稻田追夢的科學巨擘——追憶“雜交水稻之父”袁隆平院士之一
水稻,養(yǎng)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(jīng)讓育種專家們利用雜種優(yōu)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(nóng)校里,青年教師袁隆平在水稻試驗田里偶然發(fā)現(xiàn)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,從廣西到云南……多少稻田里留下了他的腳印和牽掛。他的論文,寫在了祖國的大地上。
2020年秋天,衡南縣云集鎮(zhèn)30畝示范田里,第三代雜交晚稻測產(chǎn)。年已九旬的袁隆平,向水稻高產(chǎn)潛力發(fā)起了又一次沖鋒。
周年畝產(chǎn)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(jié)果超出預(yù)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(chǎn)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’?!?/p>
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,終于找到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(nóng)校的稻田里,袁隆平默默進行了一場試驗,證實了它是一株天然雜交稻。
水稻沒有雜種優(yōu)勢!傳統(tǒng)遺傳學理論早有定論??稍∑较嘈抛约旱难劬退伎迹?/p>
一個鄉(xiāng)村教師挑戰(zhàn)世界權(quán)威,多少人等著看笑話,他卻不在乎。這是對科學的誠實,更是對彼時深陷于饑荒的百姓的誠實。
袁隆平推斷,稻田里一定會有天然的母本存在。但是,茫茫稻海中,它們在哪里呢?
六七月,正是水稻揚花季節(jié)。袁隆平帶著放大鏡,頭頂烈日、赤腳踩在田里,一株株地尋覓。
就這樣,在1964年和1965年兩年里,他檢查了幾十萬株稻穗,終于找到了6株雄性不育株,也就是雜交水稻的母本。經(jīng)過人工授粉,結(jié)實數(shù)百粒,有的雜交組合表現(xiàn)有優(yōu)勢,這激發(fā)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里,袁隆平首次描述了水稻雄性不育株的“病態(tài)”特征,并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(yōu)勢的設(shè)想與思路。
事有湊巧,刊發(fā)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???。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(nóng)校誕生了。
轉(zhuǎn)眼到了1969年,研究卻陷入了停滯。在湖南、云南、海南、廣東等地的試驗田里,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(chǎn)是不靠譜的。
痛苦中,經(jīng)過分析思考,袁隆平發(fā)現(xiàn)試驗效果不佳的材料具有親緣關(guān)系近的特點,于是決定從親緣關(guān)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(fā)現(xiàn),雜交水稻研究柳暗花明。袁隆平把“野敗”無償?shù)胤纸o全國雜交水稻科研協(xié)作組單位后,大批農(nóng)業(yè)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(xié)作會議上,袁隆平代表湖南省協(xié)作組發(fā)言,正式宣布秈型雜交稻三系配套成功。他選育的“南優(yōu)2號”,成為我國第一個大面積生產(chǎn)上應(yīng)用的強優(yōu)勢組合。
1976年,全國秈型雜交稻種植面積超過200萬畝,普遍增產(chǎn)兩三成。
歷經(jīng)15年,源起于袁隆平的一個探索,在不懈努力接連闖過三系配套關(guān)、優(yōu)勢組合關(guān)和制種關(guān)后,使中國成為世界上第一個生產(chǎn)上成功利用水稻雜種優(yōu)勢的國家。在三系雜交稻攻關(guān)最緊張時,連續(xù)7個春節(jié)他都是在海南的試驗田里度過的。
1981年,國家授予全國秈型雜交水稻科研協(xié)作組袁隆平等人特等發(fā)明獎,時任國務(wù)院副總理方毅為袁隆平頒獎。
領(lǐng)銜攻關(guān)兩系法雜交水稻,試驗田里苦求索,開創(chuàng)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(lǐng)獎臺。由袁隆平院士領(lǐng)銜攻關(guān)的“兩系法雜交水稻技術(shù)研究與應(yīng)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(shù)的偉大飛躍,確保了我國雜交水稻技術(shù)的世界領(lǐng)先地位,并推動了世界雜交水稻的快速發(fā)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(jīng)20余年不懈探索的汗水和心血。啃下這塊硬骨頭的領(lǐng)頭人,就是袁隆平。
三系法是雜交水稻最初培育成功時采用的方法,也是最經(jīng)典的方法。但是,三系法也是一個復雜的方法,很難協(xié)調(diào)高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)、早熟與高產(chǎn)等問題,雜種優(yōu)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(fā)現(xiàn),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,只不過根據(jù)日照條件來決定當下到底表現(xiàn)不育還是可育。而且,理論上現(xiàn)有水稻品種中95%都可以轉(zhuǎn)育成不育系或用作恢復系,選到優(yōu)良組合的幾率大大提高。
1986年,袁隆平發(fā)表了又一篇著名的論文《雜交水稻育種的戰(zhàn)略設(shè)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(fā)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(fā)展,優(yōu)勢利用朝著越來越強的方向發(fā)展。
豈料,1989年7月,一次異常低溫天氣導致已經(jīng)過鑒定的“光敏不育系”變成了可育,出現(xiàn)了“打擺子”現(xiàn)象,制出的還是常規(guī)種子,給了育種專家們當頭一棒。質(zhì)疑聲四起,很多學者甚至放棄對兩系法的研究。
在這緊要關(guān)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(guān)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(xié)作攻關(guān),解決了系列技術(shù)難題,逐漸掀起兩系法研究的新高潮。
1995年,中國獨創(chuàng)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(chǎn)5%—10%。次年,中國超級稻育種計劃由農(nóng)業(yè)部正式立項,擔任主帥的袁隆平提出以“形態(tài)改良與雜種優(yōu)勢利用相結(jié)合”的水稻超高產(chǎn)育種理論和技術(shù)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,從湖南到云南的百畝示范田里,雜交水稻大面積畝產(chǎn)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(chǎn)新希望
“高產(chǎn)更高產(chǎn)是永恒的追求”,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(chǎn)量連上臺階,但也進入了緩慢增長期。八旬過后的袁隆平,又帶領(lǐng)團隊瞄準了第三代雜交水稻。經(jīng)過多年奮斗初戰(zhàn)告捷,研究還摘得了湖南省技術(shù)發(fā)明一等獎。
兼具三系法和兩系法優(yōu)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(chǎn)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,他在家里就可以看著新寶貝了。
得知有一塊試驗田里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(chǎn)。結(jié)果畝產(chǎn)有1300多公斤,老人高興得直說“驚人”。
耐鹽堿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1億畝鹽堿地開發(fā),每畝按300公斤產(chǎn)量計算,就能增加300億公斤糧食,可多養(yǎng)活七八千萬人口。為了實現(xiàn)這個想法,袁隆平提出了利用水稻雜種優(yōu)勢,提高耐鹽堿水稻產(chǎn)量的技術(shù)路線。
“全體員工,人人須知,我中心有三大主要任務(wù)?!鼻澳晗奶?,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里,掛出了一則老人親筆簽名的《科研任務(wù)告示》,提出了“三大目標”。
其一,沖刺“禾下乘涼夢”,繼續(xù)鞏固每公頃18噸產(chǎn)量的目標;其二,選育耐鹽堿水稻,瞄準每公頃產(chǎn)量4.5噸的目標;其三,發(fā)展第三代雜交水稻。
幾大攻關(guān)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!
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