份，與全國聞名的深圳創(chuàng)世紀(jì)種業(yè)有限公司，共同創(chuàng)建了“豐德康”種業(yè)，鄭天存步入了他小麥育種研發(fā)的“第二個春天”，創(chuàng)造了世界小麥育種領(lǐng)域罕見的育成品種數(shù)量最多的傳奇。

這個階段，鄭天存改變以往以“高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)”為主要目標(biāo)的育種理念，把培育高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)相結(jié)合的小麥新品種作為新征程的“制高點”，打破了長期困擾小麥育種“高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)，優(yōu)質(zhì)不高產(chǎn)”的魔咒，育成了“豐德存麥1號”“豐德存麥5號”“存麥8號”“豐德存麥11”“豐德存麥12”“豐德存麥20號”“豐德存麥22”“豐德存麥23”“存麥608”“存麥633”“艾麥24”“艾麥180”等“豐德存麥”系列共17個強、中筋優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)小麥新品種。

在鄭天存育種的“第二春天”，育成了不少表現(xiàn)優(yōu)異的“大品種”。比如“豐德存麥5號”，在國家區(qū)域試驗中兩年平均品質(zhì)評分97.05分，居強筋優(yōu)質(zhì)小麥第一名，千畝示范方經(jīng)實打驗收連續(xù)3年畝產(chǎn)超700公斤；“豐德存麥20”，在2022年千畝示范方實打驗收中平均單產(chǎn)高達907.12公斤/畝，創(chuàng)造了全國千畝方的高產(chǎn)紀(jì)錄?！柏S德存麥21”“艾麥24”等強筋優(yōu)質(zhì)小麥新品種，也因為兼具優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)兩大優(yōu)勢，推廣面積不斷擴大，不僅備受廣大麥農(nóng)歡迎，還成了全國糧食加工企業(yè)的“香餑餑”。

創(chuàng)新無止境

創(chuàng)新是鄭天存小麥育種始終堅持的核心理念，從理論到技術(shù)，再到創(chuàng)制種質(zhì)、新品種，都體現(xiàn)了他的與眾不同。

“不創(chuàng)新，就死亡。”在一次交談中，鄭天存說這話的語氣，可謂斬釘截鐵，“一個育種家，如果沒有創(chuàng)新意識，老是跟在別人后邊，永遠難出好品種?！?/p>

鄭天存從事小麥育種之初，就充分考慮到小麥株高問題。他認真研究了我國各個時期小麥的平均株高，20世紀(jì)50年代為108厘米左右，20世紀(jì)60年代為105厘米左右，70年代下降到97厘米左右。即使綜合性狀比較好的墨西哥矮桿小麥，株高也保持在90厘米左右。

在實際生產(chǎn)中，河南當(dāng)時種植的大多數(shù)小麥品種株高在100厘米左右。隨著水肥的增加，加之黃淮海平原春夏季節(jié)幾乎年年遭遇大風(fēng)大雨，倒伏成為小麥高產(chǎn)的重大“殺手”。

“降稈”成為育種家們共同的目標(biāo)，但降到多高合適，國內(nèi)外育種界出現(xiàn)了爭論。大部分育種家均認為小麥株高90厘米左右、不低于85厘米最合適。鄭天存首先否定了這個觀點。他通過生產(chǎn)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，高于85厘米就容易倒伏。他在周口對株高調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，其中一年從抽穗到灌漿連續(xù)倒伏5次，小麥籽粒全是秕殼，基本沒有產(chǎn)量。這樣的慘痛教訓(xùn)，讓鄭天存下決心要在育種中實現(xiàn)降稈，并大膽提出小麥株高必須降到80厘米以下的觀點。許多專家均以“矮桿易早衰”“生物量不夠”為由反對他的這一觀點。

鄭天存不爭論，而是把自己的理論觀點放到育種實踐中“驗證”。他育成的第一個國審品種“豫麥15”（“周麥8846”），株高75厘米左右，既實現(xiàn)了矮稈大穗不早衰，還兼具抗條銹和吸漿蟲、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、耐遲播、早熟等多種優(yōu)秀特征，從此以“矮桿、大穗、多抗”為顯著特色的“周麥”系列便誕生了。

在相當(dāng)長一個時期，小麥育種界的主流觀點都認為，決定小麥產(chǎn)量的三個要素，即穗數(shù)、穗粒數(shù)和粒重，穗數(shù)最重要，穗粒數(shù)次之，粒重居尾。鄭天存通過研究，提出了形成高產(chǎn)的三要素中，粒重最重要。鄭天存的觀點又引起了一些同行的反對。新中國成立前我國小麥千粒重只有30克，通過幾十年的發(fā)展達到了40克。

為了驗證這一觀點，鄭天存搞了一個慎重的研究：對新中國成立之后50年中的主推小麥品種，按每10年選4個，共選了20個品種做生產(chǎn)試驗。這些小麥品種，均是高稈，株高在一百二三十厘米。為了防止倒伏，鄭天存創(chuàng)造性地加上了與小麥垂直的防護網(wǎng)——用木棍把網(wǎng)支起來，形成一個穩(wěn)定的平面，讓麥穗從網(wǎng)眼中鉆出來。這樣，每棵小麥都在網(wǎng)線的“扶持”下，可以確保后期風(fēng)雨天氣不發(fā)生倒伏。

研究結(jié)論證明，粒重對產(chǎn)量的貢獻占比達到了70%～80%，排在第一位。這個研究成果論文在《河南農(nóng)業(yè)科技》雜志發(fā)表后，在河南小麥育種界引起了很大反響。

小麥生產(chǎn)進入高產(chǎn)階段后，鄭天存又搞了一個新時期20年的品種研究，最后的結(jié)論仍然是粒重對小麥產(chǎn)量的貢獻最大，70年的研究結(jié)論完全一致。美國一家英文雜志發(fā)表了他的這一研究成果。這個研究結(jié)論與美國農(nóng)業(yè)專家的普遍觀點也不一致，他們大部分認為，產(chǎn)量最主要的因素是穗粒數(shù)。

鄭天存的研究成果表明，粒重，即籽粒的大小成了最重要的高產(chǎn)因素，這可以說顛覆了過去一直以畝穗數(shù)為首要因素的觀點。不少專家對鄭天存提出質(zhì)疑：籽粒大了，會不會飽滿——小麥灌漿時間不足40天，在同樣的時間里，籽粒增大了，能長飽滿嗎？籽粒不飽滿，不光產(chǎn)量降低，小麥的質(zhì)量也會大打折扣。因此，一些專家最初并不認同鄭天存的觀點。當(dāng)他以詳實的研究數(shù)據(jù)驗證了這一結(jié)論時，大家才予以認可，并逐漸成為小麥育種界的主流觀點。這也是他為小麥遺傳育種理論創(chuàng)新研究作出的貢獻。

國內(nèi)外小麥育種界還有一個共識，小麥的高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)是一對不可調(diào)和的矛盾，即高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)，優(yōu)質(zhì)不高產(chǎn)。因為在小麥生長中，合成蛋白質(zhì)與合成淀粉一樣，都會耗費大量的能量，而土壤的地力、肥力是一定的，合成蛋白質(zhì)多，淀粉就少，反之亦然。而優(yōu)質(zhì)小麥因合成蛋白質(zhì)而導(dǎo)致降低淀粉的合成，從而使產(chǎn)量降低。

鄭天存認為，這是一般的規(guī)律。他特別提出，只有打破規(guī)律，才能實現(xiàn)創(chuàng)新。于是，他果斷改變自己初期以高產(chǎn)為主要目標(biāo)的育種策略，把打破“優(yōu)質(zhì)與高產(chǎn)不相容”的“魔咒”作為方向，潛心于優(yōu)質(zhì)與高產(chǎn)相結(jié)合的育種研究?；趯z傳育種理論的創(chuàng)新思想，鄭天存確立了新的育種理念與方向，他的育種目標(biāo)在后來的育種實踐中也得以實現(xiàn)。近幾年黃淮麥區(qū)推廣的“存麥5號”“存麥21號”等小麥新品種，均是高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)兼?zhèn)涞钠贩N，成為優(yōu)質(zhì)小麥產(chǎn)業(yè)中的佼佼者。

在鄭天存40年的小麥育種中，曾多次打破過國內(nèi)外一些固有的學(xué)術(shù)觀點。他說，對小麥育種中的任何難題，他都要試一試，不試一試怎么知道行不行。正是因為敢于質(zhì)疑這樣的權(quán)威論斷，敢于“冒犯”固有的傳統(tǒng)理論，向“實踐”要結(jié)論，靠“試驗”出結(jié)果，把“理論”放到“實踐”中去“考量”，最終獲得新的認知，實現(xiàn)了新的突破。

鄭天存還為我國小麥育種貢獻了一個優(yōu)異的新種質(zhì)——“周8425B”。該種質(zhì)在矮桿、大穗、大粒、抗病抗逆性均呈顯性遺傳。根據(jù)對“周8425B”作骨干親本衍生審定新品種的統(tǒng)計，全國共有12?。▍^(qū)、市）197家育種科研單位，利用“周8425B”作骨干親本育成審定新品種415個（包括國審品種123個），其中黃淮麥區(qū)育成衍生審定品種405個，河南省育成衍生品種192個，其中這個項目的6家主持、合作單位審定小麥新品種51個，形成了“周麥”“鄭麥”“百農(nóng)”“中麥”“存麥”“豫麥”等多個主推品種，占黃淮麥區(qū)（南片）推廣品種的65%以上。

在“周8425B”的后代中，表現(xiàn)優(yōu)秀者眾多，其中“百農(nóng)矮抗58”“鄭麥7698”兩個新品種分別獲得國家科技進步一等獎、二等獎；“周麥12”“周麥22”“百農(nóng)207”和“周麥11”“周麥16”“周麥23”等6個新品種分別獲河南省科技進步一等獎和二等獎。

不斷探索，追求更高。鄭天存至今仍然帶領(lǐng)團隊堅守在小麥育種一線，每年都會有新品種“出閣”。