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超级杂交稻: 书写人类反饥饿史上光辉篇章

来源:科技日报2019-09-09 09:10

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  本报记者 俞慧友

  科技创新70年·历程

  “别看今天中国超级杂交稻技术引人瞩目,但攻关过程与其他科研一样,也免不了‘挨打’‘走错路’。”近日,与湖南杂交水稻研究中心原党委书记谢长江的面对面交流中,他这般向科技日报记者“友情提示”。

  在世界科技发展史上,中国有一项技术备受关注,即超级杂交稻技术。它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”。正因如此,超级杂交稻技术一直“尽显风流”,广受赞誉。不过,正如谢长江所说,我们要看到的不只是“风光”,还有背后的“苦头”。

  敢破敢立:跨越理论禁区书写旷世论文

  1956年,响应国家号召,时任湖南怀化安江农校教师的袁隆平,开始了科研生涯。

  无奈科研“水深”,刚“下水”的他,被当时苏联生物学家“无性杂交”学说误导,走了几年弯路。直到1960年,才转而以孟德尔、摩尔根遗传学理论为依据,并选定杂交水稻研究方向。

  “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“鹤立鸡群”,袁隆平自认找到了“良种”,小心翼翼地做标记、培育,期待来年亩产试验的大增收。

  怎知第二年,他满心期盼的“良种”,抽穗却参差不齐。

  “我很灰心,坐在田埂上,呆望着稻株百思不得其解。”袁隆平说。

  “发呆”中,他突然来了灵感: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也有杂种优势?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!袁隆平兴奋极了:他选到的“鹤立鸡群”植株,确为天然杂交稻!水稻也确实可能存在杂种优势!

  尽管当时学术界普遍否认水稻杂种优势的存在,但袁隆平还是坚信“眼见为实”。

  “实事求是,是做学问的态度。”袁隆平说。为此,他带着夫人、学生,一起寻找他“预测”的水稻雄性不育株。吃完早饭就下田,带两个馒头当午餐,忙到下午4点回家,是他们的日常生活。

  “在田里,人身体上半截被太阳晒,很热。腿却在田里冷水中泡着,很凉(当时没有水田鞋)。每天都要在几千、几万株稻穗里寻找,真的就是大海捞针。”袁隆平描述。仅1964年、1965年,他们就检查了几十万株稻穗,反复试验和积累,最终奠定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》。

  1967年,我国成立“水稻雄性不育科研小组”。其中,一项重要工作是培育雄性不育系材料。“到1969年,我们用3种栽培稻雄性不育株,先后与近千个品种和材料做了3000多个杂交组合试验,选育雄性不育材料,但仍没育出理想的不育系。”袁隆平说。此后的1970年,湖南省组织“水稻不育研究协作组”继续攻关,并扩大形成全国范围的大协作攻关。最终,杂交水稻三系法获得成功。

  1981年6月6日,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。

  不离不弃:独创“两系法”险遭“灭顶之灾”

  2014年,北京人民大会堂,超级杂交稻又一次获颁“2013年度国家科技进步特等奖”。这一次,是因为中国独创的“两系法”。

  “两系法杂交水稻技术在1989年盛夏低温情况下,遭遇严重挫折,险些被全盘否定。”袁隆平对自己科研生涯中的“科研技术生死保卫战”,历历在目。

  所谓两系法杂交稻,是建立在一种光温敏雄性不育系基础上的育种技术。与三系法相比,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”。

  不过这项研究之初,研究人员对这位“母亲”的育性转换习性还没有完全掌握,直到1989年,我国盛夏一场罕见低温的出现,使研究人员对这位“母亲”的育性转换有了更深刻的认识。这场低温中,“母亲”开始“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。

  就在大多数人要放弃这项“不靠谱”的研究之时,袁隆平和协作组重要成员顶着巨大的压力,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。才使得两系法育种,成为了世界作物育种史上的重大突破,也让我国杂交水稻研究水平继续在世界领跑。

  生死搏斗:中国杂交稻技术走向世界

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

  “在缅甸中央农业研究院的水稻实验室,我和学生在田里工作。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蝗作斗争……”袁隆平说。

  多数人不知道,中国杂交水稻走向国际的“幕后花絮”,是如此的惊心动魄。但中国科学家前赴后继,未曾停息。

  杨耀松,“中国杂交水稻覆盖全球梦”的实践者和见证者之一。

  2007年3月,作为专家组成员赶往马达加斯加的他,登机前突发剧烈腹痛。登机还是改签?他很快做出了选择:登机。最终,痛得只能平躺在座位边地板上的他,“躺”到了马达加斯加。

  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。

  “喜看稻菽千重浪”,中国科学家在人类反饥饿史上书写了光辉的一页。

  (湖南杂交水稻研究中心辛业芸研究员对稿件有重要贡献)

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