郑天存小麦育种记

文丨尚伟民

2023年5月初，我再次拜访了著名小麦育种家郑天存先生。这位79岁高龄依然身材匀称、腰杆挺直的农业科学家，白色的半截袖衬衣扎在挺直的西裤中，显得洒脱而干练，完全没有耄耋老人的龙钟之态；花白的头发梳理得妥帖有型，深邃而笃定的眼神中透着平和。

被业界称作“高产育种家”的郑天存，在半个世纪的小麦远缘杂交育种中取得了多项国内外首创的“爆炸性”成果与技术突破，创造了一个又一个奇迹。他主持培育小麦新品种“周麦”“存麦”系列等达40余个，育成品种的数量，近30年来一直保持国内、国际第一。

“第一个春天”

郑天存的小麦育种，始于1978年全国科学大会带来的“科学的春天”。此前，他搞过6年的高粱育种，育成了两个豫东平原的高粱主栽品种。随着全国农业的发展，广大农村对粗粮的需求逐渐减少，而对细粮的需求越来越迫切，尤其是中原及北方地区，人们天天吃白馍的千古夙愿，成为改革初期乡村的主要诉求。培育出高产小麦品种，是小麦育种家共同的追求。

郑天存在小麦育种的前期，围绕高产这个目标展开了研究。为了加快育种进程，他花费两年多时间攻克了“绿体营养春化法”就地夏繁加代技术，使小麦育种周期缩短了一半。利用这项技术，1980年他所做的小麦杂交组合仅3年即获得了五代或六代稳定系，到1983年就从中选育出3个冬性、半冬性的抗病、丰产优秀新品系，很快培育出“周麦8848”“周麦8826”“周麦8833”“豫麦15”（“周麦8846”）等一批中高产品种。其中“豫麦15”高产早熟，矮杆、大穗、大粒，在周口地区区域试验中，连续三年产量位居第一，平均单产达394.5公斤/亩，使周口地区首次实现小麦产量历史性突破。

技术创新为郑天存的小麦育种带来了超常规的“加速度”。1981年，全国小麦平均亩产量只有150-200公斤。为了实现产量突破，郑天存选出遗传背景不同、期望目标性状能互补的9个来自国内外材料组成的4个亲本、分别组成单交。为确保后代在黄淮片区的适应性，4个亲本（“百农791”“豫麦2号”“鲁麦1号”“偃师4号”）来自9个国内外材料，除两个抗源外，其余7个均来自河南、陕西等生态条件相似地区。这4个亲本中有三个是试推广种，丰产性有保证，其中两个抗病性过硬，两个早熟，两个矮杆，一个中杆，两个半冬性，两个多亲本不早衰，许多优良性状的比重都占二分之一以上，组合总体性状水平是较高的。

1982年，郑天存又用两个单交有性杂交成双交，收获种子401粒，为性状重组打下了基础。第二年，郑天存从“F1-8256”播种的10行中，选了9株，进行加代繁育。“F2-82563253”秋季播种38行，600株，初选32株，增选44株，加大了群体，以便发现最优秀的后备植株。

小麦锈病是全球分布最广、最具破坏性的小麦病害之一。郑天存为了解决这个让小麦育种家普遍“头疼”的问题，采用了逐年诱发锈病的办法。在选择后代时，按照“田间重选形”（高产株型）“室内重考粒”（饱满度、千粒重、经济参数等）的原则。为了利于矮杆形状和高产潜力的发挥，“F3”采用在“高地水”条件下选拨，“F5”开始混收繁殖，“F6”植株行繁殖原种。

经过连续6年定向选育，郑天存终于在1988年育成了高产、广适、耐病、抗逆、矮杆，综合性状较全面的小麦新品种“周麦9号”，在黄淮海流域跨省三年试验中名列第一，平均亩产达506.6公斤，首次创造了全国亩产超千斤的纪录，成为全国的名优品种代表。

1995年，“周麦9号”在全国第九届发明博览会上斩获世界知识产权组织（WIPO）杰出发明者金质奖（至目前，我国农业科研领域只有袁隆平和郑天存两位科学家获此殊荣）。1997年，“周麦9号”荣获国家科技进步二等奖。1996—1998年，“周麦9号”在豫、皖、苏等8个省累计推广面积1.4亿亩，产生直接经济效益40亿元，成为全国播种面积最大的小麦品种。

“周麦9号”是郑天存第二批6个新品种中最优秀的“优等生”，它还有“周麦5号”至“周麦10号”等5个兄弟。由此，郑天存创造的“周麦”系列小麦新品种在全国叫响。

20世纪90年代中期，郑天存小麦育种进入高产阶段，那时的育种目标是以产量为基础，解决抗倒、抗病等为主，使籽粒饱满，提高千粒重。期间他培育出了“周麦11”至“周麦13”第三批3个品种。这3个品种产量再创新高，每亩单产稳定在500公斤以上，高的达600公斤。

20世纪90年代后期至2004年，郑天存小麦育种进入超高产阶段，主持培育出“周麦14”至“周麦19”第四批6个品种，使黄淮海平原小麦产量水平再上新台阶。“周麦16”在2001河南省试验10处汇总平均单产达635.9公斤/亩，其中两处超过700公斤/亩，最高单产712.8公斤/亩。“周麦17”具有矮杆、早熟、面白、出粉率高等优点，为黄淮海麦区农业结构调整、发展间作套种提供了配套良种，颇受农民欢迎。“周麦18”在国家、省区生产试验中3年获8个第一，到2011年累计推广面积即达8601万亩，增产粮食29.4亿公斤，新增社会经济效益59.8亿元。

2006年，郑天存在退休前育成了“周麦20”至“周麦27”第五批8个新品种，为他的“周麦”系列育种画上了圆满的句号。这批品种中，“周麦22”表现最突出，2007年9月通过国家审定后，在黄淮麦区累计推广面积7837万亩，2013年至2015年成为河南省第一、全国第二小麦品种；2009年至2016年被农业部定为重点推广品种，成为国家黄淮南片主推小麦的“明星”品种，累计推广面积2亿多亩，获得河南省科技进步一等奖。“周麦27”单产突破了800公斤/亩，最高单产达到821.7公斤/亩，创造了国内百亩高产方单产记录。

临近退休之际，郑天存已开始投入多抗、高产、优质的“周麦28”至“周麦33”新品种的研发，为“周麦”系列品种留下了持续辉煌的“种子”。

“第二个春天”

郑天存主持培育的“周麦”系列，到目前依然是全国最大的小麦品种（系）族群，为全国小麦育种提供了矮杆、大穗、高产稳产、多抗等多种优秀基因，对小麦生产发挥了不可估量的贡献。他为国家黄淮海麦区培育出两个“标杆”品种：一个是“周麦9号”，因为在生产中表现突出，于1996—2006年，被确定为河南省与国家小麦区域试验对照品种；另一个是“周麦18”，从2007—2022年，一直是河南省和国家小麦区域试验的对照品种。

对照品种又叫标准品种，是各类品种试验中作为参试品种(系) 比较鉴定标准的品种。通常以“当地普遍栽培的当家种”“当地生产上大量栽培的品种”为标准的优良品种作为对照品种。一个育种家一生能培育出一个对照品种就已经非常难得了，而郑天存却贡献了两个品种做同行们的“标杆”，这不能不说是一大奇迹。

按说，郑天存功成名就，完全可以安享晚年了。但他退休之后因为放不下小麦育种，选择了继续坚守在育种一线。2006年10月，62岁的郑天存带着夫人与子女们，拿出全部积蓄，在郑州市高新区沟赵街道办事处流转耕地60多亩，建起了个人育种站，播下了他半辈子积累的两三千种小麦育种材料。

为了尽快培育出有突破性的小麦新品种，他拼命三郎般地天天带着子女们起早贪黑在试验田劳作，又借鉴玉米、水稻等作物南繁思路，大胆开创了全国小麦海南繁育加代之先河。经过几年的研究和反复试验，与他的夏繁加代技术形成一套完整的“自然条件下冬小麦南繁北育一年三代育种加代技术”：第1次夏繁加代收获的种子，10月中旬在河南当地播种，通过自然春化，在12月初移苗到海南三亚，到第二年2月中、下旬收获，实现第2次加代。海南加代的种子，3月初带回河南当地田间播种，利用黄淮麦区初春低温完成小麦田间自然春化，6月中旬成熟，完成小麦第3次加代。

2008年12月，为便于合作和对外交流、科研成果申报等工作，郑天存以沟赵试验田为依托，成立了河南省天存小麦改良技术研究所。因为郑天存的声誉，研究所很快在全国小麦育种界闻名，不少企事业单位与他洽谈合作。

郑天存（右）

2009年3月，郑天存以首席育种家的身份，与全国闻名的深圳创世纪种业有限公司，共同创建了“丰德康”种业，郑天存步入了他小麦育种研发的“第二个春天”，创造了世界小麦育种领域罕见的育成品种数量最多的传奇。

这个阶段，郑天存改变以往以“高产、稳产”为主要目标的育种理念，把培育高产与优质相结合的小麦新品种作为新征程的“制高点”，打破了长期困扰小麦育种“高产不优质，优质不高产”的魔咒，育成了“丰德存麦1号”“丰德存麦5号”“存麦8号”“丰德存麦11”“丰德存麦12”“丰德存麦20号”“丰德存麦22”“丰德存麦23”“存麦608”“存麦633”“艾麦24”“艾麦180”等“丰德存麦”系列共17个强、中筋优质高产小麦新品种。

在郑天存育种的“第二春天”，育成了不少表现优异的“大品种”。比如“丰德存麦5号”，在国家区域试验中两年平均品质评分97.05分，居强筋优质小麦第一名，千亩示范方经实打验收连续3年亩产超700公斤；“丰德存麦20”，在2022年千亩示范方实打验收中平均单产高达907.12公斤/亩，创造了全国千亩方的高产纪录。“丰德存麦21”“艾麦24”等强筋优质小麦新品种，也因为兼具优质、高产两大优势，推广面积不断扩大，不仅备受广大麦农欢迎，还成了全国粮食加工企业的“香饽饽”。

创新无止境

创新是郑天存小麦育种始终坚持的核心理念，从理论到技术，再到创制种质、新品种，都体现了他的与众不同。

“不创新，就死亡。”在一次交谈中，郑天存说这话的语气，可谓斩钉截铁，“一个育种家，如果没有创新意识，老是跟在别人后边，永远难出好品种。”

郑天存从事小麦育种之初，就充分考虑到小麦株高问题。他认真研究了我国各个时期小麦的平均株高，20世纪50年代为108厘米左右，20世纪60年代为105厘米左右，70年代下降到97厘米左右。即使综合性状比较好的墨西哥矮杆小麦，株高也保持在90厘米左右。

在实际生产中，河南当时种植的大多数小麦品种株高在100厘米左右。随着水肥的增加，加之黄淮海平原春夏季节几乎年年遭遇大风大雨，倒伏成为小麦高产的重大“杀手”。

“降秆”成为育种家们共同的目标，但降到多高合适，国内外育种界出现了争论。大部分育种家均认为小麦株高90厘米左右、不低于85厘米最合适。郑天存首先否定了这个观点。他通过生产调查研究发现，高于85厘米就容易倒伏。他在周口对株高调查中发现，其中一年从抽穗到灌浆连续倒伏5次，小麦籽粒全是秕壳，基本没有产量。这样的惨痛教训，让郑天存下决心要在育种中实现降秆，并大胆提出小麦株高必须降到80厘米以下的观点。许多专家均以“矮杆易早衰”“生物量不够”为由反对他的这一观点。

郑天存不争论，而是把自己的理论观点放到育种实践中“验证”。他育成的第一个国审品种“豫麦15”（“周麦8846”），株高75厘米左右，既实现了矮秆大穗不早衰，还兼具抗条锈和吸浆虫、高产稳产、耐迟播、早熟等多种优秀特征，从此以“矮杆、大穗、多抗”为显著特色的“周麦”系列便诞生了。

在相当长一个时期，小麦育种界的主流观点都认为，决定小麦产量的三个要素，即穗数、穗粒数和粒重，穗数最重要，穗粒数次之，粒重居尾。郑天存通过研究，提出了形成高产的三要素中，粒重最重要。郑天存的观点又引起了一些同行的反对。新中国成立前我国小麦千粒重只有30克，通过几十年的发展达到了40克。

为了验证这一观点，郑天存搞了一个慎重的研究：对新中国成立之后50年中的主推小麦品种，按每10年选4个，共选了20个品种做生产试验。这些小麦品种，均是高秆，株高在一百二三十厘米。为了防止倒伏，郑天存创造性地加上了与小麦垂直的防护网——用木棍把网支起来，形成一个稳定的平面，让麦穗从网眼中钻出来。这样，每棵小麦都在网线的“扶持”下，可以确保后期风雨天气不发生倒伏。

研究结论证明，粒重对产量的贡献占比达到了70%～80%，排在第一位。这个研究成果论文在《河南农业科技》杂志发表后，在河南小麦育种界引起了很大反响。

小麦生产进入高产阶段后，郑天存又搞了一个新时期20年的品种研究，最后的结论仍然是粒重对小麦产量的贡献最大，70年的研究结论完全一致。美国一家英文杂志发表了他的这一研究成果。这个研究结论与美国农业专家的普遍观点也不一致，他们大部分认为，产量最主要的因素是穗粒数。

郑天存的研究成果表明，粒重，即籽粒的大小成了最重要的高产因素，这可以说颠覆了过去一直以亩穗数为首要因素的观点。不少专家对郑天存提出质疑：籽粒大了，会不会饱满——小麦灌浆时间不足40天，在同样的时间里，籽粒增大了，能长饱满吗？籽粒不饱满，不光产量降低，小麦的质量也会大打折扣。因此，一些专家最初并不认同郑天存的观点。当他以详实的研究数据验证了这一结论时，大家才予以认可，并逐渐成为小麦育种界的主流观点。这也是他为小麦遗传育种理论创新研究作出的贡献。

国内外小麦育种界还有一个共识，小麦的高产与优质是一对不可调和的矛盾，即高产不优质，优质不高产。因为在小麦生长中，合成蛋白质与合成淀粉一样，都会耗费大量的能量，而土壤的地力、肥力是一定的，合成蛋白质多，淀粉就少，反之亦然。而优质小麦因合成蛋白质而导致降低淀粉的合成，从而使产量降低。

郑天存认为，这是一般的规律。他特别提出，只有打破规律，才能实现创新。于是，他果断改变自己初期以高产为主要目标的育种策略，把打破“优质与高产不相容”的“魔咒”作为方向，潜心于优质与高产相结合的育种研究。基于对遗传育种理论的创新思想，郑天存确立了新的育种理念与方向，他的育种目标在后来的育种实践中也得以实现。近几年黄淮麦区推广的“存麦5号”“存麦21号”等小麦新品种，均是高产与优质兼备的品种，成为优质小麦产业中的佼佼者。

在郑天存40年的小麦育种中，曾多次打破过国内外一些固有的学术观点。他说，对小麦育种中的任何难题，他都要试一试，不试一试怎么知道行不行。正是因为敢于质疑这样的权威论断，敢于“冒犯”固有的传统理论，向“实践”要结论，靠“试验”出结果，把“理论”放到“实践”中去“考量”，最终获得新的认知，实现了新的突破。

郑天存还为我国小麦育种贡献了一个优异的新种质——“周8425B”。该种质在矮杆、大穗、大粒、抗病抗逆性均呈显性遗传。根据对“周8425B”作骨干亲本衍生审定新品种的统计，全国共有12省（区、市）197家育种科研单位，利用“周8425B”作骨干亲本育成审定新品种415个（包括国审品种123个），其中黄淮麦区育成衍生审定品种405个，河南省育成衍生品种192个，其中这个项目的6家主持、合作单位审定小麦新品种51个，形成了“周麦”“郑麦”“百农”“中麦”“存麦”“豫麦”等多个主推品种，占黄淮麦区（南片）推广品种的65%以上。

在“周8425B”的后代中，表现优秀者众多，其中“百农矮抗58”“郑麦7698”两个新品种分别获得国家科技进步一等奖、二等奖；“周麦12”“周麦22”“百农207”和“周麦11”“周麦16”“周麦23”等6个新品种分别获河南省科技进步一等奖和二等奖。

不断探索，追求更高。郑天存至今仍然带领团队坚守在小麦育种一线，每年都会有新品种“出阁”。