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您所在的位置:网站首页 袁隆平研究的杂交水稻对我国甚至全世界有什么影响 观往知来

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2023-09-23 11:30| 来源: 网络整理| 查看: 265

上个世纪60年代,他有两个梦想:“水稻比人高,禾下可乘凉”和“杂交水稻覆盖全球”,这两个梦想其实就是想解决当时中国人饿肚子的问题。本文创作于上个世纪八十年代,说的就是袁隆平自六十年代开始实现梦想的过程。文章详细记述了袁隆平早期研究的发端与经历,对于杂交水稻三系配套等原理做了详细阐释,亦让读者对于当时中国所处时代背景有所认知,读来对那一辈科学家精神与信念更多一层理解与敬仰。60年后,90岁的袁隆平本该安享晚年,但他却许下了生平的第三个梦想:“攻克中国的盐碱地,彻底解决中国在粮食上的后顾之忧”。从上个世纪六十年代开始,直至今天离去,这位老人一生不断创下一个又一个产量纪录,都似在不断实现一个又一个梦想,所有的梦想无外乎就是一件事——让国人吃得饱、吃得好。每个人的梦想,方筑成国家的梦想;我们每个人是什么样的人,我们的国家便成为什么样的国家。

袁隆平先生其人其行以及为国家为世界做出的贡献,世人必将铭记。

图片版权:北京自然博物馆

杂交水稻之父

——特等发明奖代表袁隆平

谭毅挺

近年来,正当世界水稻产量处于徘徊的情况下,以袁隆平为首的我国一批科学家,敢于向传统理论挑战,敢于面对艰难险阻,终于用汗水和智慧浇灌出“绿色王国中的瑰宝”杂交水稻。据统计,1975年至1982年,全国累计种植这种水稻四亿多亩,增产粮食四百多亿斤。这个重大突破,同时受到国际农业科学界的瞩目,有些外国农学家称袁隆平为“中国杂交水稻之父”。1981年6月6日下午,国家科委、农委在北京隆重举行了籼型杂交水稻特等发明奖授奖大会,袁隆平作为受奖代表,从国家领导人的手里接过来奖状、奖章和奖金,接受了建国以来我国科学发明的最高柴誉和奖赏。

袁隆平是湖南农科院的研究员,今年53岁。让我们循着他所走过的科学道路,来回忆一下我国杂交水稻的历史吧!

经历了一段蒙昧的时期

袁隆平是新中国培养出来的第一代大学生。他残加过土改,长期担任湖南安江农校的教员,经常和农民耕耘收割,切身体会到“谁知盘中餐,粒粒皆辛苦”。因此很早以来,他就立下了志愿:“提高农业生产力,是农业科技人员的天职。为了分担农民的艰辛,我应该培育出水稻高产的新品种。”

袁隆平年轻时期 图片:视频截图

但科学的道路是曲折的。开始的时候,用他自己的话说:“经历了一段蒙味的时期”。当时,苏联李森科的学说在我国盛行,袁隆平正是在这种学说的影响下,科研课题始终没有偏离无性杂交、嫁接教养、环境影响的轨道。可是干了较长时间,不仅一无所获,反而从实践中感到李森科“春小麦变冬小麦、冬小麦变春小麦”缺乏科学依据。1960年,袁隆平从《参考消息》上看到一条新闻:英美遗传学家根据盂德尔一摩尔根学说,已研究出遗传物质的分子结构模型,使遗传学进入分子水平,获得了诺贝尔奖。这条消息对他震动很大,使他很快把注意力集中到遗传学上。不久,他从一些学报上了解到遗传学不仅在理论上取得重大突破,在生产上也取得了明显的效果,例如成功地培育出杂交玉米、无籽西瓜等等。而李森科这几年发表的论文,还是连篇累牍的春小麦冬小麦,没有新鲜货色。袁隆平猛醒了,从此开始把孟德尔一摩尔根的遗传学作为自己研究工作的理论基础。

一蔸天然杂交水稻的启示

袁隆平在授课(1960年代) 图片来源:https://www.sohu.com/a/467901656_100194580

这年, 袁隆平开始根据遗传学说搞纯系选育水稻良种的试验。水稻品种在大田生产中经常出现差异的现象,有的早熟,有的迟熟,有的穗大,有的穗小。纯系选育就是从中选出优良的单株,第二年重播,在同样条件下与其它优良品种对比,从中期待着理想的品种;经过几个世代的繁育,选出可供生产的良种。解放前后大多数水稻良种,例如胜利籼、万利籼等,都是用这种方法选育出来的。一些水稻专家也就是靠这种方法选育出优良品种而出名的。袁隆平开始对这种方法寄予很大希望。有一天,他在一块早稻田中发现一蔸“鹤立鸡群”的稻子,足有十多个穗,每穗都有一百六、七十粒饱满的谷粒。袁隆平如获至宝,等这蔸稻成熟后,适时收回。第二年再播种到实验田里。满以为这些种子会成为“有希望的一代”。但事与愿违,这些种子表现得并不好,分离很严重,早的早,迟的迟,高的高,矮的矮。怎么会出现这种现象呢?袁隆平醒悟过来:那蔸禾是天然的杂交稻:如果是纯种,第二代绝不会分离得这么严重。他从这里得到启发:既然杂交的品种长势这么好,那么,要培养出新的高产水稻良种,搞杂交优势的道路是十分广阔的。

敢于向传统观念挑战

在遗传学的一些传统观念中,自花传粉作物是没有杂交优势的。美国著名的遗传学家辛诺特和邓恩在三十年代提写的《遗传学原理》一 书中,明确地强调了这一点。这本书在五、六十年代还是美国大学的教材。水稻是自花传粉作物,搞杂交研究无疑要向遗传学的这些传统观念挑战。年仅三十多岁的袁隆平选定水稻杂交优势作为研究课题的时候,他首先考虑这个项目会不会搞成个“农业永动机”?他以辩证唯物主义和达尔文的进化论为思想武器,抱着尊重遗传学但又不迷信每一个传统观念的信念,反复缜密地思考,最后得出这样的结论:杂交优势是生物界的普遍规律,低到细菌、微生物,高到灵长动物、人类,都有杂交第一代的优势。优势产生的原因,在于杂交一代结合了双亲的遗传性状,构成了杂种内在矛盾,促进了生物体内的新陈代谢,加强了生活力。至于自花传粉作物与异花传粉的区别不过是繁殖方法上的不同,绝不是影响杂种优势有无的因素。这就是袁隆平对选育杂交水稻有无前途的看法。他提出这个观点,是在1962年初。

“慧眼识珠”促长了科学之苗

论文手稿 图片来源:百家号@知识分子

袁隆平正式开始了杂交水稻研究的实践。水稻的异花传粉率只有千分之三左右,而且花器很小,每朵只结一粒种子。如果象玉米那样依靠人工去雄的杂交方法生产大量杂交种子,是不可能的。解决这一问题的有效途径是首先用植物的雄性不育性,培养出一种雄性退化,雌蕊正常的特殊品种,即“母水稻”品种,用它来作为杂交的母本,就可以解决不需要人工去雄而生产大量杂交种子的问题。然而,水稻中能有雄性不育的品种存在吗?这是要解决的当务之急。新婚不久的袁隆平,就领着妻子在附近的稻田里寻找“母水稻”。经过两年的努力,他像大海捞针一样,终于找到七、八株能遗传的“母水稻”。袁隆平拿着这几株禾,像捧着十世单传的婴儿一样,精心培育。他还激动地挥笔提写了题为《水稻的雄性不育性》的论文。1966年2月,这篇论文在《科学通报》第四期上发表了。国家科委九局局长慧眼识珠,立即以九局的名义给湖南省科委和安江农校去函,指出袁隆平的研究有重大意义,如果获得成功,可以大幅度增产,希望省科委和学校支持这个试验。第二年,省科委将这个课题列为重点项目,拨出专用经费;省农业厅还批准他的学生李必湖和尹发奇毕业后留校给他当助手。这大大鼓励和支持了袁隆平的科研工作。

英文版《科学通报》中刊载《水稻雄性不孕性》正文

图片来源:百家号@知识分子

为“母水稻”选配两个丈夫

找到水稻不育株以后,袁隆平准备着手“三系配套”的研究。这项工作,用农民的话来说,就是为“母水稻”找两个丈夫。从事水稻研究的人都知道,“母水稻”本身没有花粉,如果随便用什么品种的花粉给它授下,产生的杂种往往保持不了它的不育特征。因此,要给“母水稻”找的第一个“丈夫”,就是雄性不育保持系,它具有除本身雌雄蕊正常,使自已繁殖后代外,还能给“母水稻”授粉,使之结出的杂种仍然保持不育的特殊本领。要为“母水稻”找的第二个“丈夫”是雄性不育恢复系。这个“丈夫”除自繁外,还能用亲和的血缘医治不育系不育的“妇科病”,使其迅速圆满地恢复生育能力。杂交水稻的研究,就是不育系、保持系、恢复系配套的研究,通过保持系与不育系杂交,以保持不育系的不育特征,并达到大量繁殖不育系种子的目的:恢复系与不育系杂交,能使不育系恢复生育能力,配制出生产上用的大量杂交种子。只有这样三系配套,才能发挥水稻的杂交优势。

在田间为农民讲课 图片来源:光明日报

苦做千里姻缘的红娘

袁隆平的事业,引起国内许多著名学者的同情和支持,也为省内外一批“小人物”所接受。这批“小人物”一一后来很多成为各省著名的杂交水稻专家,渐渐地向他靠拢,一支以袁隆平为中心的杂交水稻研究队伍逐渐形成了。

图片来源:中国青年网

几年过去了,袁隆平和全国杂交水稻科研工作者先后收集了大量材料,与不育材料进行了一万多次测交,但始终没有得到一个满意的品种。袁隆平从总结经验教训中认识到,尽管手头试验材料品种数以千计,但它们的亲缘关系太近,追本溯源,“老祖宗”都是长江流域和华南一带早、中熟品种,实际还是“近亲结婚”。他果断地作出开辟新的材料领域,寻找新的基因的决定,立即制定了扩大品种亲缘,利用野生稻搞远缘杂交培育不育株的计划。

1970年秋季,袁隆平带着助手李必湖等人来到海南岛,为母水稻寻找远缘的新郎。他们找了好多天也没找到野生稻,便向当地群众请教。驻地农场技术员老冯告诉他们:“野生稻不开花的时候,形状与野草差不多,无法辨认。待到开花的时候,才能识别出来。到那时,我一定来通知你们。”不久,袁隆平因公离开了海南岛。正这时候,野生稻开花了。11月23日清晨,老冯跑来给李必湖报信。小李喜出望外。这位当时年仅25岁的小伙子,立即跟老冯来到小河边。果然,好大一片野生稻在抽穗扬花。小李仔细地观察着,寻觅着,一眼就看到三个稻穗雄性异常。这不正是理想的不育材料吗?走近一看,确实是袁老师盼望已久的雄蕊败育的野生稻(简称“野败”)。他赶紧把这蔸野生稻连根挖了出来,脱下衣服连泥包着,一口气赶回试验基地,小心翼翼地栽下。不久,袁隆平回到试验基地,一看到“野败”,连声称赞:“高级!高级!”

袁隆平的科研小组在试验田中 左为李必湖 右为尹华奇

图片来源:百家号@知识分子

“野败”材料的发观,为三系配套打破了关键性的突破口。杂交稻研究一下子成了全国农业科研的热门。广西、江西、上海、福建、新疆、辽宁等地的水稻研究人员,纷纷云集海南。袁隆平和他的助手们,手把着手地向各地的农技人员传授技术,还把“野败”材料同其它保持材料无私地分给大家,让他们带回各省试验;同时也虚心学习兄弟地区的先进经验。在不到两年的时间内,江西、广西和湖南先后选育出不育系、保持系和恢复系。

袁隆平谈到发现“野败”的功绩时,多次说:“有人讲李必湖发观‘野败’是靠运气。这里有一定的偶然性,但必然性往往寓于偶然性之中。一是李必湖是有心人,是专门来找野生稻的:二是他有这方面的专业知识。'世有伯乐,然后有千里马'。当时全国研究水稻雄性不育性时间比较长的,只有李必湖、尹发奇和我。所以宝贵的材料,只要触到我们手里,就能一眼识破。别人即使身在宝山,也不见得识宝。这就是李必湖发现‘野败’的必然性。”

从失败中找着了成功的信息

1972年秋季,袁隆平在省农科院工作的一位助手试种了一小丘杂交水稻。收割一称,稻谷产量没增加,草的份量却增加了一倍。有人就说:杂交水稻的优势主要表观在稻草上,而不在稻谷上,生产上没有价值。”袁隆平的有些助手也对杂交水稻产生动摇。

袁隆平冷静地分析了这次实验,很快抓住了事物的本质。他充满信心地对助手们说:“这次实验表面上是失败了,实际是个很大的胜利。草的成倍增产,充分显示了杂交优势在水稻这个自花传粉作物上是存在的。有无优势是这项研究有没有前途的关键。至于优势朝哪个方向发展,朝稻草还是朝稻谷发展,则属于第二位和技术上的问题。这次草‘增产'了,我们可以吸取教训,改进组合,下次优势不就朝着谷子上面发展了吗?”这一番精辟的分析,使一些一度冷却了的心又热呼起来。

图片来源:中国青年网

为了使杂交水稻尽快用于生产,1973年春,袁隆平在海南岛亲自配制了20多斤杂交稻种,分给他的助手们。这年秋季,在省农科院的一亩二分试验田里,种下了袁隆平配制的种子,虽然只追肥中耕各一次。可一收割,亩产高达1010市斤。负责这丘田生产的农工队长,用长沙话兴奋地说道:“连冒费劲,就搞了千多斤,我喜欢种咯号谷种。"这话不是随便出口的,上年,省农科院在这亩田附近,组织全国和省里几位劳模进行丰产竞赛。各方面都予以最好的条件,费了九牛二虎之力,但五亩试验田只有一亩勉强超过了千斤。

杂交水稻的优势,就这样初露锋芒了。第二年,袁隆平扩大了实验,各点都取得了显著效果。以湖南的一些试验田为例,同等条件下,比当地优良品种增产20%左右。常规良种的草谷比为一比一,杂交水稻则为一比一点四,杂交优势很大成大程度上发挥到谷子上了。

为祖国赢得了荣誉

杂交水稻从此不胫而走,它越过洞庭、五岭,迅速在祖国大地上生根、发芽、扬花、抽穗,为祖国带来了巨大的财富,同时也引起了国际农业科学界的注意。一些农业专家来到中国学习参观,对杂交水稻赞口不绝。1979年,设在菲律宾马尼拉的国际水稻研究所也开始了杂交水稻试验,聘请袁隆平前去指导,进行合作研究。在国际水稻所工作的印度著名的农学家费马尼博士专门在菲律宾农业杂志上著文,赞领袁隆平,并在袁隆平的照片旁写道:“袁先生是中国杂交水稻之父”。在国际水稻所的一位台湾专家还向袁隆平要了些杂交稻种子,推备带回台湾试种。

美国一家著名的业务多元、遍及北美、西欧、非洲和亚洲的跨国公司——西方石油公司的一位种子企业家,1979年从中国带回一点杂交水稻种子,将信将疑地种下。一收割才发现增产幅度竞使当地最佳品种相形见绌。这一成功,引起该公司的重视,认为这是世界农业科研的重大突破。第二年,该公司下设的园环种子公司与我国种子公司签订了杂交水稻技术转让协定。这个协定,是我国农业上第一个对外技术转让的协定。根据协定,这年5月袁隆平应邀到美国进行技术指导。当他一踏上太平洋彼岸,电视台、报刊纷纷播放新闻、刊登照片,介绍杂交水稻在我国大面积推广的情况。很多华裔美籍人高兴地说:“中国人到美国来教种水稻,对我们鼓舞很大,给中国人增了光。”

袁隆平带各国朋友参观试验田(2009年9月新华社)

湖南省农科院副研究员陈一吾等人,按照袁隆平在美国制定的方案,先后在美国盛产水稻的几个州进行了多点试验,产量比当地优良品种平均增长30-一50%,还表观出抗盐碱、抗台风、耐高温等优点,使杂交水稻在美国获得更高的声誉。八十高龄的阿曼德·哈默博士在接见我技术小组时兴奋地说:“中国的杂交水稻在美国试种成功,不仅增加了两个公司(中国种子公司和园环种子公司)的经济收入,更重要的将为解决世界粮食问题作出贡献。”

袁隆平研究杂交水稻,获得了世界农业科学界的充分肯定,赢得了各个国家和人民的敬重。但在成绩和荣誉面前,他并没有止步。他常说:“杂交水稻研究虽然取得了一定的成绩, 但并不是很完善的。例如目前的品种,大多只能当晚稻种,制种也比较麻烦。进一步发挥优势,还大有文章可做。

作者:谭毅挺 原文刊载于《大自然》1983年第2期有删节

导读撰文:郑钰

责任编辑:郑钰

排版编辑:付琦

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袁隆平院士

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