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杂交水稻40年:走过怎样的路线图?

    发布日期:2013-10-25 14:59:00                            浏览次数:2164
    国家杂交水稻工程技术研究中心,座落在距长沙中心城区10公里的远大二路上,淡绿色墙上,印着“发展杂交水稻,造福世界人民”的字样。
      
    这座远离城市喧嚣的院落,推动了超级杂交稻一次次取得产量的突破,直至9月26日在隆回县羊古坳乡宣布亩产突破988公斤。
      
    从1984年成立之初的湖南杂交水稻研究中心,到改名为国家杂交水稻工程技术研究中心,展示了杂交稻冲出湖南、推向全国、面向世界的征程。
      
    一株鹤立鸡群的杂交稻
      
    亲眼看到至少5个人因饥饿晕倒在田埂边;吃草根、树皮,自己的双脚水肿,连鞋都穿不进……这是袁隆平在其口述自传中,对上世纪60年代初自然灾害的回忆。
      
    饥饿难忍的滋味,化作寻找粮食增产的动力,贯穿了袁隆平的整个60年代。这个毕业于西南农学院、分配在安江农校当老师的年轻人,当时最常做的事,就是在水稻田间寻找大穗子。农民每年选出饱满的穗子留种,第二年播下就可能有好收成。袁隆平也采用了这一流传千百年的选种方法。
      
    1961年7月,一株“鹤立鸡群”的稻子被袁隆平发现,他挑了一穗数,竟有230粒。“推算下,如果用它做种子,水稻亩产就会上千斤,而当时一般只有五六百斤。”
      
    渴望奇迹出现的袁隆平,每日施肥除草,但结果却让他大失所望:种下的稻子抽穗时间不一、高矮参差,没有一株像“老子”。
      
    “水稻的雄花和雌花长在一个颖壳里,自相授粉后,在颖壳里长出米粒。专业上称水稻为自花授粉植物,不需要蜜蜂授花粉。”师从袁隆平、曾供职于国家杂交水稻工程技术研究中心、攻关988公斤超级杂交稻的育种专家邓启云告诉记者,在60年代的权威定论是:水稻雌雄花相伴相生,不能杂交,且自花授粉植物杂交的下一代不会超过前代。
      
    但是,这样的定论没有吓退袁隆平,望着参差不齐的稻子,想着当时并不被国人认可的孟德尔、摩尔根的遗传学,他一下来了灵感:“这‘老子’本身是不是就是一株杂交水稻?”回想着“鹤立鸡群”的稻穗,袁隆平感到水稻杂交可能具有很大优势。
      
    要想让水稻杂交,就必须把雄雌蕊相伴相生的状况打破,必须有“大度”的雄蕊让出雌蕊,才能让雌蕊接受外界的花粉,“天然雄性不育株”是培育杂交稻的关键。
      
    寻找从所未见的不育株,成为袁隆平1964年到1965年的重要工作。在高温的7月,摸遍了近30万个稻穗之后,他终于找到了6株天然雄性不育株。
      
    1966年,袁隆平的第一篇论文《水稻的雄性不育》发表于《科学通报》上,挑战了当时世界公认的“水稻杂交无优势”说法,引来一些科技人员的质疑和嘲笑。
      
    “文革”时的尚方宝剑
      
    找到雄性不育的稻株之后,一个三系配套的杂交水稻育种计划,开始在袁隆平脑中构想。
      
    就像一个家庭的生育计划,培育杂交水稻,首先要找到具有雄性不育特性的“母水稻”(雄性不育系),然后给母水稻找一个具有特殊本领的“丈夫”,其除了本身雌雄蕊正常、能自繁外,还能给母水稻授粉,结出的后代保持母水稻不育的特性,称为保持系。到这一步就有了不育株的来源,但母水稻还需要找第二个“丈夫”恢复系水稻,这个恢复系除能自繁之外,还能“医治”母水稻不育的创伤,使他们生下的“杂种”能圆满地恢复生育能力,并且有杂种优势、高产优势。通过不育系、保持系、恢复系得到的下一代“杂种”,就是袁隆平日思夜想的杂交水稻种子。
      
    在袁隆平劲头十足寻找不育系“母水稻”的同时,“文革”也轰轰烈烈地爆发了。
      
    袁隆平在口述自传中称,他的名字被写在大字报上,连牛棚里的床位号都列了他的名字,等他入住。只因他当时无意中说毛主席的农业“八字宪法”应该加一个“时”字。
      
    奇怪的是,贴完大字报后,当天并没有什么动静。之后,他还被幸运地选派做晚稻丰产田的技术参谋。直到第二年,同事说起他才知道,当时红卫兵除了布置大字报揭发他的“现行”外,还查他的档案看老底,却意外发现一封国家科委的来函,发函人是当时国家科委九局局长赵石英,责成湖南省科委和安江农校支持袁隆平的杂交水稻研究。原因竟是那篇《水稻的雄性不育》被其赏识。
      
    无巧不成书,拿着国家科委送来的“尚方宝剑”,袁隆平免遭批斗。
      
    “野败”与三系杂交稻的诞生
      
    “近亲结婚生的孩子都不聪明,水稻也如此。”国家杂交水稻工程技术研究中心科研处处长徐秋生告诉湘声报记者,在“文革”前期,袁隆平的试验起色不大,拿不育株和保持系材料实验时,育性波动很大。“杂交试验中做试验的水稻都是栽培稻,亲缘关系较近。6年多的分析摸索后,袁隆平打算去海南,找野生稻做实验。”
      
    在三亚机场公路附近,3株雄性花药细瘦呈箭形、颜色像水渍一样淡的野生稻,在一大片花药肥大、颜色鲜黄的稻穗中,显得十分异常。当时袁隆平在北京,其弟子李必湖和当地人冯克珊,把发现的3株异常野生稻带回实验室栽种。
      
    至今人们提起杂交稻,不得不提起海南发现的那3株异常野生稻——“野败”(雄性花粉败育的野生稻)。由于这一幸运的偶遇,雄性不育株获得100%遗传,即和“野败”生的后代都是雄性不育株。
      
    随后,杂交稻的三系配套取得突破进展。袁隆平团队发现珍贵的“野败”后,慷慨分送至全国18家科研单位,掀起一股全国攻关三系配套的风潮。到1975年,杂交稻的不育系、保持系、恢复系配组成功,除湖南选配出“南优”系列外,“矮优”、“汕优”等在全国陆续登场,一般可增产20%~30%。
      
    随即,从湖南桂东县开始,一场轰轰烈烈的杂交稻推广运动在全国扩散开来。1975年,南方省区的杂交稻种植面积370多公顷,但到1976年则一下飞跃到13.87万公顷,翻了375倍;到1991年达1760万公顷。2006年,杂交稻在我国累计推广3.76亿公顷,共增产稻谷5200多亿公斤。
      
    两系法:三系的升级版
      
    有一种神奇的水稻,遇到高温时不能生育,气温冷下来又能恢复正常。1973年,当自然界这一异常现象被湖北沔阳县农技员石明松发现时,两系法的研究也向中国育种专家敞开大门。
      
    “利用这一株神奇的水稻,在高温的夏天可以和恢复系杂交,产生杂交水稻的种子,在秋天温度低日照短时,它自己恢复正常生长,继续繁殖。这就免去了三系法中保持系的作用,因此称为两系法。”徐秋生说,两系法简化了杂交水稻育种的步骤,变成了“一夫一妻制”。母水稻不再有挑选两位“丈夫”的负担,组合优势更多,增产效果自然比三系法好。
      
    到1987年,两系法研究被列为“863”计划项目,由袁隆平主持全国16个单位协作攻关。
      
    协作组成员经过9年努力,在1995年取得两系法杂交水稻研究的成功。与此同时,杂交稻也随着袁隆平的脚步走向了世界。一些国家在杂交水稻技术中获益颇多,“越南农业和农村发展徽章”、菲律宾的“拉蒙麦格赛赛奖”等都由其元首授予袁隆平。
      
    至2010年,亚洲、非洲和美洲等地已有40多个国家引种、研究和推广杂交水稻,杂交水稻的国外推广面积达到300多万公顷,且普遍比当地良种增产25%。
      
    超级水稻的超级发展史
      
    距长沙市区30公里的浏阳市永安镇,称得上是农技消息最灵通的地方。9月26日在隆回县羊古坳乡突破每亩988公斤的“Y两优900”,在永安各处稻田里也有栽种,10月在成熟的稻田里,四处可见挺拔及人腰的稻叶,以及有小腿般长、低垂贴地的稻穗。
      
    当地农民胡月楼初步估算了一下,今年这一亩地至少能产700多公斤。虽然达不到攻关纪录988公斤,但是在缺少技术指导和良田选择的基础上,达到这一成绩已让他很满足。
      
    胡月楼不知道,这个成绩的背后,是科研团队10多年的攻关。
      
    在1996年,两系法成熟后,我国超级稻杂交稻计划开始启动。
      
    “如果说两系法和三系法是从方法上定义杂交稻,那超级杂交稻则只是从产量角度定义。超级杂交稻指的是超高产优质水稻,三系法和两系法都可以培育出超级稻。”邓启云解释。
      
    农业部提出产量指标,第一期(1996-2000年)700公斤/亩,第二期(2001-2005年)800公斤/亩,第三期(2006-2010年)900公斤/亩,第四期(2011-2015年)1000公斤/亩。
      
    1997年,袁隆平主动请缨担纲超级杂交稻的研究。针对超级杂交稻,他总结出两点心得:一是形态改良,二是杂种优势利用。一个生动比喻是,优秀的篮球运动员本身要有高大的形体,即形态本身优良,杂种优势则是指强强结合产出更强者。
      
    第一期目标,由国家杂交水稻工程技术研究中心和江苏省农科院合作选育“两优培九”成功攻关。第二期、第三期、第四期都是由国家杂交水稻工程技术研究中心单独研发。
      
    邓启云如此解释超级杂交稻技术,“在袁老师的指导下,我们在稻株的受光姿态、抗倒力、枝叶丰富等方面都做到理想状态,杂交优势,也在利用亚种(南方籼稻和北方粳稻)间杂交得到很大突破。”
      
    谈到第四期最大技术突破,邓启云卖了个关子,只是说“理想光周期效应”是核心技术,“现在打算申请专利”。

    ■ 杂交稻如何走向餐桌?
      
    教师龚志鹏平时都在超市买米,在他眼里,米只有南方籼米和北方粳米之分,米袋子上从来没见“杂交稻”的标注。于是他心生疑惑,“新闻上频繁报道的高产量杂交稻,到底离我们的生活有多远?”
      
    在省种子管理局局长周志魁的桌上,有厚厚一叠关于各种杂交稻品种展示会的资料。科研单位或种子企业研发的新杂交稻种子,都要经过省种子管理局2至3年的“体检”,方能进入市场。即便如此,在湖南通过审核的杂交稻品种已有数百个。
      
    在周志魁眼里,杂交稻就在我们的生活之中,“大部分人都在吃杂交稻”。
      
    那么,杂交稻从研发到消费者的餐桌,究竟经历了多少道鲜为人知的程序呢?
      
    种子从实验室走出来
      
    邓启云清楚记得,向种子企业推销超级杂交稻“Y两优1号”的情景。当时是2005年9月,浏阳永安示范田稻穗高扬,邓启云在打了两次电话之后,终于与隆平高科执行总裁廖翠猛约定,请他去试验田亲自“验兵”。
      
    看到长势蓬勃的稻穗,廖翠猛闻到商机,当即拍板:“无论多高价都愿买下种子独家使用权。”最终,双方以300万元的价格成交。“其他优质的超级杂交稻种子使用权也在300万元左右,研究单位保持品种权,企业享有使用权。”邓启云说。
      
    除了科研单位与企业合作推广杂交稻,一些大型种子企业还拥有自己的科研队伍。“1998年株洲农科所副所长杨远柱进入亚华种业,标志着商业育种家的发端,现在60%至70%的知名育种家都向种子企业流动,研究成果可迅速转化为商品。”周志魁介绍。
      
    种子公司卖种给农民
      
    对于常规稻,农民可以自己留种,但杂交水稻必须每年经过专业制种。
      
    2000年《种子法》颁布后,负责生产和销售杂交稻种子、事业单位性质的种子公司全部撤销,种子由民营种业公司生产,并由其授权的种子经销商销售。如今全省种业公司有56家。
      
    湖南广阔天地种子公司董事长杨乾坦言这几年赚到了钱,去年获得“Y两优7号”的使用权,取得了卖出200万斤种子的好成绩。
      
    但并不是每家企业都有制种能力,像广阔天地这样的中小型种子公司,一般都是上牵种子生产商,下接买种子的农民。
      
    在邵阳、怀化和海南等地,杨乾都有一批熟络的当地种子生产商,他们渗透在当地农村,选地、定价、组织农民生产。而种子公司只需提供父母本种子即可。最终种子公司以一亩2000元的价钱收购种子,再以一斤20至30元的价钱卖给农民或种子经销商。
      
    “在双峰县,有90%的农民种的是杂交稻。”省政协委员、双峰县农业局局长戴治平向湘声报记者介绍,“产量高、病虫害少是农民选择杂交稻的原因。每年县农业局都会制定出主推杂交稻品种方案,以省种子管理局公布的合格名单为基础,再根据当地病虫害、气温等情况,选出三四种主推品种。”
      
    农民在农技站或是种子经销商手上都能轻松买到这些种子。长沙县农民许志种的就是杂交稻。“少病虫,肯长,种一季中稻就能满足家里需求,解放了劳动力,剩余的谷还可以卖出去,每年能赚个千把块钱。”
      
    许志还说,向来被视为杂交稻弱项的口感,近年也得到改善,“比常规稻差不到哪去。”
      
    市场上的杂交稻
      
    市民“找不到”杂交稻,周志魁表示理解。“因为少有大米企业直接给产品取名为杂交稻,也不会在产品说明里提到。因为市场出售的大米大都经过调配,搭配杂交稻和常规稻组成不同口感,在市面上出现时冠上了商品名。
      
    据悉,全省中稻90%是杂交稻,早稻中杂交稻也占到70%,全国杂交稻面积在60%左右。“说吃不到杂交稻是不可能的,如此大的种植面积,在消费市场也会得到体现。”周志魁说。
      
    戴治平介绍,双峰县有60多家大米加工厂。米厂一般在种粮大户或粮贩手中收购稻谷,大户们虽然只拥有全县30%水稻田,但是米厂的稻谷基本由他们供给。他们的种子,也都是从种子公司获得的杂交稻种子。在县城的超市、粮店都可以买到当地米厂生产的大米,大部分是杂交稻。
      
    在大型超市,可供市民选择的米种类如此之多,杂交稻优势体现在哪里?
      
    “杂交稻一般两三元一斤,满足了很大一部分人的需求。常规稻虽然好吃,但是毕竟产量低,不适宜大面积耕种,且卖价贵,有的一斤要10多元,只有小部分人消费得起,主流还是杂交稻。”戴治平说。
      
    ■ 杂交稻究竟好不好吃?
      
    在浏阳市永安镇,农民胡月楼记得第一次种杂交稻是在1982年,一亩地能产500多公斤谷。当时家里条件不好,一亩地养活了好几口人。
      
    但回想当时杂交稻的口感,他微有失望,“入口很干,有点难咽下,米比较糙,但产量高也顾不上讲究。”
      
    在农民柯正兵的印象里,早期的杂交稻说不上好吃,但是绝对不难吃。“当时粮食生产水平普遍不高,不像现在的人吃东北米、泰国米,少了比较,没人觉得有什么不好。”
      
    1992年,有报纸刊登了对杂交水稻米质的评价,说杂交稻“米不养人、糠不养猪、草不养牛”。当时的背景是,中国的粮仓开始殷实,市场化的试水让百姓饭碗里大米种类丰富起来,光吃饱已经不能满足人们的需求。
      
    面对质疑,袁隆平在其口述自传中解释说,“提高米质势在必行,但是必须在高产的基础上,这是中国人多地少的国情决定的,我们不能走人均土地资源丰富的美国、泰国所采用的‘优质低产’的路子。”
      
    21世纪初进入超级杂交稻时代,产高和质优被同时提上议事日程。随着杂交稻米质大幅提升,质疑者也渐渐消声。
      
    作为袁隆平弟子的邓启云,在超级稻发展的今天,成为袁老师手下的“煮饭专人”——但凡有重要客人,如国外的专家团队在饭桌上遇到了,袁隆平都要求邓启云亲自将其选育的“Y两优”系列超级稻煮给他们吃。
      
    “我的实验室有煮饭的大锅。袁老师一般都是在开饭前才通知我,饭熟了就开着车去送,有时水蒸气罩住玻璃,车都开不了。”邓启云坦言其煮饭的故事都能写本书。
      
    邓启云也甘愿为袁老师煮饭,看到类似香港企业家吃完还要把饭打包、苗条的陈鲁豫也连吃三碗的场景,总是令他欣慰。
      
    10月14日,永安镇,稻谷正飘香。有人想收购胡月楼种植的超级杂交稻,但是他不肯,“这米真的好吃,不比城里人吃的泰国米差。每次要吃两三碗,只种了这么多,还不够自家人分的。”

     

    (来源:湘声报)

     

国家杂交水稻工程技术研究中心 - 湖南杂交水稻研究中心