超級(jí)雜交水稻: 跨越育種“禁區(qū)”,讓中國(guó)碗盛滿中國(guó)糧

  來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)俞慧友2021-06-12
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核心提示:中稻畝產(chǎn)900公斤、1000公斤、1100公斤,雙季稻畝產(chǎn)1500公斤……在以中國(guó)工程院院士袁隆平為首的科研人員不懈努力下,我國(guó)超級(jí)雜交水稻畝產(chǎn)產(chǎn)量,不斷跟自己的成績(jī)“PK”
         中稻畝產(chǎn)900公斤、1000公斤、1100公斤,雙季稻畝產(chǎn)1500公斤……在以中國(guó)工程院院士袁隆平為首的科研人員不懈努力下,我國(guó)超級(jí)雜交水稻畝產(chǎn)產(chǎn)量,不斷跟自己的成績(jī)“PK”,一次次刷新著自己創(chuàng)下的世界紀(jì)錄,保障著國(guó)家糧食安全和百姓能吃飽飯的“安全感”。

  2000年,2004年,2011年,2014年。

  700公斤,800公斤,900公斤,1000公斤。

  兩組對(duì)應(yīng)數(shù)字,一個(gè)攻關(guān)目標(biāo)。

  1996年,我國(guó)啟動(dòng)“中國(guó)超級(jí)稻育種項(xiàng)目”。最初,計(jì)劃分兩期,到2000年、2005年,分別育成畝產(chǎn)可達(dá)700公斤和800公斤的水稻品種。

  可“計(jì)劃”沒(méi)能趕上“變化”。超級(jí)雜交水稻的“故事”開(kāi)了個(gè)頭,就沒(méi)有結(jié)束。

  中稻畝產(chǎn)900公斤、1000公斤、1100公斤,雙季稻畝產(chǎn)1500公斤……在以中國(guó)工程院院士袁隆平為首的科研人員不懈努力下,我國(guó)超級(jí)雜交水稻畝產(chǎn)產(chǎn)量,不斷跟自己的成績(jī)“PK”,一次次刷新著自己創(chuàng)下的世界紀(jì)錄,保障著國(guó)家糧食安全和百姓能吃飽飯的“安全感”。

  今天的中國(guó),真正意義上叫人刻骨銘心的“餓肚子”感受,已成為了不再可能的“體驗(yàn)”。歲月靜好的生活中,人們知否,中國(guó)科學(xué)家在人類反饑餓史上奮斗的歷程?

  這篇論文半個(gè)多世紀(jì)后仍光彩熠熠

  “一株小小的水稻,解決了全中國(guó)乃至世界人民的吃飯問(wèn)題。開(kāi)啟我國(guó)水稻育種雜種優(yōu)勢(shì)利用序幕的,則是袁隆平先生1966年發(fā)表的一篇標(biāo)志性論文?!薄犊茖W(xué)通報(bào)》編審彭斌曾如此評(píng)價(jià)。

  1966年2月28日,袁隆平一篇名為《水稻的雄性不孕性》的論文,發(fā)表在了《科學(xué)通報(bào)》中文版第17卷第4期。4月15日,經(jīng)《科學(xué)通報(bào)》編輯部摘譯的英文版,發(fā)表在其外文版第17卷第7期。

  誰(shuí)也不曾想,這樣一篇挑戰(zhàn)經(jīng)典理論、“驚世駭俗”的論文,竟然直到今天,都被科研應(yīng)用證實(shí)著它的正確性。

  這是一次對(duì)水稻育種“禁區(qū)”跨越的“預(yù)測(cè)”。有了它,才有了后來(lái)我國(guó)雜交水稻育種與產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,為我國(guó)乃至世界糧食安全作出了巨大貢獻(xiàn)。

  “水稻具有雜種優(yōu)勢(shì)”“要利用水稻雜種優(yōu)勢(shì),首推利用水稻的雄性不孕性”“通過(guò)進(jìn)一步選育,有望找到雄性不育系、保持系和恢復(fù)系,實(shí)現(xiàn)三系配套,使利用雜交水稻第一代優(yōu)勢(shì)成為可能,并將給水稻帶來(lái)大幅增產(chǎn)”,《水稻的雄性不孕性》一文中如此開(kāi)宗明義。

  結(jié)論的背后,是袁隆平及若干水稻科研工作者的“初體驗(yàn)”。

  “做系統(tǒng)選育,要選大穗子。每年水稻抽穗到成熟期間,我都去田里選種?!痹∑皆@么回憶。1961年7月的一天,他發(fā)現(xiàn)了一株顆粒飽滿、有10多個(gè)8寸長(zhǎng)稻穗、長(zhǎng)勢(shì)猶如“瀑布”的稻株。因?yàn)樗摹苞Q立雞群”,袁隆平自認(rèn)找到了“良種”。小心翼翼地做標(biāo)記、培育,他期待著自己的“寶貝疙瘩”,來(lái)年奉上畝產(chǎn)試驗(yàn)的大增收。

  怎知第二年,他滿心期盼的“良種”,抽穗?yún)s參差不齊。

  沮喪的袁隆平,獨(dú)自坐在田埂上,望著稻株發(fā)呆。期間,竟突然來(lái)了靈感:自花授粉的水稻,出現(xiàn)了雜種后代才有的“分離”現(xiàn)象,是否說(shuō)明自花授粉作物可能也有雜種優(yōu)勢(shì)?

  想到這里,他趕緊記載和反復(fù)統(tǒng)計(jì)稻穗?yún)⒉畈积R的分離比例。3∶1!完全符合孟德?tīng)柗蛛x規(guī)律!袁隆平很興奮:他選到的“鶴立雞群”植株,確為天然雜交稻!水稻也確實(shí)存在雜種優(yōu)勢(shì)!

  雜種優(yōu)勢(shì),本是生物界普遍存在的現(xiàn)象。但根據(jù)遺傳學(xué)經(jīng)典理論及當(dāng)時(shí)國(guó)際上的普遍觀點(diǎn),水稻作為花器很小的自花授粉作物,并無(wú)雜種優(yōu)勢(shì)。

  可即便自己的結(jié)論與當(dāng)時(shí)的權(quán)威相悖,他依然堅(jiān)持著自己的想法。他和其他科研人員一起,每天風(fēng)吹日曬,在幾千、幾萬(wàn)株稻穗里“尋他千百度”。據(jù)記載,僅1964年、1965年,他們就檢查了幾十萬(wàn)株稻穗,并反復(fù)試驗(yàn)和積累,最終發(fā)表了世界雜交水稻歷史上,截至目前也熠熠生輝的論文《水稻的雄性不孕性》。

  “這篇論文,是雜交水稻研究領(lǐng)域的開(kāi)創(chuàng)性工作,指明了雜交水稻育種發(fā)展的戰(zhàn)略方向,對(duì)后來(lái)全國(guó)雜交水稻育種和發(fā)展的協(xié)作攻關(guān),具有永恒的指導(dǎo)性。”中國(guó)水稻研究所所長(zhǎng)程式華說(shuō)。

  1971年,我國(guó)科學(xué)家育成雄性不育系。1973年,我國(guó)科學(xué)家找到三系配套模式,成立了“全國(guó)雜交水稻研究協(xié)作組”。1976年,我國(guó)成功實(shí)現(xiàn)三系配套大規(guī)模制種。前后只有6年時(shí)間,這是讓人驚訝的中國(guó)速度。

  1981年6月6日,因?yàn)檫@一杰出貢獻(xiàn),新中國(guó)第一個(gè)特等發(fā)明獎(jiǎng)授予了全國(guó)秈型雜交水稻科研協(xié)作組。

  事實(shí)上,受論文啟發(fā),雜交水稻的研究也逐步在國(guó)外興起。1977年,國(guó)際水稻研究所啟動(dòng)雜交水稻研究項(xiàng)目;上世紀(jì)90年代初,項(xiàng)目擴(kuò)展到南亞、東南亞諸國(guó);1991年,國(guó)際水稻所在菲律賓育成并釋放了首個(gè)國(guó)外的商業(yè)化雜交水稻品種……

  他們的科研也曾遭遇“滅頂之災(zāi)”

  “別看今天中國(guó)超級(jí)雜交水稻技術(shù)引人矚目,但攻關(guān)過(guò)程與其他科研一樣,也免不了‘挨打’‘走錯(cuò)路’?!焙想s交水稻研究中心原黨委書記謝長(zhǎng)江,曾對(duì)科技日?qǐng)?bào)記者這樣吐槽。

  中國(guó)雜交水稻技術(shù),在世界科技發(fā)展史上都是濃墨重彩的一筆。它也是保障國(guó)家糧食安全的“國(guó)寶”,解決十幾億人口吃飯問(wèn)題的“重器”。但雜交水稻技術(shù)的攻關(guān)之路,也并非“順風(fēng)順?biāo)薄1热?,三系法育種之后的兩系法攻關(guān),就曾讓兩系雜交水稻技術(shù)研究差點(diǎn)被終止。

  所謂兩系法雜交水稻育種技術(shù),是建立在一種光溫敏雄性不育系基礎(chǔ)上的育種技術(shù)。與之前的三系法雜交水稻育種技術(shù)相比,作為“母親”的光溫敏不育系,同時(shí)充當(dāng)了不育系和保持系兩種角色。換言之,雜交水稻育種從“一妻兩夫”,發(fā)展成為了“一妻一夫”。

  兩系法的科研地位幾何?2014年,北京人民大會(huì)堂,超級(jí)雜交水稻再一次獲頒“2013年度國(guó)家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)”。獲獎(jiǎng)理由就是我國(guó)獨(dú)創(chuàng)了“兩系法雜交水稻技術(shù)”。這也是直到現(xiàn)在,我國(guó)超級(jí)雜交水稻育種的常用技術(shù)之一。

  就是這項(xiàng)有如此地位的成果,但卻在1989年“偶遇”盛夏低溫時(shí),遭遇嚴(yán)重挫折,因而差點(diǎn)被全盤否定。

  研究之初,科研人員對(duì)這位“母親”的育性轉(zhuǎn)換習(xí)性并未完全了解。直到1989年,我國(guó)盛夏一場(chǎng)罕見(jiàn)低溫的出現(xiàn)。

  這場(chǎng)低溫中,“母親”表現(xiàn)得極為“心緒不寧”,在不育系和保持系角色間異?!扒袚Q”,最終導(dǎo)致當(dāng)年全國(guó)兩系法制種大面積失敗。一時(shí)間,科研界普遍“唱衰”兩系育種,研究甚至一度被國(guó)家和科研人員放棄。

  袁隆平和科研人員咬牙頂著巨大壓力,尋找原因,調(diào)整選育不育系技術(shù)策略,最終發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)致雄性不育的“臨界溫度點(diǎn)”,解決了不育系繁殖過(guò)程中的臨界溫度“漂移”等問(wèn)題。才有了后來(lái),世界作物育種史上的這項(xiàng)育種技術(shù)的重大突破,也讓我國(guó)雜交水稻研究水平繼續(xù)領(lǐng)跑世界。

  中國(guó)雜交水稻全球夢(mèng)“步步驚心”

  1979年,袁隆平應(yīng)邀到菲律賓出席國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議作大會(huì)報(bào)告,這是我國(guó)首次將雜交水稻研究成果向國(guó)際社會(huì)公開(kāi)。此后,中國(guó)雜交水稻開(kāi)始走向世界。

  沒(méi)有幾個(gè)人知道,中國(guó)雜交水稻走向國(guó)際的幕后,是怎樣的“步步驚心”。對(duì)此,袁隆平曾這樣回憶:“在緬甸中央農(nóng)業(yè)研究院的水稻實(shí)驗(yàn)室,我和我的學(xué)生在田里工作。因?yàn)榫挼槿诵欧鸩粴⑸锢锏教幎际茄坨R蛇。有次,從抽屜里冷不丁竄出8條小眼鏡蛇,至今我都心有余悸。在熱帶雨林里,我們還要與吸血的旱地螞蟥作斗爭(zhēng)……”

  就是在這樣的境況下,若干年前,尼日利亞的水稻生長(zhǎng)黃金季,一群來(lái)自長(zhǎng)沙的稻作專家,打“飛的”到當(dāng)?shù)兀瑢?shí)施萬(wàn)畝雜交水稻的規(guī)?;N植。最初,在當(dāng)?shù)剡x一塊能種上百畝稻田的“風(fēng)水寶地”,都能讓專家們前后忙碌一周多?,F(xiàn)在的這里,已能種植出產(chǎn)量比當(dāng)?shù)仄贩N翻倍的超2萬(wàn)公頃的雜交水稻……

  今天,從美國(guó)大農(nóng)場(chǎng),到緬甸、菲律賓熱帶雨林;從印度高原,到非洲大草原……都有著中國(guó)雜交水稻的稻香。亞洲、非洲、“一帶一路”沿線,雜交水稻已在40多個(gè)國(guó)家成功示范,并在10多個(gè)國(guó)家大面積推廣。

  如今,在每年的收獲時(shí)節(jié),水稻育種專家們可以“喜看稻菽千重浪”,而袁隆平“禾下乘涼”的夢(mèng)想也成為了他們夢(mèng)寐以求的追尋。
                         編輯:紅研


超級(jí)雜交水稻: 跨越育種“禁區(qū)”,讓中國(guó)碗盛滿中國(guó)糧

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