水稻,養活著世界幾乎一半的人口。一朵小小的稻花,因為雌雄同株,曾經讓育種專家們利用雜種優勢成了奢望,甚至絕望。
60年前的一個夏日,雪峰山下的湖南安江農校裡,青年教師袁隆平在水稻試驗田裡偶然發現了一株稻“鶴立雞群”,穗子比普通稻穗要大許多,欣喜的他等待成熟后小心翼翼收下種子,種下、觀察、思考、再種下、觀察、思考……由此拉開了雜交水稻的漫漫求索路。
這條路,一走就是一輩子。從湖南到海南,從廣西到雲南……多少稻田裡留下了他的腳印和牽挂。他的論文,寫在了祖國的大地上。
2020年秋天,衡南縣雲集鎮30畝示范田裡,第三代雜交晚稻測產。年已九旬的袁隆平,向水稻高產潛力發起了又一次沖鋒。
周年畝產稻谷突破1500公斤,達到1530.76公斤!老人有點耳背,當聽清楚了結果超出預期時,情不自禁鼓起掌來!
“非常激動!非常滿意!還要為國家糧食增產再作貢獻!”
“我的腦瓜子還可以,還要從‘九零后’一直工作到‘百零后’。”
斯人已逝,那一幕幕恍如昨天,就在眼前……
兩年冒著酷暑檢查幾十萬株稻穗,終於找到6株雄性不育株,點燃了三系法雜交水稻研究
水稻是雌雄同花。如果想讓水稻雜交,必須找到一種自身雄花不能授粉的品種,雌花才能接受來自異株的花粉。也就是找到雄性不育株,俗稱母本。
1961年,面對那株“鶴立雞群”稻,就在安江農校的稻田裡,袁隆平默默進行了一場試驗,証實了它是一株天然雜交稻。
水稻沒有雜種優勢!傳統遺傳學理論早有定論。可袁隆平相信自己的眼睛和思考!
一個鄉村教師挑戰世界權威,多少人等著看笑話,他卻不在乎。這是對科學的誠實,更是對彼時深陷於飢荒的百姓的誠實。
袁隆平推斷,稻田裡一定會有天然的母本存在。但是,茫茫稻海中,它們在哪裡呢?
六七月,正是水稻揚花季節。袁隆平帶著放大鏡,頭頂烈日、赤腳踩在田裡,一株株地尋覓。
就這樣,在1964年和1965年兩年裡,他檢查了幾十萬株稻穗,終於找到了6株雄性不育株,也就是雜交水稻的母本。經過人工授粉,結實數百粒,有的雜交組合表現有優勢,這激發了袁隆平的研究信心,36歲的他寫下了第一篇論文《水稻的雄性不孕性》。
就在這篇劃時代的雄文裡,袁隆平首次描述了水稻雄性不育株的“病態”特征,並正式提出了通過培育水稻三系(即雄性不育系、雄性不育保持系、雄性不育恢復系),以三系配套的方法來利用水稻雜種優勢的設想與思路。
事有湊巧,刊發論文的這期《科學通報》變成了“文革”到來時的最后一期,隨后雜志停刊。幸運的是,在時任國家科委主任聶榮臻的支持下,1967年,袁隆平為首的雜交水稻研究小組在安江農校誕生了。
轉眼到了1969年,研究卻陷入了停滯。在湖南、雲南、海南、廣東等地的試驗田裡,研究小組利用3種栽培稻的雄性不育株,先后與近1000個品種和材料做了3000多個雜交組合的試驗,其后代總是達不到100%保持不育的特性。這就意味著,雜交水稻母本的生產是不靠譜的。
痛苦中,經過分析思考,袁隆平發現試驗效果不佳的材料具有親緣關系近的特點,於是決定從親緣關系較遠的野生稻身上尋找突破口。
1970年冬,隨著“野敗”即雄性不育的野生稻在海南被發現,雜交水稻研究柳暗花明。袁隆平把“野敗”無償地分給全國雜交水稻科研協作組單位后,大批農業科技人員投身其中。
1973年10月,在第二次全國雜交水稻科研協作會議上,袁隆平代表湖南省協作組發言,正式宣布籼型雜交稻三系配套成功。他選育的“南優2號”,成為我國第一個大面積生產上應用的強優勢組合。
1976年,全國籼型雜交稻種植面積超過200萬畝,普遍增產兩三成。
歷經15年,源起於袁隆平的一個探索,在不懈努力接連闖過三系配套關、優勢組合關和制種關后,使中國成為世界上第一個生產上成功利用水稻雜種優勢的國家。在三系雜交稻攻關最緊張時,連續七個春節他都是在海南的試驗田裡度過的。
1981年,國家授予全國籼型雜交水稻科研協作組袁隆平等人特等發明獎,時任國務院副總理方毅為袁隆平頒獎。
領銜攻關兩系法雜交水稻,試驗田裡苦求索,開創育種新紀元
時隔33年后的2014年,北京人民大會堂,雜交水稻研究又登上了國家科技獎勵大會最高獎的領獎台。由袁隆平院士領銜攻關的“兩系法雜交水稻技術研究與應用”項目,獲得了科技進步獎特等獎。
從三系法到兩系法,僅一字之別,卻帶來了雜交水稻技術的偉大飛躍,確保了我國雜交水稻技術的世界領先地位,並推動了世界雜交水稻的快速發展,是對遺傳育種學科的巨大貢獻。背后,是全國10多家科研單位、幾十位科研人員歷經20余年不懈探索的汗水和心血。啃下這塊硬骨頭的領頭人,就是袁隆平。
三系法是雜交水稻最初培育成功時採用的方法,也是最經典的方法。但是,三系法也是一個復雜的方法,很難協調高產與優質、早熟與高產等問題,雜種優勢利用長期徘徊不前,走到了瓶頸之地。
一個叫光敏不育系的發現,讓兩系法雜交水稻育種頓時海闊天空。它像兩棲動物一樣功能強大,隻不過根據日照條件來決定當下到底表現不育還是可育。而且,理論上現有水稻品種中95%都可以轉育成不育系或用作恢復系,選到優良組合的幾率大大提高。
1986年,袁隆平發表了又一篇著名的論文《雜交水稻育種的戰略設想》。他將雜交稻的育種從選育方法上分為三系法、兩系法和一系法3個發展階段,即育種程序朝著由繁至簡且效率越來越高的方向發展,優勢利用朝著越來越強的方向發展。
豈料,1989年7月,一次異常低溫天氣導致已經過鑒定的“光敏不育系”變成了可育,出現了“打擺子”現象,制出的還是常規種子,給了育種專家們當頭一棒。質疑聲四起,很多學者甚至放棄對兩系法的研究。
在這緊要關頭,袁隆平及時提出了選育實用光溫敏不育系的新思路,明確指出不育起點溫度低是實用光溫敏不育系的關鍵指標。
隨后,該研究得到總理基金立項和“863”計劃的大力支持,組織全國性協作攻關,解決了系列技術難題,逐漸掀起兩系法研究的新高潮。
1995年,中國獨創的兩系法雜交水稻取得成功,普遍比同熟期的三系雜交稻每畝增產5%—10%。次年,中國超級稻育種計劃由農業部正式立項,擔任主帥的袁隆平提出以“形態改良與雜種優勢利用相結合”的水稻超高產育種理論和技術路線。
20多年來,從突破700公斤、800公斤、900公斤、1000公斤,直到1152.3公斤,從湖南到雲南的百畝示范田裡,雜交水稻大面積畝產的世界紀錄先后誕生。這些水稻品種中的佼佼者,都有一個共同的身份——兩系法雜交水稻。
第三代雜交水稻種到了家門前,孕育增產新希望
“高產更高產是永恆的追求”,這句話,袁隆平說了幾十年,一遍又一遍。
從三系法到兩系法,雜交水稻產量連上台階,但也進入了緩慢增長期。八旬過后的袁隆平,又帶領團隊瞄准了第三代雜交水稻。經過多年奮斗初戰告捷,研究還摘得了湖南省技術發明一等獎。
兼具三系法和兩系法優點的第三代雜交水稻另辟蹊徑,通過遺傳工程不育系研究,為水稻大幅度增產提供了巨大潛力空間。前幾年起,老人家門前那塊試驗田就種了部分第三代雜交水稻,他在家裡就可以看著新寶貝了。
得知有一塊試驗田裡種的第三代雜交水稻長勢很好,袁隆平親自叫了10來個人,和他一起去測產。結果畝產有1300多公斤,老人高興得直說“驚人”。
耐鹽鹼水稻也是袁隆平近年來為之奮斗的新目標。他認為,如果能拿出1億畝鹽鹼地開發,每畝按300公斤產量計算,就能增加300億公斤糧食,可多養活七八千萬人口。為了實現這個想法,袁隆平提出了利用水稻雜種優勢,提高耐鹽鹼水稻產量的技術路線。
“全體員工,人人須知,我中心有三大主要任務。”前年夏天,在袁隆平工作生活了30多年的湖南雜交水稻研究中心大院裡,挂出了一則老人親筆簽名的《科研任務告示》,提出了“三大目標”。
其一,沖刺“禾下乘涼夢”,繼續鞏固每公頃18噸產量的目標;其二,選育耐鹽鹼水稻,瞄准每公頃產量4.5噸的目標;其三,發展第三代雜交水稻。
幾大攻關一直在進行。2021年的夏天,稻田又長新綠,您卻已遠行。無盡的懷念浸濕了這張告示……
把論文寫在祖國的大地上,越來越多的雜交水稻學人將銘記您的教誨,像您一樣,為祖國的繁榮富庶,為全人類的福祉奮力拼搏,鞠躬盡瘁!(記者 胡宇芬)