杂交水稻之父袁隆平
1960年7月,他在早稻常规品种试验田里,发现了一株与众不同的水稻植株。第二年春天,他把这株变异株的种子播到试验田里,结果证明了上年发现的那个“鹤立鸡群”的稻株,是地地道道的“天然杂交稻”。他想:既然自然界客观存在着“天然杂交稻”,只要我们能探索其中的规律与奥秘,就一定可以按照我们的要求,培育出人工杂交稻来,从而利用其杂交优势,提高水稻的产量。这样,袁隆平从实践及推理中突破了水稻为自花传粉植物而无杂种优势的传统观念的束缚。于是,袁隆平立即把精力转到培育人工杂交水稻这一崭新课题上来。 在1964年到1965年两年的水稻开花季节里,他和助手们每天头顶烈日,脚踩烂泥,低头弯腰,终于在稻田里找到了6株天然雄性不育的植株。经过两个春秋的观察试验,对水稻雄性不育材料有了较丰富的认识,他根据所积累的科学数据,撰写成了论文《水稻的雄性不孕性》,发表在《科学通报》上。这是国内第一次论述水稻雄性不育性的论文,不仅详尽叙述水稻雄性不育株的特点,并就当时发现的材料区分为无花粉、花粉败育和部分雄性不育三种类型。从1964年发现“天然雄性不育株”算起,袁隆平和助手们整整花了6年时间,先后用1000多个品种,做了3000多个杂交组合,仍然没有培育出不育株率和不育度都达到100%的不育系来。袁隆平总结了6年来的经验教训,并根据自己观察到的不育现象,认识到必须跳出栽培稻的小圈子,重新选用亲本材料,提出利用“远缘的野生稻与栽培稻杂交”的新设想。在这一思想指导下,袁隆平带领助手李必湖于1970年11月23日在海南岛的普通野生稻群落中,发现一株雄花败育株,并用广场矮、京引66等品种测交,发现其对野败不育株有保持能力,这就为培育水稻不育系和随后的“三系”配套打开了突破口,给杂交稻研究带来了新的转机。 是将“野败”这一珍贵材料封闭起来,自己关起门来研究,还是发动更多的科技人员协作攻关呢?在这个重大的原则问题上,袁隆平毫不含糊、毫无保留地及时向全国育种专家和技术人员通报了他们的最新发现,并慷慨地把历尽艰辛才发现的“野败”奉献出来,分送给有关单位进行研究,协作攻克“三系”配套关。 1972年,农业部把杂交稻列为全国重点科研项目,组成了全国范围的攻关协作网。1973年,广大科技人员在突破“不育系”和“保持系”的基础上,选用1000多个品种进行测交筛选,找到了1000多个具有恢复能力的品种。张先程、袁隆平等率先找到了一批以IR24为代表的优势强、花粉量大、恢复度在90%以上的“恢复系”。
上世纪20年代,美国人发现了水稻雄性不育的现象,这就给了水稻育种家们一个新的思路,原来水稻有天然雄性败育的,都不用人工去雄了,直接将优秀的父本花粉撒到这种雄性败育的母本花粉上不就行了吗。可是啊,想法和最终实现往往隔着太平洋,这里面有太多太多问题需要解决了。
首先是水稻不育的植株从哪里来,它可不是随随便便你在路边就能薅一棵的,它的存在其实是一种基因突变导致的缺陷,你想想,它自个雄性都无法生育了,又是自花授粉的,没有人为给它散花粉,它怎么结实,不能结实就没有后代,会自动被自然淘汰的。这就好比是武林中百年难得一遇的奇才啊。
其次哪怕你找到了一株雄性不育的水稻,这可是大宝贝啊,你得先看看它到底是上面所有的花全部雄蕊败育啊,还是只有几朵花是这种情况,我们需要的肯定是全部花都败育的,但是老天哪能给你那么好的运气,你得经过一番努力,才能使它上面的花100%雄蕊败育。
好了,我们现在有了一株完美的雄性不育的水稻,你得找优秀的父本给它授粉吧,不同的父本授粉产生的杂种一代的性状、产量肯定是不一样的,我们要挑选出符合我们预期的父本,这就需要一年又一年的时间了,这个被千挑万选出来的父本,就是我们常说的恢复雄性不育育性的恢复系。
现在恢复系也选好了,接下来面临的是什么问题呢?你有没有想过,我们种水稻又不是只种一季,这批产量高的水稻收获了,明年拿恢复系给谁授粉?所以我们还需要培育一批水稻,这种水稻给雄性不育系水稻授粉,收获的杂种种到田里也是雄性败育的,也就是说,可以保持雄性不育系的不育的特点,我们把这批水稻叫做保持系。
可以说,保持系的选育是完成水稻三系(保持系、恢复系和不育系)配套中最难也是最关键的一环了,因为它得保证下一代的雄性不育程度非常高,几乎将近99%才能保证我们培育杂种一代纯度高。
以上水稻育种历程就是我们说的“三系法”的水稻杂交技术,光是这些理论的梳理就让人够头疼的了,更别说我们的水稻科研工作者在当时国内外水稻育种一片空白的景况下摸着石头过河,不知走了多少冤枉路,也不知经历了多少失败,在我们看起来好像很简单直白,其实他们都不知道试错多少回,才能把这些东西交到我们手上。
说完了这些理论,那我们杂交水稻研究的真实历程是怎样的呢?
上面已经说到19世纪20年代美国人发现水稻雄性不育现象。
1963年美国人Henry Beachell实现首次成功的水稻杂交,他的工作是在印度尼西亚完成的,使得印度尼西亚的水稻产量十年(1972-1982)翻了一番。
1968年日本科学家新城长友找到野生不育株,首次实现基于“三系法”的水稻杂交技术,但是他的方案存在着巨大的缺陷,无法实现杂交水稻的产业化发展。
虽然经过前人不懈的努力,但是他们都没能实现水稻真正的产业化,而这项伟大的工作,是由我们国家的许多水稻育种工作者完成的,其中包括早期开拓者管相恒、赵连芳、黄耀祥、李贞生等伟大的水稻科研工作者,还有产业化功臣李必湖、石明松、罗孝和以及我们众所周知的袁隆平老先生。
1970年11月,袁隆平的主要助手之一的李必湖在三亚偶然发现一株野生稻雄性不育株,大家可以想象一下他们当时得多么激动。其实更让我感动的是他把这宝贵的野生不育株材料分送给13个省市的科研人员进行研究,全国进行攻关,在我们现在看来是不可思议的,因为这么宝贵的材料,自己偷偷研究成功,再全面推广,得到的财富和地位是无法想象的。但是他们却没有那么做,而是好东西大家一起分享,因此我们才能集全国的财力和智慧,迅速完成水稻的三系配套。
1973年,我国成为了世界上第一个在水稻生产上利用杂种优势的国家,籼型杂交水稻可以稳定增产30%,一举解决了我们国家粮食不够的问题。
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