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(gè)世紀(jì)的小麥遠(yuǎn)緣雜交育種中取得了多項(xiàng)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(gè)又一個(gè)奇跡。他主持培育小麥新品種“周麥”“存麥”系列等達(dá)40余個(gè)，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(gè)春天”

鄭天存的小麥育種，始于1978年全國科學(xué)大會(huì)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(gè)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(duì)粗糧的需求逐漸減少，而對(duì)細(xì)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(gè)目標(biāo)展開了研究。為了加快育種進(jìn)程，他花費(fèi)兩年多時(shí)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(xiàng)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(gè)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(yàn)中，連續(xù)三年產(chǎn)量位居第一，平均單產(chǎn)達(dá)394.5公斤/畝，使周口地區(qū)首次實(shí)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(shí)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(bǔ)的9個(gè)來自國內(nèi)外材料組成的4個(gè)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(gè)親本（“百農(nóng)791”“豫麥2號(hào)”“魯麥1號(hào)”“偃師4號(hào)”）來自9個(gè)國內(nèi)外材料，除兩個(gè)抗源外，其余7個(gè)均來自河南、陜西等生態(tài)條件相似地區(qū)。這4個(gè)親本中有三個(gè)是試推廣種，豐產(chǎn)性有保證，其中兩個(gè)抗病性過硬，兩個(gè)早熟，兩個(gè)矮桿，一個(gè)中桿，兩個(gè)半冬性，兩個(gè)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(gè)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(jìn)行加代繁育。“F2-82563253”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(gè)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(shí)，按照“田間重選形”（高產(chǎn)株型）“室內(nèi)重考粒”（飽滿度、千粒重、經(jīng)濟(jì)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(hào)”，在黃淮海流域跨省三年試驗(yàn)中名列第一，平均畝產(chǎn)達(dá)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(hào)”在全國第九屆發(fā)明博覽會(huì)上斬獲世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織（WIPO）杰出發(fā)明者金質(zhì)獎(jiǎng)（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(hào)”榮獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。1996—1998年，“周麥9號(hào)”在豫、皖、蘇等8個(gè)省累計(jì)推廣面積1.4億畝，產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益40億元，成為全國播種面積最大的小麥品種。

“周麥9號(hào)”是鄭天存第二批6個(gè)新品種中最優(yōu)秀的“優(yōu)等生”，它還有“周麥5號(hào)”至“周麥10號(hào)”等5個(gè)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(jìn)入高產(chǎn)階段，那時(shí)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(gè)品種。這3個(gè)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(dá)600公斤。

20世紀(jì)90年代后期至2004年，鄭天存小麥育種進(jìn)入超高產(chǎn)階段，主持培育出“周麥14”至“周麥19”第四批6個(gè)品種，使黃淮海平原小麥產(chǎn)量水平再上新臺(tái)階。“周麥16”在2001河南省試驗(yàn)10處匯總平均單產(chǎn)達(dá)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。“周麥17”具有矮桿、早熟、面白、出粉率高等優(yōu)點(diǎn)，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。“周麥18”在國家、省區(qū)生產(chǎn)試驗(yàn)中3年獲8個(gè)第一，到2011年累計(jì)推廣面積即達(dá)8601萬畝，增產(chǎn)糧食29.4億公斤，新增社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(gè)新品種，為他的“周麥”系列育種畫上了圓滿的句號(hào)。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(jì)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(diǎn)推廣品種，成為國家黃淮南片主推小麥的“明星”品種，累計(jì)推廣面積2億多畝，獲得河南省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。“周麥27”單產(chǎn)突破了800公斤/畝，最高單產(chǎn)達(dá)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(gè)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(duì)小麥生產(chǎn)發(fā)揮了不可估量的貢獻(xiàn)。他為國家黃淮海麥區(qū)培育出兩個(gè)“標(biāo)桿”品種：一個(gè)是“周麥9號(hào)”，因?yàn)樵谏a(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(yàn)對(duì)照品種；另一個(gè)是“周麥18”，從2007—2022年，一直是河南省和國家小麥區(qū)域試驗(yàn)的對(duì)照品種。

對(duì)照品種又叫標(biāo)準(zhǔn)品種，是各類品種試驗(yàn)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(duì)照品種。一個(gè)育種家一生能培育出一個(gè)對(duì)照品種就已經(jīng)非常難得了，而鄭天存卻貢獻(xiàn)了兩個(gè)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?yàn)榉挪幌滦←溣N，選擇了繼續(xù)堅(jiān)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(gè)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(yàn)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(yàn)，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(shí)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(duì)外交流、科研成果申報(bào)等工作，鄭天存以溝趙試驗(yàn)田為依托，成立了河南省天存小麥改良技術(shù)研究所。因?yàn)猷嵦齑娴穆曌u(yù)，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(gè)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(gè)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(diǎn)”，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(hào)”“豐德存麥5號(hào)”“存麥8號(hào)”“豐德存麥11”“豐德存麥12”“豐德存麥20號(hào)”“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(gè)強(qiáng)、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(hào)”，在國家區(qū)域試驗(yàn)中兩年平均品質(zhì)評(píng)分97.05分，居強(qiáng)筋優(yōu)質(zhì)小麥第一名，千畝示范方經(jīng)實(shí)打驗(yàn)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(shí)打驗(yàn)收中平均單產(chǎn)高達(dá)907.12公斤/畝，創(chuàng)造了全國千畝方的高產(chǎn)紀(jì)錄。“豐德存麥21”“艾麥24”等強(qiáng)筋優(yōu)質(zhì)小麥新品種，也因?yàn)榧婢邇?yōu)質(zhì)、高產(chǎn)兩大優(yōu)勢(shì)，推廣面積不斷擴(kuò)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(jiān)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(gè)育種家，如果沒有創(chuàng)新意識(shí)，老是跟在別人后邊，永遠(yuǎn)難出好品種。”

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(rèn)真研究了我國各個(gè)時(shí)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(shí)際生產(chǎn)中，河南當(dāng)時(shí)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(zhēng)論。大部分育種家均認(rèn)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(gè)觀點(diǎn)。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(duì)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(shí)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(diǎn)。許多專家均以“矮桿易早衰”“生物量不夠”為由反對(duì)他的這一觀點(diǎn)。

鄭天存不爭(zhēng)論，而是把自己的理論觀點(diǎn)放到育種實(shí)踐中“驗(yàn)證”。他育成的第一個(gè)國審品種“豫麥15”（“周麥8846”），株高75厘米左右，既實(shí)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(gè)時(shí)期，小麥育種界的主流觀點(diǎn)都認(rèn)為，決定小麥產(chǎn)量的三個(gè)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(diǎn)又引起了一些同行的反對(duì)。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(dá)到了40克。

為了驗(yàn)證這一觀點(diǎn)，鄭天存搞了一個(gè)慎重的研究：對(duì)新中國成立之后50年中的主推小麥品種，按每10年選4個(gè)，共選了20個(gè)品種做生產(chǎn)試驗(yàn)。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(hù)網(wǎng)——用木棍把網(wǎng)支起來，形成一個(gè)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(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)占比達(dá)到了70%～80%，排在第一位。這個(gè)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(jìn)入高產(chǎn)階段后，鄭天存又搞了一個(gè)新時(shí)期20年的品種研究，最后的結(jié)論仍然是粒重對(duì)小麥產(chǎn)量的貢獻(xiàn)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(gè)研究結(jié)論與美國農(nóng)業(yè)專家的普遍觀點(diǎn)也不一致，他們大部分認(rèn)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(diǎn)。不少專家對(duì)鄭天存提出質(zhì)疑：籽粒大了，會(huì)不會(huì)飽滿——小麥灌漿時(shí)間不足40天，在同樣的時(shí)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(huì)大打折扣。因此，一些專家最初并不認(rèn)同鄭天存的觀點(diǎn)。當(dāng)他以詳實(shí)的研究數(shù)據(jù)驗(yàn)證了這一結(jié)論時(shí)，大家才予以認(rèn)可，并逐漸成為小麥育種界的主流觀點(diǎn)。這也是他為小麥遺傳育種理論創(chuàng)新研究作出的貢獻(xiàn)。

國內(nèi)外小麥育種界還有一個(gè)共識(shí)，小麥的高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)是一對(duì)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?yàn)樵谛←溕L中，合成蛋白質(zhì)與合成淀粉一樣，都會(huì)耗費(fèi)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(rèn)為，這是一般的規(guī)律。他特別提出，只有打破規(guī)律，才能實(shí)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。基于對(duì)遺傳育種理論的創(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(shí)踐中也得以實(shí)現(xiàn)。近幾年黃淮麥區(qū)推廣的“存麥5號(hào)”“存麥21號(hào)”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(diǎn)。他說，對(duì)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?yàn)楦矣谫|(zhì)疑這樣的權(quán)威論斷，敢于“冒犯”固有的傳統(tǒng)理論，向“實(shí)踐”要結(jié)論，靠“試驗(yàn)”出結(jié)果，把“理論”放到“實(shí)踐”中去“考量”，最終獲得新的認(rèn)知，實(shí)現(xiàn)了新的突破。

鄭天存還為我國小麥育種貢獻(xiàn)了一個(gè)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(duì)“周8425B”作骨干親本衍生審定新品種的統(tǒng)計(jì)，全國共有12省（區(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(gè)（包括國審品種123個(gè)），其中黃淮麥區(qū)育成衍生審定品種405個(gè)，河南省育成衍生品種192個(gè)，其中這個(gè)項(xiàng)目的6家主持、合作單位審定小麥新品種51個(gè)，形成了“周麥”“鄭麥”“百農(nóng)”“中麥”“存麥”“豫麥”等多個(gè)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(gè)新品種分別獲得國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)；“周麥12”“周麥22”“百農(nóng)207”和“周麥11”“周麥16”“周麥23”等6個(gè)新品種分別獲河南省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)。

不斷探索，追求更高。鄭天存至今仍然帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)堅(jiān)守在小麥育種一線，每年都會(huì)有新品種“出閣”。