■星河
1994年9月,时任美国世界观察研究所所长的莱斯特·布朗在《世界观察》杂志上发表了一篇长达141页的报告——《谁来养活中国》,副标题是“来自一个小行星的醒世报告”。这篇报告指出:中国在因人口增长而导致粮食需求急剧增长的同时,粮食生产却不能同步增加,而耕地又在逐年减少,因而中国将不可避免地面临“粮荒”。到2030年,假如人均粮食消费水平以400千克计,中国的粮食进口量将达到3.78亿吨,而那时整个世界的粮食出口总量也不过2亿多吨,所以——不仅中国养活不了自己,整个世界也养活不了中国。为此莱斯特·布朗不无忧虑地指出:“事实上没有一个国家,或者没有一组国家可增加其出口潜力去更多地填补中国潜在粮食短缺的一小部分……食品的短缺伴随着经济的不稳定,其对安全的威胁远比军事入侵大得多。”《纽约时报》则发表评论称:假如中国人不能养活自己,那么整个世界都将挨饿。
莱斯特·布朗的这一报告在全球范围引起了轩然大波。有些人支持这一观点,有些人则表示反对。然而在长达10年的时间里,这份报告所提出的问题却一直没能得到系统和全面的回答。
莱斯特·布朗没有想到的是,在2005年4月的“博鳌亚洲论坛”上,有一个中国人却系统而全面地回答了他的问题。
回答莱斯特·布朗问题的这个人比他大3岁。当1951年莱斯特·布朗走进拉特格斯新泽西州立大学开始学习农业科学的时候,这位中国农民的儿子刚从山东农学院毕业,比莱斯特·布朗早几年投身于农业科研领域,开始了他一生与农业和粮食相关的事业。
他的名字叫李振声……
远缘杂交与常规小麦杂交不同,一般有三大难题:杂交不亲和、杂种不育和后代疯狂分离。
首先是“杂交不亲和”。牧草与小麦的亲缘关系实在太远,杂交起来相当困难。开始的时候李振声选用了12种牧草,发现杂交后的结实情况大部分是0!只有三种勉强能够结实:一种是茸毛偃麦草;一种是天蓝偃麦草;还有一种,就是长穗偃麦草!其中以小麦与长穗偃麦草杂种的长势最好。
长穗偃麦草是一种很高的牧草,一般来说株高都会超过1.5米,有些甚至高达2米。它的穗长40厘米以上,有的可达到50厘米甚至60厘米,产草量很大,每亩可达4000到5000斤。长穗偃麦草的分蘖能力很强,单株分蘖可达到100多个,根系也十分发达。最重要的是它能抵抗条锈病、叶锈病、叶枯病等多种病害,具有很强的抗寒冷、抗干旱、抗高温和抗干热风的能力。
于是,从第二年开始,李振声与课题组同志集中力量选用了14种小麦品种与长穗偃麦草杂交,总计做了19328朵花的杂交,但平均结实率也只有5.12%。可见在远缘杂交的研究中,没有大量实验是不行的,随便做上三五朵根本不可能成功。
再有一个问题是“杂种不育”,杂交以后后代夭亡或不育。这就好比马和驴远缘杂交出了骡子,可骡子本身是无法生育后代的。骡子不能生骡子没关系,人类利用的是它的畜力,而小麦不结种子就没有任何利用价值了。李振声他们培育出来的第一代杂交小麦品种,绝大多数都是不育的,只有少数花朵雌蕊发育比较正常,于是他们又用小麦品种的花粉对杂种进行大量的回交,其中只有三种杂种的回交结实率较高,但也只有1.67%~6.18%。
而实验一旦进行下去,还有一个后代“疯狂分离”的问题,杂种畸形多,不稳定。李振声选中9种不同形态的小麦——比如有的穗子比较密,有的穗子比较稀,有的有芒,有的无芒,有的有分枝,有的形似蚂蚱,等等——分别做母本与长穗偃麦草进行杂交,第一代后代长出来基本上就是草的样子,一点小麦的影子都看不见。这是因为草的遗传能力实在太强了,把小麦的很多特性都给掩盖了,甚至把有些特性给吞没了!
所以一次杂交不行,第二次要再用小麦对这个杂种再杂交一次,这被称为回交;还不行,就再做第三次杂交,后代中才能分离出像小麦的类型。小麦之间的杂交一次就行了,而现在至少要三次,时间长了很多。尤其麻烦的是,远缘杂交需要一个复杂的筛选过程,这是一个相当漫长的等待和观察过程——每年里只能进行一次。有时一个杂种看着很好,而下一代却面目全非,让人感到非常困惑。
没有毅力,做任何事情都不可能成功。李振声在谈到这段经历时,总喜欢引述顾炎武的一句名言:“以兴趣始,以毅力终。”在中央电视台《大家》栏目的访谈中,他发自肺腑地说道:“一个人应该有社会责任感,不能半途而废。国家给你投了那么多的资金,你怎么能够遇到困难就拍拍屁股走人呢,这样对不起国家。”
……
1964年,在李振声的小麦远缘杂交进行到第8个年头时,一场特殊的天气现象使研究前景突然明朗起来。
那一年遇到了一个非常特殊的气候现象,就是在小麦成熟之前,差不多有连续40天的阴雨,下下停停,连绵不断。到了6月14日这一天——40多年后,李振声依然清晰地记得这个日子——天气突然暴晴,阳光极强,温度陡升,一天之间几乎所有的小麦都青干了。
所谓“青干”,就是叶子还绿着就变干了。在此之前,李振声已经培育出许多小麦杂种后代,单是试验田里就有1000多份材料,绝大部分都青干了。李振声还记得,当时陕西在生产上用的是“6028”小麦,也同样青干了。
可就在这时,李振声却发现在田的一个材料没有青干,叶片还是金黄色,种子饱满,非常正常,表明它既抗旱又抗高温,而且抗病害。此外没有青干的,就是长穗偃麦草。
——这个材料被称为“小偃55~6”,它就是后来推广面积最大的“小偃6号”的祖父。
“科研工作中就是偶然中有必然,就看你能不能抓住这个机遇。”李振声谈到这次“偶然”和“机遇”时如是说。其时,李振声每天都在地里查看,所以才有可能敏锐地发现到如此细微的细节。在那段时间里,李振声完全可以完全不看记录本,就能说清哪个材料在田里哪个地方。
“小偃55~6”只是一个初步成功,真正的成功却用了20多年的时间。20年是漫长的,但从另外一个角度来说,李振声和他的同事用20多年的时间,让小麦走过了自然界原本用几千年才有可能走完的道路。
李璋还记得李振声选育“小偃6号”第一个单株时的情景。那是20世纪70年代末的一天,其时正值小麦成熟季节,中午李振声看李璋还没睡着,就叫他和自己一起去地头转转。在转到杂交选种的“小偃7014”经红宝石激光处理的育种田时,李振声发现一株小麦表现不错,就让李璋把这株小麦拔回去重点烤种。经过几年的观察和试种,终于培育出了新品种。而当年那株小麦,就是后来获得国家技术发明一等奖、开创了小麦远缘杂交新领域并种遍我国黄淮麦区的小麦良种“小偃6号”的原始第一株。
“小偃6号”之所以被称为“小偃6号”,还有一段来历。李振声选育的小偃麦从4号开始,先后选育出4号、5号和6号。而早在他刚从北京到杨凌时,还曾育出过“小偃2号”。当“小偃7014(6号组合)”出来后,为了便于农民记忆,李振声特将它命名为“小偃6号”。不过他告诉课题组说:谁要是能选育出单产超过千斤的品种,就命名为“小偃1号”!
1979年,李振声耗费23年时间的小麦远缘杂交育种研究终于取得了重大成功。杂交选育出的“小偃4号”、“小偃5号”和“小偃6号”小麦新品种都先后通过了陕西省品种审定委员会审定。其中“小偃6号”最为突出,还能耐强光和干热风,被陕西省作为骨干小麦品种连续种植16年以上,在全国的推广种植面积达1.5亿亩,累计增产小麦80亿斤,成为我国推广时间最长的自育小麦品种。小麦远缘杂交项目1978年获得全国科学大会奖,而“小偃6号”小麦新品种则在1985年获得了国家技术发明一等奖。
“其他品种没有把它换下来,是因为它站得住脚。”李振声解释说,“它能同时抗8个不同的条锈病生理小种,小麦的病菌不容易把它感染。”
李振声为此作了很多细胞学和遗传学方面的研究,最终得到了4种稳定的小偃麦杂种新类型:八倍体、附加系、代换系、易位系。
此外“小偃6号”还被选为我国小麦育种的骨干亲本之一,是我国北方麦区的两个主要优质源之一,目前其衍生品种已达53个,累计推广面积3亿亩以上,增产小麦超过150亿斤,创造了巨大的经济效益和社会效益。而由小偃麦衍生出的品种“高原333”至今仍保持着单产最高的世界纪录。
事实上就小麦产量而言,我国与国外相比并不逊色。目前我国的小麦单产与欧洲不相上下,但美国、加拿大、澳大利亚等国的单产却不及中国。不过这些国家比较注重小麦品质:比如为了做面包,就专门培育高分子麦谷蛋白亚基含量高和烘烤品质好的小麦;而为了做饼干,就专门培育蛋白质含量特别低的小麦,因为蛋白质含量高的面粉做出的饼干咬不动。此前中国比较注重产量,因为我们的首要任务是填饱肚子,在品质研究方面稍弱,不过我们的小麦面粉在做馒头和面条方面的品质却比国外要好。
除了单产,还有一个“收获指数”的指标。李振声介绍说,解放前收割小麦时,有一种说法是“一麦二草”——收一份小麦,必有两份草,也就是说在脱粒之后,种子的重量与麦秸等其余部分的重量之比是1∶2,收获指数很低。而随着品种改良,收获指数则在逐步提高。“小偃6号”研制成功后,李振声曾亲自作了测算,发现它已达到了“一麦一草”的水平。而在李振声新育成的小麦品种中,有的已接近“二麦一草”。
《科学时报》 (2009-12-11 B2 科苑走笔)