作者:俞慧友 来源:科技日报 发布时间:2021/6/10 9:09:42
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超级杂交水稻:跨越育种“禁区”,让中国碗盛满中国粮

 

中稻亩产900公斤、1000公斤、1100公斤,双季稻亩产1500公斤……在以中国工程院院士袁隆平为首的科研人员不懈努力下,我国超级杂交水稻亩产产量,不断跟自己的成绩“PK”,一次次刷新着自己创下的世界纪录,保障着国家粮食安全和百姓能吃饱饭的“安全感”。

2000年,2004年,2011年,2014年。

700公斤,800公斤,900公斤,1000公斤。

两组对应数字,一个攻关目标。

1996年,我国启动“中国超级稻育种项目”。最初,计划分两期,到2000年、2005年,分别育成亩产可达700公斤和800公斤的水稻品种。

可“计划”没能赶上“变化”。超级杂交水稻的“故事”开了个头,就没有结束。

中稻亩产900公斤、1000公斤、1100公斤,双季稻亩产1500公斤……在以中国工程院院士袁隆平为首的科研人员不懈努力下,我国超级杂交水稻亩产产量,不断跟自己的成绩“PK”,一次次刷新着自己创下的世界纪录,保障着国家粮食安全和百姓能吃饱饭的“安全感”。

今天的中国,真正意义上叫人刻骨铭心的“饿肚子”感受,已成为了不再可能的“体验”。岁月静好的生活中,人们知否,中国科学家在人类反饥饿史上奋斗的历程?

这篇论文半个多世纪后仍光彩熠熠

“一株小小的水稻,解决了全中国乃至世界人民的吃饭问题。开启我国水稻育种杂种优势利用序幕的,则是袁隆平先生1966年发表的一篇标志性论文。”《科学通报》编审彭斌曾如此评价。

1966年2月28日,袁隆平一篇名为《水稻的雄性不孕性》的论文,发表在了《科学通报》中文版第17卷第4期。4月15日,经《科学通报》编辑部摘译的英文版,发表在其外文版第17卷第7期。

谁也不曾想,这样一篇挑战经典理论、“惊世骇俗”的论文,竟然直到今天,都被科研应用证实着它的正确性。

这是一次对水稻育种“禁区”跨越的“预测”。有了它,才有了后来我国杂交水稻育种与产业的迅猛发展,为我国乃至世界粮食安全作出了巨大贡献。

“水稻具有杂种优势”“要利用水稻杂种优势,首推利用水稻的雄性不孕性”“通过进一步选育,有望找到雄性不育系、保持系和恢复系,实现三系配套,使利用杂交水稻第一代优势成为可能,并将给水稻带来大幅增产”,《水稻的雄性不孕性》一文中如此开宗明义。

结论的背后,是袁隆平及若干水稻科研工作者的“初体验”。

“做系统选育,要选大穗子。每年水稻抽穗到成熟期间,我都去田里选种。”袁隆平曾这么回忆。1961年7月的一天,他发现了一株颗粒饱满、有10多个8寸长稻穗、长势犹如“瀑布”的稻株。因为它的“鹤立鸡群”,袁隆平自认找到了“良种”。小心翼翼地做标记、培育,他期待着自己的“宝贝疙瘩”,来年奉上亩产试验的大增收。

怎知第二年,他满心期盼的“良种”,抽穗却参差不齐。

沮丧的袁隆平,独自坐在田埂上,望着稻株发呆。期间,竟突然来了灵感:自花授粉的水稻,出现了杂种后代才有的“分离”现象,是否说明自花授粉作物可能也有杂种优势?

想到这里,他赶紧记载和反复统计稻穗参差不齐的分离比例。3∶1!完全符合孟德尔分离规律!袁隆平很兴奋:他选到的“鹤立鸡群”植株,确为天然杂交稻!水稻也确实存在杂种优势!

杂种优势,本是生物界普遍存在的现象。但根据遗传学经典理论及当时国际上的普遍观点,水稻作为花器很小的自花授粉作物,并无杂种优势。

可即便自己的结论与当时的权威相悖,他依然坚持着自己的想法。他和其他科研人员一起,每天风吹日晒,在几千、几万株稻穗里“寻他千百度”。据记载,仅1964年、1965年,他们就检查了几十万株稻穗,并反复试验和积累,最终发表了世界杂交水稻历史上,截至目前也熠熠生辉的论文《水稻的雄性不孕性》。

“这篇论文,是杂交水稻研究领域的开创性工作,指明了杂交水稻育种发展的战略方向,对后来全国杂交水稻育种和发展的协作攻关,具有永恒的指导性。”中国水稻研究所所长程式华说。

1971年,我国科学家育成雄性不育系。1973年,我国科学家找到三系配套模式,成立了“全国杂交水稻研究协作组”。1976年,我国成功实现三系配套大规模制种。前后只有6年时间,这是让人惊讶的中国速度。

1981年6月6日,因为这一杰出贡献,新中国第一个特等发明奖授予了全国籼型杂交水稻科研协作组。

事实上,受论文启发,杂交水稻的研究也逐步在国外兴起。1977年,国际水稻研究所启动杂交水稻研究项目;上世纪90年代初,项目扩展到南亚、东南亚诸国;1991年,国际水稻所在菲律宾育成并释放了首个国外的商业化杂交水稻品种……

他们的科研也曾遭遇“灭顶之灾”

“别看今天中国超级杂交水稻技术引人瞩目,但攻关过程与其他科研一样,也免不了‘挨打’‘走错路’。”湖南杂交水稻研究中心原党委书记谢长江,曾对科技日报记者这样吐槽。

中国杂交水稻技术,在世界科技发展史上都是浓墨重彩的一笔。它也是保障国家粮食安全的“国宝”,解决十几亿人口吃饭问题的“重器”。但杂交水稻技术的攻关之路,也并非“顺风顺水”。比如,三系法育种之后的两系法攻关,就曾让两系杂交水稻技术研究差点被终止。

所谓两系法杂交水稻育种技术,是建立在一种光温敏雄性不育系基础上的育种技术。与之前的三系法杂交水稻育种技术相比,作为“母亲”的光温敏不育系,同时充当了不育系和保持系两种角色。换言之,杂交水稻育种从“一妻两夫”,发展成为了“一妻一夫”。

两系法的科研地位几何?2014年,北京人民大会堂,超级杂交水稻再一次获颁“2013年度国家科技进步特等奖”。获奖理由就是我国独创了“两系法杂交水稻技术”。这也是直到现在,我国超级杂交水稻育种的常用技术之一。

就是这项有如此地位的成果,但却在1989年“偶遇”盛夏低温时,遭遇严重挫折,因而差点被全盘否定。

研究之初,科研人员对这位“母亲”的育性转换习性并未完全了解。直到1989年,我国盛夏一场罕见低温的出现。

这场低温中,“母亲”表现得极为“心绪不宁”,在不育系和保持系角色间异常“切换”,最终导致当年全国两系法制种大面积失败。一时间,科研界普遍“唱衰”两系育种,研究甚至一度被国家和科研人员放弃。

袁隆平和科研人员咬牙顶着巨大压力,寻找原因,调整选育不育系技术策略,最终发现了导致雄性不育的“临界温度点”,解决了不育系繁殖过程中的临界温度“漂移”等问题。才有了后来,世界作物育种史上的这项育种技术的重大突破,也让我国杂交水稻研究水平继续领跑世界。

中国杂交水稻全球梦“步步惊心”

1979年,袁隆平应邀到菲律宾出席国际学术会议作大会报告,这是我国首次将杂交水稻研究成果向国际社会公开。此后,中国杂交水稻开始走向世界。

没有几个人知道,中国杂交水稻走向国际的幕后,是怎样的“步步惊心”。对此,袁隆平曾这样回忆:“在缅甸中央农业研究院的水稻实验室,我和我的学生在田里工作。因为缅甸人信佛不杀生,水田里到处都是眼镜蛇。有次,从抽屉里冷不丁窜出8条小眼镜蛇,至今我都心有余悸。在热带雨林里,我们还要与吸血的旱地蚂蟥作斗争……”

就是在这样的境况下,若干年前,尼日利亚的水稻生长黄金季,一群来自长沙的稻作专家,打“飞的”到当地,实施万亩杂交水稻的规模化种植。最初,在当地选一块能种上百亩稻田的“风水宝地”,都能让专家们前后忙碌一周多。现在的这里,已能种植出产量比当地品种翻倍的超2万公顷的杂交水稻……

今天,从美国大农场,到缅甸、菲律宾热带雨林;从印度高原,到非洲大草原……都有着中国杂交水稻的稻香。亚洲、非洲、“一带一路”沿线,杂交水稻已在40多个国家成功示范,并在10多个国家大面积推广。

如今,在每年的收获时节,水稻育种专家们可以“喜看稻菽千重浪”,而袁隆平“禾下乘凉”的梦想也成为了他们梦寐以求的追寻。

 
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