记引领黄淮小麦丰产的一代良种“矮抗58”
中国科学报,2013-07-16
美国前国务卿亨利·基辛格曾说：“谁掌握石油就掌握所有国家，谁掌握货币就掌握全世界，谁掌握粮食就掌握全人类。”保障国家粮食安全，任何时候都是政之首要。粮安天下，小麦生产举足轻重。今年，在我国小麦遭受了3月“倒春寒”、4月气温“过山车”、5月大风大雨等灾害天气影响的背景下，一个来自16个小麦督导组及河南省气象局、统计局和地方经济社会调查队的专家队伍在研判2013年夏粮形势时，给出的结果是：谨慎乐观。对此，良种对粮食丰产的贡献功不可没。在众多的小麦良种中，一个品种尤为出众：它就是全国小麦主导品种、河南省重大科技专项支持品种“矮抗58”。
一代良种保丰收
“矮抗58”由河南科技学院小麦中心主任茹振钢选育成功，自2005年脱颖而出到迅速推广应用，短短3年便一跃成为黄淮麦区的特大小麦品种。2009～2012年，该品种连续4年被农业部推介为黄淮麦区主导品种。据全国农业技术推广服务中心和推广区域各省种子管理部门统计，截至2012年8月，“矮抗58”全国累计收获面积1.86亿亩，增产小麦86.7亿公斤，实现增产效益170多亿元。
“矮抗58”已成为我国种植面积在4000万亩以上的特大品种，为促进河南省粮食核心区建设和保障国家粮食安全发挥了不可忽视的作用。
“矮抗58”之所以成为特大小麦品种，主要源于其集成了高产稳产、抗冻耐旱、矮秆抗倒、抗病广适、品质优良五大优势。
自2005年审定以来，“矮抗58”抵御了零下16摄氏度低温、8级大风、短时暴雨、冬春连旱、倒春寒等灾害性天气，经受住了层层考验，年年丰收。“不怕旱、不怕冻、不怕风、不怕病，高产优质有保证。”这是老百姓的实践，更是事实的总结。
中国工程院院士、著名小麦育种专家程顺和评价说：“我们常说"灾年出良种"，近些年来黄淮麦区灾害性气候不断，如果品种综合性状不佳，在任何一个环节上出了问题，农民都不会买账。"矮抗58"经历了大风大雨、冬季干旱和低温的考验，生产能力强、增产潜力大，得到了农民的信赖。这在近年来国内小麦品种中是首屈一指的，为我国小麦丰收作出了很大的贡献。”
政策科技互支撑
科技创新改善民生，科技创新发展未来。“矮抗58”之所以受老百姓欢迎，品种的科技创新是关键。茹振钢带领研究团队，在河南省重大科技专项的支持下，依靠科技支撑和项目组协同攻关，创新关键选择技术，在矮秆高产、多抗广适小麦新品种研究上取得了一个又一个的突破。
让我们先了解一下这个育种策略路线图。
制定出了“增穗壮秆强根系，优化品质聚抗性”的高产小麦育种策略，创造性地设计出多性状聚合技术路线。
首先，以多穗大群体实现高产，以减少每排小穗籽粒数实现优质，解决“优质不高产，高产不优质”的矛盾。
在“矮抗58”选育过程中，以亩穗数为主导，连续选择小叶多穗类型，增加亩穗数，提高丰产性。其亩成穗45万左右，最高可成58.5万穗，亩产潜力700公斤以上。茹振钢团队通过对小麦籽粒品质的长期研究发现，小麦穗子每排小穗基部的两个籽粒品质最好，上部第三个籽粒品质开始下降，第四个籽粒品质急剧下降。“矮抗58”每排小穗一般为2～3个籽粒，保证了面粉品质。
其次，通过降低株高、提高茎秆质量增强抗倒性，强化根系性状选择，解决矮秆易早衰问题。在培育过程中，将材料力学应用到农作物育种中，使小麦茎秆基部刚性强、上部弹性足，承压能力和抗扭曲能力足以支持700公斤以上的亩产量。“矮抗58”株高70公分左右，重心较低，茎秆坚韧、基部机械组织发达，弹性好，具有Rht-D1b + Rht8矮秆基因组合，更有利于抗倒。实际生产中，在8级大风情况下亩产650公斤完全没有问题，生产应用至今从未发生倒伏现象。
俗话说：“人从脚老，树从根老。”小麦根系活力的大小，对小麦的抗寒性、抗旱性非常重要。为破解高产小麦根系动态生长特点，茹振钢团队创建并应用国内首座地下根系观察走廊、根系观察箱和根系观察墙，通过研究根系时空动态变化，选择出生长速度快、根量大、色泽鲜亮、水平根系和垂直根系均发达的根系类型。通过对地上植株性状和地下根系性状同步选择培育出的“矮抗58”，根系活力好，后期叶功能好，成熟期耐湿害和高温危害，抗干热风，籽粒灌浆充分，解决了小麦矮秆品种易早衰的技术难题。
最后，通过聚合抗逆、抗病性状，增强广适能力。
采用连年早播，利用自然逆境、人工模拟极端低温等方法连续多代选择幼苗抗寒能力强的品系；通过多病原混合接种鉴定，强化选择抗条锈病、白粉病、纹枯病等综合抗病性；通过水旱交替法和酸碱适应性鉴定法，选育出耐湿耐旱、对酸碱性土壤适应能力强的优良株系，聚合抗冻、抗病、耐旱等多种优良性状，优化优质基因组合、选择籽粒均匀一致的结实类型，增强了高产品种“矮抗58”的稳产性和广适性，解决了高产品种稳产性与广适性难以结合的技术问题。
创新小麦抗倒伏强度数字化测定与评价方法。
随着小麦产量水平的不断提高，大面积倒伏、综合抗性差、品质稳定性差已成为制约小麦高产稳产的突出问题。茹振钢率领科研团队不断探索、创新，研制出便携式作物抗倒强度电子测定仪（2012年获实用新型专利），其推力测定范围为0.001～50牛顿，实现了在实验和田间正常生长状态下对小麦单株、群体抗倒伏能力的快速、定量评价与选择。
为培育抗倒伏小麦高产品种，鉴定小麦在各种极端天气下的抗倒伏能力，首次设计建造了小麦数字化实验风洞，并实现了瞬时风速及图像的计算机连续自动采集。他们研制的小麦抗倒伏强度电子测定仪以及数字化实验风洞，具有直接、快捷、客观、定量的特点，属国内外首创。
研究提出小麦根系酸碱适应性鉴定和选择方法，丰富小麦土壤酸碱适应性选择理论。
小麦对土壤的适应性强，各种类型土壤均可种植，但要高产稳产，必须有综合性能较好的土壤。研究发现，不同小麦品种根系对土壤酸碱性的适应能力不同，生长良好的小麦根系组织液通常维持pH值为6.0～6.4 。茹振钢团队据此创建了小麦酸碱适应性鉴定和选择方法，用此法选育的“矮抗 58”适宜于黄淮麦区不同土壤类型。应用该方法，他们测定了“百农64”、“偃展1号”、“偃展4110”等小麦品种，测定结果与实际吻合。
创新推广促转化
科技成果推广难、推广慢，一直是制约我国经济社会发展的重要因素。茹振钢团队依托河南省重大科技专项支持，创新推广转化模式，短短几年内使“矮抗58”得以大面积推广，在产粮大省推广速度、种植面积、增产效益均居第一位。
2008年7月，河南省政府启动实施了“矮抗58”小麦新品种产业化研究与开发重大科技专项，资助经费500万元。在河南省重大科技专项的支持下，茹振钢团队建立“首席专家负责、分区授权、多点示范、就近供种”的推广模式，配套高产栽培技术，实现了品种快速推广应用和大面积均衡增产。具体来说，就是由首席专家负责制定推广目标，规划繁殖和推广区域，保障育种家种源、配套繁育和栽培技术；授权核心企业分区繁育、多点示范、就近供种、跟踪提供技术服务。
在品种推广中，他们充分发挥重大科技专项优势，制定了详尽的示范基地实施方案，积极与当地农业主管部门结合，让各地农业技术骨干参与到示范基地的建设中来，提高示范带动作用。同时，对推广效益进行合理的分配，采取二八分配原则（即推广效益科研单位得两份，种子企业得八份），保证推广企业足够的经济效益，充分调动种子企业推广的积极性。值得一提的是，所有授权推广企业必须保证种子的质量只能高于国家标准，提供优质原种种源，决不能以次充好，否则将取消经营资格，确保“矮抗58”成为农民的放心种子。
近年来，“矮抗58”为种子企业带来了每年2亿元的经济效益，使河南省120多家种子企业顺利实现了向股份制的改制转型，为形成河南省的小麦产业链提供了稳固的科技基础和强有力的市场推力。无论是种植面积、推广速度、大田连年产量水平，还是对河南省粮食增产的贡献率，“矮抗58”这个特大品种都为保障我国粮食安全作出了贡献。
育种创新无止境
创新是人类活力的源泉。注重科技创新使茹振钢小麦科技创新团队，在小麦育种研究方面走到了全省乃至全国的先进行列。
“茹振钢小麦科技创新团队”拥有36名农学、分子生物学、计算机科学，甚至材料工程学等专业的创新人才。该团队融多学科、多专业人才于一体，密切配合、刻苦攻关，在培育出诸如“矮抗58”等系列优秀品种的同时，更是探索出了一条颇有特色的科技创新之路，为我国小麦育种研究提供了可供借鉴的模式。我们期待，在这个模式下，该团队会创造出一个又一个品种的奇迹。
创新无止境。如今，该团队在3个研究层面上勇于探索，敢于领先，那就是巨型小麦育种的专有理论及其技术、杂交小麦培育的专有理论及其技术、超越杂交小麦的新核型品种创育技术。
巨型小麦育种是基于传统育种的品种创新方法，如“矮抗58”就属于耐密程度上的“巨型”品种。
杂交小麦育种采用杂交技术，将不同性状的巨型小麦进行杂交，使其后代产生超越双亲的优良性状，从而大幅提升品种的产量和抗性。
超越杂交小麦的新核型小麦品种，简单来说，就是已经超越了小麦的界限，实现了多物种遗传物质的整合，是真正的“超级小麦”。这不单单是转基因技术，更是通过细胞工程和染色体组工程进行的品种培育新途径。目前，团队已经完成了理论探讨，实现了技术探讨的初步成功。
目前，在杂交小麦育种方面，河南科技学院小麦中心已经拥有了令人期待的成果。2006年，该团队发现并创育了BNS低温敏感型小麦雄性不育系，具有“不育彻底、转换彻底、恢复彻底、育性转换稳定、农艺性状优良”等显著特性，为小麦杂交种利用奠定了基础，处于国内领先水平，并得到国家“973”、“863”项目和河南省重大科技专项的支持。目前，BNS已进入全国联合攻关阶段，有望近年大面积推广，实现小麦亩产量普遍提高200～400斤的目标。对此，茹振钢小麦科技创新团队充满信心！
