運用TRIZ創(chuàng)新方法選育抗逆型優(yōu)質(zhì)稻品種

閔 軍，羅赫榮，段永紅，戴健華，黃 英

（湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，湖南 長沙 410125）

20 世紀(jì)40年代蘇聯(lián)發(fā)明家根里奇·阿奇舒勒，通過對250 多萬份高水平發(fā)明專利分析研究，總結(jié)出的技術(shù)發(fā)展進化遵循規(guī)律模式，揭示了隱藏在發(fā)明背后的規(guī)律，提出了一種系統(tǒng)化的技術(shù)創(chuàng)新方法論，即TRIZ 創(chuàng)新理論。它不但有完整的理論體系，專注于工程技術(shù)領(lǐng)域，而且已向自然科學(xué)、社會科學(xué)、管理科學(xué)、生物科學(xué)等領(lǐng)域發(fā)展，用于指導(dǎo)解決各領(lǐng)域所遇到的問題。在農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域TRIZ 創(chuàng)新理論同樣也具有其指導(dǎo)性。TRIZ 創(chuàng)新理論包含40 個發(fā)明原理和39 個通用工程參數(shù)，它能為產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計提供方向性、有序性和可操作性[1]，成為當(dāng)今世界所公認(rèn)的指導(dǎo)創(chuàng)新的最佳工具。

建設(shè)創(chuàng)新型國家，科技是創(chuàng)新的核心?！白灾鲃?chuàng)新，方法先行”，創(chuàng)新方法是自主創(chuàng)新的根本之源。2008年，國家科學(xué)技術(shù)部、發(fā)展改革委、教育部、中國科協(xié)等4 部門聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于加強創(chuàng)新方法工作的若干意見》，實施推廣應(yīng)用TRIZ 理論等創(chuàng)新方法，推動企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，解決生產(chǎn)活動中的技術(shù)矛盾問題，使我國從“中國制造”向“中國設(shè)計”、“中國創(chuàng)造”發(fā)展，建設(shè)創(chuàng)新型國家。為使TRIZ 在農(nóng)業(yè)科研領(lǐng)域盡快產(chǎn)生效應(yīng)，湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所對抗逆型優(yōu)質(zhì)秈稻的選育開展研究，旨在運用TRIZ 創(chuàng)新方法解決生產(chǎn)中優(yōu)質(zhì)稻品種的抗逆性差的問題。

1 TRIZ 創(chuàng)新方法原理

TRIZ 意譯為發(fā)明問題的解決理論。TRIZ 理論成功地揭示了創(chuàng)造發(fā)明的內(nèi)在規(guī)律和原理，著力于澄清和強調(diào)系統(tǒng)中存在的矛盾，其目標(biāo)是完全解決矛盾，獲得最終的理想解。TRIZ 理論是基于技術(shù)的發(fā)展演化規(guī)律研究整個設(shè)計與開發(fā)過程，而不再是隨機的行為。實踐證明，運用TRIZ 理論，可大大加快人們創(chuàng)造發(fā)明的進程而且能得到高質(zhì)量的創(chuàng)新產(chǎn)品[2]。TRIZ 創(chuàng)新方法解決技術(shù)矛盾問題的思路是，將一個需要解決的問題分析出矛盾問題所在，并表達(dá)為已確定的TRIZ 問題模型，利用TRIZ 中的工具獲得TRIZ 的解決方案模型，然后再將TRIZ的解決方案模型轉(zhuǎn)化為具體問題的最終解決方案。

2 抗逆型優(yōu)質(zhì)稻育種中TRIZ 創(chuàng)新方法的運用

2.1 育種創(chuàng)新思路

生產(chǎn)上特別需要抗逆性強的優(yōu)質(zhì)稻品種。目前，我國大面積推廣的優(yōu)質(zhì)稻品種一般抗逆性較差，而抗逆性強的品種稻米品質(zhì)又較差。因此，應(yīng)從加強優(yōu)質(zhì)稻品種的抗逆性著手，使選育的優(yōu)質(zhì)稻品種在生產(chǎn)過程中既能達(dá)到優(yōu)質(zhì)稻米質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，又能表現(xiàn)良好的抗逆性，在選送參加各類鑒定試驗，通過省級或國家級審定后再進一步推廣應(yīng)用。這個過程需要分兩步走，首先選定稻米品質(zhì)優(yōu)良的親本與抗逆性強的親本雜交，根據(jù)稻米品質(zhì)選育出稻米品質(zhì)優(yōu)良的新材料，然后再對定型的材料進行不同類型與程度的抗逆性鑒定試驗，選取抗逆性表現(xiàn)良好的優(yōu)質(zhì)稻材料。

2.2 確定技術(shù)沖突問題

優(yōu)質(zhì)稻品種的稻米質(zhì)量指標(biāo)要達(dá)NY/T 593-2002《食用品種品質(zhì)》規(guī)定的三等以上標(biāo)準(zhǔn)，或被湖南省農(nóng)業(yè)廳評選為三等以上優(yōu)質(zhì)稻品種，方可被認(rèn)定為湖南省優(yōu)質(zhì)稻。抗逆性至少需要達(dá)到《湖南省水稻品種審定規(guī)范》（試行，2009年5月7日）的品種審定標(biāo)準(zhǔn)。優(yōu)質(zhì)稻品種選育的矛盾問題即米質(zhì)優(yōu)良和抗逆性差的問題。運用TRIZ 創(chuàng)新理論和方法進行研究與分析，矛盾問題涉及到2 個不同參數(shù)，確定為技術(shù)沖突，對于技術(shù)沖突可以使用TRIZ 的沖突矩陣所推薦的發(fā)明原理來解決。

2.3 應(yīng)用TRIZ 的沖突模型

確定技術(shù)沖突后，可應(yīng)用TRIZ 技術(shù)沖突模型來解決優(yōu)質(zhì)稻選育方法帶來的沖突問題（圖1）。

圖1 沖突模型

2.4 選擇發(fā)明原理

確定水稻育種領(lǐng)域中存在的問題：在這個系統(tǒng)中，拋開其他影響因子，特別關(guān)注米質(zhì)和抗逆性，即特別關(guān)注米質(zhì)優(yōu)良和抗逆性差的問題。通過分析，用TRIZ 創(chuàng)新方法中的39 個通用工程參數(shù)描述沖突，改善的參數(shù)為系統(tǒng)的復(fù)雜性，惡化的參數(shù)為可靠性。解決技術(shù)沖突，使用TRIZ 的沖突解決矩陣，選擇40 條發(fā)明原理中的分割（第1 條）、反向作用（第13 條）、參數(shù)變化（第35 條）[3]。

2.4.1 分 割 分割原理是指將一個物體分成相互獨立的部分，使物體分成容易組裝及拆卸的部分，增加物體獨立部分的程度。選育抗逆性強的優(yōu)質(zhì)稻新品種需要把抗逆性與稻米優(yōu)質(zhì)分開，一方面需要使水稻新材料達(dá)到優(yōu)質(zhì)，另一方面需要增強選育的材料的抗逆性。優(yōu)質(zhì)方面可以通過增注香味、減少堊白、提高透明度等方法使選育的水稻新品種品質(zhì)提升；抗逆性方面可以把材料分為抗稻瘟病、抗白葉枯病、抗稻曲病、耐高溫、耐低溫等不同的類型，首先分割成多個獨立選育系統(tǒng)，然后通過多次雜交來聚合，從而使選育的優(yōu)質(zhì)稻品種在不同類型的抗逆性方面得到加強。

2.4.2 反向作用 反向作用原理是指用與原來相反的動作達(dá)到相同的目的，把物體（過程）倒過來，讓物體或環(huán)境可動部分不動，不動部分可動，將物體上下顛倒或內(nèi)外翻轉(zhuǎn)。傳統(tǒng)的抗逆性優(yōu)質(zhì)稻品種選育方法首先考慮的是材料稻米是否優(yōu)良，一般以優(yōu)質(zhì)稻材料為雜交的主體（母本）。基于反向作用原理，抗逆型高檔優(yōu)質(zhì)稻品種的選育方法可以反向思維，先選擇抗逆性好的材料，再考慮選育材料的稻米是否優(yōu)良的問題。因此，在選擇父、母本時，可以把特殊抗逆性強的雜交的主體作為母本，稻米優(yōu)質(zhì)材料作為父本，這樣可能更有利于優(yōu)良品種的成功選育。

2.4.3 參數(shù)變化 參數(shù)變化原理是指改變物態(tài)體的物理狀態(tài)，改變物體的濃度或粘度，改變系統(tǒng)的柔性，改變溫度或體積等參數(shù)?；趨?shù)變化原理，在抗逆型優(yōu)質(zhì)水稻選育過程中，在抗逆性鑒定參數(shù)的設(shè)定方面可以適度加壓限量，如穗期抗高溫傳統(tǒng)指標(biāo)35℃可以設(shè)定上限為38℃，開花期抗低溫傳統(tǒng)指標(biāo)23℃可以設(shè)定下限為21℃，稻瘟病抗性穗瘟鑒定指標(biāo)7.0 級可以設(shè)定下限至6.0 級等。這樣變化參數(shù)加壓選育的品種適應(yīng)性更佳、抗逆性更強。

3 運用TRIZ 創(chuàng)新方法選育抗逆型優(yōu)質(zhì)稻品種的實例分析

3.1 創(chuàng)香5 號的選育

運用TRIZ 創(chuàng)新方法選育抗逆型優(yōu)質(zhì)稻品種，通過分割、反向作用、參數(shù)變化原理分析，找到了抗逆型高檔優(yōu)質(zhì)稻品種的領(lǐng)域解，可以作為技術(shù)沖突的解決方案。利用反向原理選用抗逆性強的品種“巴西IAPAR－9”作為母本，利用分割原理選用多次聚合雜交而成的“明恢63/湘晚秈13 號”作為父本，在定向選育中，利用參數(shù)變化原理把抗高溫溫度指標(biāo)調(diào)至38℃，耐低溫指標(biāo)調(diào)至20℃，抗稻曲病抗性調(diào)至2 級，最后成功選育了優(yōu)質(zhì)稻品種“創(chuàng)香5 號”，2011年通過湖南省農(nóng)作物品種審定委員會審定（湘審稻2011023）[3]。其具體選育路線如下（圖2）。

圖2 創(chuàng)香5 號選育路線

3.2 創(chuàng)香5 號的主要特征特性[4]

3.2.1 產(chǎn) 量 創(chuàng)香5 號區(qū)試平均單產(chǎn)達(dá)538.77 kg/667m2，比對照汕優(yōu)63 減產(chǎn)0.35%，日產(chǎn)量4.54 kg，比對照高0.14 kg。

3.2.2 米 質(zhì) 經(jīng)農(nóng)業(yè)部稻米及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心檢測：該品種糙米率80.5%、精米率72.0%、整精米率62.3%、粒長7.4 mm、長寬比3.4、堊白粒率6%、堊白度0.8%、透明度2 級、堿消值6.6、膠稠度78 mm、直鏈錠粉14.9%、蛋白質(zhì)11.3%，被評選為二等優(yōu)質(zhì)稻品種，大米具有茉莉花香味。

3.2.3 生育期 創(chuàng)香5 號區(qū)試全生育期平均為118.8 d，比對照汕優(yōu)63 短4.4 d。大面積種植，作一季晚稻栽培比汕優(yōu)63 短4～6 d；作連晚栽培比湘晚秈13 號短2～3 d。

3.2.4 抗逆性 湖南省區(qū)試鑒定：該品種葉稻瘟平均4.1 級，稻穗頸瘟平均8.0 級，稻瘟病抗性綜合指數(shù)5.5；白葉枯病3 級；稻曲病2 級。耐高低溫和抗倒的能力強。

3.2.5 農(nóng)藝性狀 創(chuàng)香5 號株高110 cm 左右，湖南省區(qū)試結(jié)果:有效穗16.8 萬穗/667m2，每穗總粒數(shù)133.4 粒，結(jié)實率85.7%，千粒重28.3 g。

4 小 結(jié)

TRIZ 理論被稱為發(fā)明問題解決理論，能幫助研發(fā)人員解決困難問題，從而排除產(chǎn)品或過程創(chuàng)新中的障礙，在世界上被稱為“神奇點金術(shù)”。自2006年開始，該方法在我國通過省市創(chuàng)新方法應(yīng)用試點，已經(jīng)成功解決了不少難題。TRIZ 在農(nóng)業(yè)技術(shù)上的應(yīng)用是個全新的領(lǐng)域。我國的優(yōu)質(zhì)水稻品種選育研究時間長，但選育方法進步程度不大，如果將TRIZ 理論運用到水稻新品種選育工作中，即可突破原定式思維，快速找到解決問題的方案，達(dá)到事半功倍的效果。

[1]王瑞英，伊力特，白晨亮.TRIZ 創(chuàng)新方法的運用——提高水資源利用率的研究[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，2011，（14）：58-59.

[2]檀潤華.TRIZ 及應(yīng)用：技術(shù)創(chuàng)新過程和方法[M].北京：高等教育出版社，2010.

[3]劉訓(xùn)濤，曹 賀，陳國晶.TRIZ 理論及應(yīng)用[M].北京：北京大學(xué)出版社，2011.

[4]黎用朝，閔 軍，李小湘，等.抗逆型高檔優(yōu)質(zhì)秈稻新品種創(chuàng)香5 號的選育[J].中國稻米，2012，18（1）：61-62，64.