從培育之初一臉盆7斤8兩的原種，到如今2.3億畝的種植面積，矮抗58實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)小麥86.7億公斤,增產(chǎn)效益170多億元。

       有人曾估算，中國(guó)人吃的每4個(gè)饅頭中，就有一個(gè)來(lái)自河南；每8個(gè)饅頭中，就有1個(gè)來(lái)自小麥品種矮抗58！

       在10日舉行的國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，河南科技學(xué)院茹振鋼教授接過(guò)了沉甸甸的燙金大紅證書。由他主持完成的“矮稈高產(chǎn)多抗廣適小麥新品種矮抗58選育及應(yīng)用”項(xiàng)目榮獲2013年度國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

       一粒種子，何以承載中國(guó)最高科技水平？一粒種子，何以成為燎原之勢(shì)，在短短幾年內(nèi)一躍成為黃淮麥區(qū)特大小麥品種？

       ——— 性能優(yōu)良 ———

       沃土之上筑糧倉(cāng)

       面對(duì)萬(wàn)畝示范田，中國(guó)工程院院士、著名小麥育種專家程順和曾贊:“矮抗58具有很好的豐產(chǎn)性和廣泛的適應(yīng)性，它的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、抗倒、抗旱、抗病、抗凍等優(yōu)良特性表現(xiàn)突出，是我國(guó)小麥品種改良的重要進(jìn)展！”

       矮抗58成功解決了小麥高產(chǎn)大群易倒伏、矮稈品種易早衰、高產(chǎn)品種品質(zhì)不優(yōu)和穩(wěn)定性差、穩(wěn)產(chǎn)性與廣適性難結(jié)合等種子培育的四大技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、矮稈抗倒不早衰、抗逆抗病適應(yīng)性廣、優(yōu)質(zhì)中筋、穩(wěn)定性好等品種優(yōu)勢(shì)。

       據(jù)茹振鋼教授介紹，矮抗58的五大優(yōu)勢(shì)保證其成為明星品種：一是高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，一般畝產(chǎn)1100—1200斤，高產(chǎn)示范田可超1400斤；二是抗凍耐旱，苗期能耐零下16攝氏度低溫，根系發(fā)達(dá)，苗期根深較一般品種增加20—30厘米，耐旱能力強(qiáng)；三是矮稈抗倒，株高70厘米左右，莖稈堅(jiān)實(shí)重心低，抗倒能力強(qiáng)；四是抗病廣適，高抗條銹病和稈銹病，中抗紋枯病和白粉?。晃迨瞧焚|(zhì)優(yōu)良，在農(nóng)業(yè)部?jī)?yōu)質(zhì)面條小麥品種評(píng)比中連續(xù)兩年名列第一，屬優(yōu)質(zhì)中筋品種。

       自2005年生產(chǎn)應(yīng)用至今，矮抗58歷經(jīng)零下16攝氏度低溫、八級(jí)大風(fēng)、短時(shí)暴雨、冬春連旱、倒春寒等災(zāi)害性天氣的考驗(yàn)，“抗寒、抗倒、抗病、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)”等綜合優(yōu)勢(shì)明顯，災(zāi)年不減產(chǎn)，豐年更高產(chǎn)，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為國(guó)家糧食核心區(qū)建設(shè)作出突出貢獻(xiàn)。

       ——— 理論創(chuàng)新 ———

       創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)出多性狀聚合技術(shù)路線

       小麥生態(tài)育種理論、網(wǎng)絡(luò)代謝理論、根系酸堿適應(yīng)性理論，根系酸堿適應(yīng)性理論，小麥優(yōu)質(zhì)與高產(chǎn)協(xié)同并進(jìn)理論，超高產(chǎn)小麥產(chǎn)量結(jié)構(gòu)三要素（穗粒重、畝穗數(shù)、千粒重）的均數(shù)平衡理論……

       一個(gè)個(gè)創(chuàng)新理論的提出，見證了茹振鋼及其科研團(tuán)隊(duì)30年的風(fēng)雨育種路。

       他們制定出了“增穗壯稈強(qiáng)根系，優(yōu)化品質(zhì)聚抗性”的高產(chǎn)小麥育種策略，創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)出多性狀聚合技術(shù)路線。

       首先，以多穗大群體實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)，以減少每排小穗籽粒數(shù)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)，解決“優(yōu)質(zhì)不高產(chǎn)，高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)”的矛盾。

       在矮抗58選育過(guò)程中，以畝穗數(shù)為主導(dǎo)，連續(xù)選擇小葉多穗類型，增加畝穗數(shù)，提高豐產(chǎn)性。其畝成穗45萬(wàn)左右，最高可成58.5萬(wàn)穗，畝產(chǎn)潛力700公斤以上。茹振鋼團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)小麥籽粒品質(zhì)的長(zhǎng)期研究發(fā)現(xiàn)，小麥穗子每排小穗基部的兩個(gè)籽粒品質(zhì)最好，上部第三個(gè)籽粒品質(zhì)開始下降，第四個(gè)籽粒品質(zhì)急劇下降。矮抗58每排小穗一般為2—3個(gè)籽粒，保證了面粉品質(zhì)。

       其次，通過(guò)降低株高、提高莖稈質(zhì)量增強(qiáng)抗倒性，強(qiáng)化根系性狀選擇，解決矮稈易早衰問(wèn)題。茹振鋼告訴記者：“在培育過(guò)程中，將材料力學(xué)應(yīng)用到農(nóng)作物育種中，使小麥莖稈基部剛性強(qiáng)、上部彈性足，承壓能力和抗扭曲能力足以支持700公斤以上的畝產(chǎn)量。矮抗58株高70公分左右，重心較低，莖稈堅(jiān)韌、基部機(jī)械組織發(fā)達(dá)，彈性好，具有Rht-D1b+Rht8矮稈基因組合，更有利于抗倒。”記者了解到，實(shí)際生產(chǎn)中，在8級(jí)大風(fēng)情況下畝產(chǎn)650公斤完全沒(méi)有問(wèn)題，生產(chǎn)應(yīng)用至今從未發(fā)生倒伏現(xiàn)象。

       在矮抗58選育過(guò)程中，茹振鋼團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建并應(yīng)用根系觀察箱、根系觀察墻和地下根系觀察走廊，通過(guò)研究根系時(shí)空動(dòng)態(tài)變化，選擇出生長(zhǎng)速度快、根量大、色澤鮮亮、水平根系和垂直根系均發(fā)達(dá)的根系類型。通過(guò)對(duì)地上植株性狀和地下根系性狀同步選擇培育出的矮抗58，根系活力好，后期葉功能好，成熟期耐濕害和高溫危害，抗干熱風(fēng)，籽粒灌漿充分，解決了小麥矮稈品種易早衰的技術(shù)難題。

       最后，通過(guò)聚合抗逆、抗病性狀，增強(qiáng)廣適能力。采用連年早播，利用自然逆境、人工模擬極端低溫等方法連續(xù)多代選擇幼苗抗寒能力強(qiáng)的品系；通過(guò)多病原混合接種鑒定，強(qiáng)化選擇抗條銹病、白粉病、紋枯病等綜合抗病性；通過(guò)水旱交替法和酸堿適應(yīng)性鑒定法，選育出耐濕耐旱、對(duì)酸堿性土壤適應(yīng)能力強(qiáng)的優(yōu)良株系，聚合抗凍、抗病、耐旱等多種優(yōu)良性狀，優(yōu)化優(yōu)質(zhì)基因組合、選擇籽粒均勻一致的結(jié)實(shí)類型，增強(qiáng)了高產(chǎn)品種矮抗58的穩(wěn)產(chǎn)性和廣適性，解決了高產(chǎn)品種穩(wěn)產(chǎn)性與廣適性難以結(jié)合的技術(shù)問(wèn)題。

       創(chuàng)新抗倒伏強(qiáng)度數(shù)字化測(cè)定與評(píng)價(jià)方法

       隨著小麥產(chǎn)量水平的不斷提高，大面積倒伏、綜合抗性差、品質(zhì)穩(wěn)定性差已成為制約小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的突出問(wèn)題。

       茹振鋼率領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)不斷探索，研制出便攜式作物抗倒強(qiáng)度電子測(cè)定儀（2012年獲實(shí)用新型專利），其推力測(cè)定范圍為0.001—50牛頓，實(shí)現(xiàn)了在實(shí)驗(yàn)和田間正常生長(zhǎng)狀態(tài)下對(duì)小麥單株、群體抗倒伏能力的快速、定量評(píng)價(jià)與選擇。

       豐富小麥土壤酸堿適應(yīng)性選擇理論

       該團(tuán)隊(duì)研究提出了小麥根系酸堿適應(yīng)性鑒定和選擇方法，這豐富了小麥土壤酸堿適應(yīng)性選擇理論。

       小麥對(duì)土壤的適應(yīng)性強(qiáng)，各種類型土壤均可種植，但要高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，必須有綜合性能較好的土壤。研究發(fā)現(xiàn)，不同小麥品種根系對(duì)土壤酸堿性的適應(yīng)能力不同，生長(zhǎng)良好的小麥根系組織液通常維持pH值為6.0—6.4。

       茹振鋼團(tuán)隊(duì)據(jù)此創(chuàng)建了小麥酸堿適應(yīng)性鑒定和選擇方法，用此法選育的矮抗58適宜于黃淮麥區(qū)不同土壤類型。應(yīng)用該方法，他們測(cè)定了“百農(nóng)64”“偃展1號(hào)”“偃展4110”等小麥品種，測(cè)定結(jié)果與實(shí)際吻合。

       ——— 設(shè)備領(lǐng)先 ————

       建成全國(guó)唯一小麥根系走廊

       在新鄉(xiāng)縣朗公廟鄉(xiāng)毛莊村，地下3.5米深處有一條長(zhǎng)約50米寬約3米的走廊。走廊兩側(cè)全是巨型透明玻璃。這里是全國(guó)唯一的可觀察小麥根系的走廊。

       由于根系生長(zhǎng)環(huán)境的特殊性，再加上研究難度高、工作量大、效率低等多方面的限制，人們?cè)谟N過(guò)程中并沒(méi)有系統(tǒng)地將根系作為選擇目標(biāo)。根系研究一直是小麥育種、栽培研究的薄弱領(lǐng)域。

       為了深入研究根系形態(tài)、生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律、生理特性及功能、農(nóng)藝措施對(duì)根系的影響及調(diào)控等，茹振鋼教授科研團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了這套小麥根系育種研究的設(shè)施。除此之外，學(xué)校還建有根系觀察箱、根系觀察墻等。

       通過(guò)“根系觀察箱+根系觀察墻+根系觀察走廊”組合根系觀察設(shè)施，可以有效用于研究小麥不同生育階段、不同環(huán)境條件下，不同品種根數(shù)量、根毛多少、根毛長(zhǎng)度以及根系發(fā)育的時(shí)空動(dòng)態(tài)和適應(yīng)性反應(yīng)等。解決了小麥育種中根系性狀與地上植株性狀難以同步直觀選擇的技術(shù)難題，為高產(chǎn)品種培育及配套高產(chǎn)技術(shù)研究提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

       模擬出的自然界氣象條件

       在河南科技學(xué)院的校園內(nèi)，從分析實(shí)驗(yàn)室，到人工氣候室，轉(zhuǎn)入智能溫室，一圈走下來(lái)只用幾分鐘。可就是這幾分鐘的路徑，將小麥育種的時(shí)間減少了6年。

       茹振鋼說(shuō)，在這里培育一個(gè)小麥新品種僅需2年。而在以前，他的導(dǎo)師黃光正教授在田間培育的“百農(nóng)3217”，用了8年。

       學(xué)校建成的價(jià)值兩百多萬(wàn)元的人工氣候室，可人為模擬自然界的氣象條件而不受地理、季節(jié)等自然條件的限制。根據(jù)需要，可任意設(shè)置和精確控制室內(nèi)的溫度、濕度、光照及CO2等指標(biāo)，根據(jù)需要預(yù)先設(shè)置隨時(shí)間的變化曲線，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)四季或晝夜變化，很容易地模擬出需要的環(huán)境。

       在人工氣候室，小麥實(shí)現(xiàn)了“一年四熟”，意味著“一年干四年的活”。“這是一個(gè)加速器。”這句話茹振鋼反復(fù)提及。一年四熟，兩年可以出一個(gè)好品種，特殊的類型，一年就可以出來(lái)。對(duì)于育種行業(yè)，如果在田間，二十年已經(jīng)換了兩大代，而在這里五年就能實(shí)現(xiàn)。