謝華安（右）與袁隆平在海南南繁基地（資料圖片）。省農科院供圖
(相關(guān)資料圖)
今年是中國攻克雜交水稻難關(guān)50周年。
半個(gè)世紀以來(lái)，雜交水稻技術(shù)助力中國用不足全球9%的耕地，解決了世界近五分之一人口的吃飯問(wèn)題。
日前，“稻谷飄香，禾下追夢(mèng)——中國攻克雜交水稻難關(guān)50周年”展覽在中國科技館開(kāi)幕。中科院院士、福建省農科院研究員謝華安，深情講述“禾下追夢(mèng)”的艱難歷程與動(dòng)人故事。
風(fēng)云五十載，福建雜交水稻研究成績(jì)斐然，為種業(yè)創(chuàng )新與糧食安全作出卓越貢獻。在水稻夏種忙季，我們探訪(fǎng)福建老中青三代育種家，探尋關(guān)于雜交水稻的光榮與夢(mèng)想。
從大協(xié)作時(shí)代走來(lái)
談到雜交水稻，不能不提遺傳學(xué)中的一個(gè)重要理論——雜種優(yōu)勢。
這種遺傳現象可形象地理解為：父母各有所長(cháng)，孩子揚長(cháng)避短，且更勝一籌。但優(yōu)勢只能維持一代，到了孫輩就會(huì )變得參差不齊，好壞參半。
20世紀以來(lái)，玉米、高粱等農作物已廣泛利用雜種優(yōu)勢，但水稻領(lǐng)域遲遲難以突破。原因很簡(jiǎn)單：水稻雌雄同花，花器極小，主要靠自花授粉繁殖。要人工授粉，必須手動(dòng)去除雄蕊。生產(chǎn)上，一畝田用種幾萬(wàn)粒，全靠人工去雄，無(wú)異于天方夜譚。因此，不少人斷言，水稻不具備雜種優(yōu)勢。
1960年，袁隆平在湖南黔陽(yáng)農校大片揚花稻田中，發(fā)現一株鶴立雞群的水稻，并判定這是自然雜交的產(chǎn)物。水稻不具備雜種優(yōu)勢的偏見(jiàn)，不攻自破。
后來(lái)，他又提出三系配套的設想：首先選育雄性不育系。這種水稻花粉敗育，自交不結實(shí)；雌蕊正常，能接收外來(lái)花粉。再為不育系找兩任“丈夫”——保持系和恢復系。保持系與不育系的后代依然不育，以此擴繁不育系；恢復系與不育系的后代，能正常結種子。這樣，不用人工去雄，就能批量授粉制種了。
1970年，袁隆平團隊在海南三亞南湖農場(chǎng)，找到了一株雄花不育的野生稻。它就是后來(lái)眾多雜交水稻的共同祖先——“野敗”。
覓得天然不育株后，就要通過(guò)雜交，將其不育基因轉移到栽培稻中，轉育出不育系，再為其“牽紅線(xiàn)”，匹配保持系和恢復系。茫茫稻海，促成一段“姻緣”，談何容易。于是，全國各地的育種工作者齊聚海南，開(kāi)啟了一場(chǎng)聲勢浩大的“海選”。
1971年，一場(chǎng)由13個(gè)省份共同參與的雜交水稻大協(xié)作啟動(dòng)。這年9月，“福建省水稻雄性不育與雜種優(yōu)勢利用研究協(xié)作組”成立?，F已退休的省農科院水稻研究所研究員雷捷成是協(xié)作組成員之一。
“那是一場(chǎng)舉國聯(lián)動(dòng)、互助共享的大協(xié)作?！?6歲的雷捷成還記得，袁隆平團隊無(wú)私地將“野敗”材料分發(fā)給各地科研人員。福建協(xié)作組每次去海南，總要挨個(gè)拜訪(fǎng)每個(gè)省份的基地，交換各自育種材料。
1971年冬天，福建協(xié)作組成員楊聚寶，從湖南同行處獲得一蔸珍貴的稻頭。這個(gè)稻頭正是“野敗”和栽培稻“廣矮3784”的雜交后代。之后，他們又從安徽基地討來(lái)早秈稻品種“V41”。
等到開(kāi)春，稻頭再生萌芽、抽穗、開(kāi)花，協(xié)作組將其與“V41”測交。結出的種子，長(cháng)出了4株水稻，3株可育，1株不育。選擇不育株，與“V41”回交，后代中再選不育株，再回交……春天在福州城郊，夏天在漳州云霄，冬天在海南三亞，如此往復。1975年，經(jīng)過(guò)8輪回交，后代已能實(shí)現百分之百不育。
這也就意味著(zhù)，“野敗”的不育基因被固定到了“V41”中。福建協(xié)作組由此選育出了第一個(gè)不育系——“V41A”。與之回交的“V41”，也就成了它的第一任“丈夫”——保持系“V41B”。隨后，他們又通過(guò)大量測交篩選，為“V41A”找到了第二任“丈夫”——“IR24”“IR661”“IR26”等恢復系，最終撮合成了“跨國聯(lián)姻”——選育出“四優(yōu)2號”“四優(yōu)3號”“四優(yōu)6號”等雜交組合。
雜交水稻的星星之火
這期間，全國各地的科研人員也相繼攻克三系配套難關(guān)。1973年召開(kāi)的全國水稻科研會(huì )議上，袁隆平發(fā)表《利用“野敗”選育“三系”的進(jìn)展》，宣告中國秈型雜交水稻三系配套成功。
在全國第一批不育系中，“V41A”是當之無(wú)愧的“賢妻良母”。
“它不育性穩定，配合力強，開(kāi)花性能好，柱頭外露程度高，容易接受外來(lái)花粉?！崩捉莩烧f(shuō)，不育系通常有“包頸”現象，也就是一大截稻穗包裹在葉鞘中無(wú)法外露，就像被卡住了脖頸，稻穗上的穎花無(wú)法順利接受來(lái)自父本的花粉。解決方法是人工剝苞，或噴施植物生長(cháng)調節劑。但“V41A”少有“包頸”問(wèn)題，出了名的好制種，因此成為當時(shí)全國四大不育系之一。
三系配套難關(guān)已過(guò)，雜交水稻推廣正當其時(shí)。
1975年，省委農辦發(fā)文，要求各地組織南繁隊伍，赴海南三亞學(xué)習雜交水稻制種。這年冬天，雷捷成再次來(lái)到三亞找地、租房，迎接全省各地數百人組成的南繁大軍，承擔起技術(shù)指導的職責。
由于雜種優(yōu)勢只表現在子一代，雜交水稻不能像常規稻一樣留種，否則后代將出現“歪瓜裂棗”。因此，只能年年在田間穿插種植父母本，即恢復系和不育系。等到花期相遇，人工拉花趕粉，使父本的花粉彈出，均勻散落到母本的花柱上。父母本生長(cháng)周期不同步，要做到花期相遇，就得算好日子，錯期種植，后續還要通過(guò)水肥管理等手段，動(dòng)態(tài)調整各自長(cháng)速。長(cháng)快了，適度烤田；長(cháng)慢了，多施肥，多灌水。
在海南南繁基地，雷捷成等專(zhuān)家為各地南繁隊集中授課，到田頭手把手指導技術(shù)要領(lǐng)。后來(lái)，他們還編了本技術(shù)手冊，全省分發(fā)。
那一年，福建在三亞共制種2000畝。1976年春天，1.2萬(wàn)斤種子經(jīng)由空運送抵漳州，再分發(fā)給各地區。各地選派的南繁人員，也帶著(zhù)制種技術(shù)回到各自故鄉，成為雜交水稻推廣的先行軍。也是這一年，農業(yè)部在廣州召開(kāi)秈型雜交稻推廣會(huì )議，決定在南方稻區大面積推廣雜交水稻。
“四優(yōu)2號”是那時(shí)福建主推品種。1978年，當時(shí)的龍?？h汕后大隊種植750畝該品種，實(shí)現畝產(chǎn)575公斤；黎明大隊早季畝產(chǎn)790.4公斤，晚季803.9公斤。
雜交水稻技術(shù)的推廣被認為是“第二次綠色革命”?！暗谝淮尉G色革命”發(fā)生在上世紀五六十年代，矮稈水稻取代高稈水稻，使我國水稻產(chǎn)量整體提升了30%。這一次，全國水稻再次增產(chǎn)20%。
從此，雜交水稻，猶如星星之火，在福建田間呈燎原之勢。歷史數據顯示：1976年全省種植雜交水稻5萬(wàn)畝，1977年248萬(wàn)畝，1978年800萬(wàn)畝。
不育系“V41A”及其組合隨之被各個(gè)省份廣泛引種，還走出國門(mén)。其中，“四優(yōu)6號”以4萬(wàn)元的價(jià)格，轉讓給美國圓環(huán)公司。
1981年，三系法秈型雜交水稻全體發(fā)明人被授予國家技術(shù)發(fā)明獎特等獎，其中也包括福建協(xié)作組成員。這是新中國成立以來(lái)國家頒發(fā)的第一個(gè)特等發(fā)明獎。
拯救雜交水稻命運
令人始料未及的是，僅僅過(guò)了幾年，稻瘟病大流行，將成長(cháng)中的雜交水稻產(chǎn)業(yè)帶入至暗時(shí)刻。
稻瘟病是一種由子囊菌引發(fā)的真菌病害，水稻三大病害之首。爆發(fā)時(shí)，猶如一場(chǎng)無(wú)煙火災從稻田掠過(guò)，所到之處，輕則減產(chǎn)，重則絕收。稻農撒石灰、燒田塊、噴農藥，根本無(wú)濟于事。在“稻魔”面前，第一代雜交水稻不堪一擊。
高溫高濕的福建稻區，更是稻瘟病高發(fā)區。僅1981年，全省早稻便失收近20萬(wàn)畝，損失稻谷1.5億多斤。當時(shí)還在三明市農科所工作的謝華安參與災情調研時(shí)，看見(jiàn)一名種植戶(hù)種了11.5畝稻子，只剩下田埂邊的零星稻株，“邊流眼淚邊指著(zhù)稻田說(shuō)，放三只雞下去都吃不飽”。
雜交水稻產(chǎn)業(yè)慘遭重創(chuàng )。一些稻農戲稱(chēng)“千斤長(cháng)相，八百斤產(chǎn)量”“前勁有余，后勁不足”。許多雜交稻種子被封存，農民重新種回常規稻，全國雜交稻種植面積銳減。
在這樣的背景下，福建組織全省水稻育種攻關(guān)。
作為當時(shí)三明地區南繁領(lǐng)導小組組長(cháng)，謝華安很早就意識到，第一代雜交水稻雜種優(yōu)勢顯著(zhù)，株葉形態(tài)漂亮，但可能不抗稻瘟病。比如，“南優(yōu)2號”在苗期就出現了明顯的稻瘟病病斑。彼時(shí)，國內使用的恢復系大多從國際水稻研究所引進(jìn)。謝華安下定決心：“一定要選育出中國自己的抗稻瘟病強恢復系?！?/p>
1977年，他開(kāi)始廣泛收集恢復系品種，開(kāi)展大量雜交試驗。遠隔重洋的兩個(gè)品種“IR30”和“圭630”被選中了。
“IR30”來(lái)自菲律賓的國際水稻研究所，其配組的組合更抗??；“圭630”則由莆田農科所從圭亞那引進(jìn)，不僅恢復力強，籽粒也很大。經(jīng)過(guò)地理淵源雜交，世代篩選，謝華安從中選出了36個(gè)株系。
這些株系誰(shuí)更能抵御無(wú)孔不入的稻瘟??？讓它們在極端環(huán)境中接受考驗。
謝華安在三明選擇尤溪、寧化、明溪、永安、沙縣5個(gè)重病區，多年多點(diǎn)多代栽培，從中選擇抗病力最強的株系。后來(lái)，他又聽(tīng)說(shuō)國際水稻研究所用旱病圃篩選鑒定抗病品種，覺(jué)得是個(gè)好辦法。1980年，謝華安在稻瘟病病害最嚴重的早稻田，中間割去一行，做成一個(gè)菜畦，采用旱播、旱育的方法，人為營(yíng)造更為惡劣的生長(cháng)條件。其間，他還從周邊病區，收集染病植株，把葉片切碎、水洗，用含有稻瘟病病菌的水噴灑秧苗。
編號為“e6”的株系經(jīng)受住了考驗。它就是后來(lái)帶領(lǐng)中國雜交水稻走出陰霾的“明恢63”——“明”代表三明，“6”“3”分別來(lái)自?xún)蓚€(gè)親本的名字。室內人工接菌與抗普分析結果顯示，“明恢63”抗菌株率96.08%。
以“明恢63”為恢復系，謝華安配成了眾多雜交組合。其中，與不育系“珍汕97A”的雜交后代“汕優(yōu)63”最具代表性。
1981年，謝華安把“汕優(yōu)63”試種情況寫(xiě)成了報告，在一場(chǎng)全國性會(huì )議上當面遞給袁隆平。對方耐心翻閱，聽(tīng)取匯報后說(shuō)：“不錯啊，表現很好?！敝x華安問(wèn)，能不能參加國家試驗。袁隆平爽快答應：“明年就參加全國南方稻區雜交稻區域試驗?！?/p>
1982年，“汕優(yōu)63”同時(shí)參加市、省、國家三級區試，表現亮眼。很快，全國各地開(kāi)始大面積引種，農民從“怕種”轉向“爭著(zhù)種”。
1986年，全國雜交水稻顧問(wèn)組專(zhuān)家會(huì )議在福建召開(kāi)。袁隆平見(jiàn)到謝華安的第一句話(huà)就是：“老謝，你的‘汕優(yōu)63’已經(jīng)是全國播種面積最大的水稻品種了，祝賀你！”
此后，“汕優(yōu)63”長(cháng)盛不衰，連續16年保持全國雜交稻種植面積之最，累計推廣近10億畝，其中1991年就近億畝。1988年，“汕優(yōu)63”榮獲國家科技進(jìn)步一等獎?！懊骰?3”也成為中國雜交水稻歷史上遺傳貢獻最大的親本。國家水稻數據中心統計顯示，過(guò)去50年里，“明恢63”是我國應用面積最大的恢復系。
已故著(zhù)名育種家、“中國超級稻之父”楊守仁曾對謝華安說(shuō)：“是你拯救了雜交水稻的命運?！?/p>
傳承與創(chuàng )新“稻”路
在后來(lái)的日子里，謝華安團隊又選育出了“明恢77”“明恢86”等一批優(yōu)良恢復系，配組了“汕優(yōu)77”“V優(yōu)77”“Ⅱ優(yōu)明86”等風(fēng)靡一時(shí)的雜交組合。其中，“汕優(yōu)77”“V優(yōu)77”是具有強大抗稻瘟病能力的早稻品種，與中晚稻品種“汕優(yōu)63”形成熟期配套，累計推廣面積位列中國雜交早稻前五。
雷捷成團隊選擇了不一樣的技術(shù)路線(xiàn)。
由于稻瘟病抗性較差，“V41A”逐漸退出了生產(chǎn)。20世紀80年代初，雷捷成所在的課題組，開(kāi)始將選育強抗稻瘟病不育系作為主攻方向。20世紀90年代育成的“福伊A”，是當時(shí)國內抗稻瘟病最強的不育系，尤其在湖北恩施等武陵山區，抗性保持十年未衰。
其實(shí)，在雜交水稻發(fā)展的不同階段、不同領(lǐng)域，福建育種工作者都擁有自己的姓名——
20世紀90年代，二系法雜交稻問(wèn)世。其特點(diǎn)是不需要保持系作中介，不育系在不同光溫條件下會(huì )發(fā)生育性轉換。不育時(shí)，與恢復系雜交制種；可育時(shí)，自交自繁。但生產(chǎn)上氣象多變，不少二系不育系育性不穩定，引發(fā)減產(chǎn)。福建育種家楊聚寶選育的二系不育系“SE21S”，以育性穩定、制種安全著(zhù)稱(chēng)，國內育種界稱(chēng)之為二系稻的“一匹黑馬”。
1996年，中國啟動(dòng)超級稻育種計劃。迄今為止，福建共有“荃優(yōu)212”“福農優(yōu)676”等9個(gè)雜交品種，被認定過(guò)超級稻品種。
20世紀90年代中期，福建率先探索航天誘變育種，創(chuàng )制出“航1號”“航2號”等恢復系，選育出“特優(yōu)航1號”“Ⅱ優(yōu)航1號”等組合。其中，“Ⅱ優(yōu)航1號”作為再生稻品種，曾在尤溪縣創(chuàng )造出百畝單產(chǎn)世界紀錄。
……
如今，從光輝歲月中走來(lái)的福建雜交水稻，正面臨著(zhù)新的挑戰與課題。
在需的這端，市場(chǎng)對種業(yè)的需求日益多元化，不僅要高產(chǎn)管溫飽，還要優(yōu)質(zhì)、耐儲藏、適宜機械化生產(chǎn)等；在供的那頭，福建水稻育種根基深厚，但進(jìn)入新世紀后，讓人眼前一亮的拳頭產(chǎn)品并不多。
捧過(guò)接力棒的新一代育種家正直面挑戰，探索新“稻”路。
近幾年，省農科院水稻研究所研究員張建福領(lǐng)銜的水稻抗逆分子育種團隊，接連在權威期刊發(fā)表論文，挖掘出系列水稻功能基因，揭示了水稻耐旱、抗稻瘟病、耐鹽堿、生長(cháng)調控等分子調控機制。
“傳統育種周期長(cháng)、效率低、不確定性大?！睆埥ǜＵf(shuō)，破譯了水稻的遺傳“密碼”后，將應用分子標記輔助選擇、全基因組選擇、分子模塊設計等現代育種技術(shù)，結合大數據、人工智能等前沿科技，變“經(jīng)驗育種”為“定向育種”，“像設計工業(yè)產(chǎn)品一樣，精準設計出水稻新品種”。
眼下，他的育種計劃包括選育耐鹽堿品種，拓展沿海地區耕地資源；耐儲藏品種，減少糧食損耗與儲備成本；更強再生力品種，進(jìn)一步做大再生稻產(chǎn)業(yè)。
著(zhù)眼種業(yè)短板，張建福希望推動(dòng)建設一個(gè)高水平的育種平臺，把全省種質(zhì)資源匯聚起來(lái)，把不同學(xué)科的人才聚集起來(lái)，把研發(fā)機構和種業(yè)企業(yè)聯(lián)合起來(lái)，在共建共享中，形成種業(yè)創(chuàng )新的合力。
“我們將進(jìn)一步發(fā)揮優(yōu)勢，強化科企聯(lián)合育種攻關(guān)，推動(dòng)資源向企業(yè)流動(dòng)，將現代分子育種技術(shù)與傳統育種技術(shù)相結合，培育一批豐產(chǎn)、抗性、優(yōu)質(zhì)、廣適的突破性品種，為保障國家糧食安全作出福建新的更大貢獻?！笔》N子總站站長(cháng)趙杰樑說(shuō)，最近兩輪種業(yè)創(chuàng )新與產(chǎn)業(yè)化工程，省級共安排財政資金8400萬(wàn)元，用于支持開(kāi)展水稻良種攻關(guān)與產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)。
如今，雷捷成已退休多年，但他當年領(lǐng)銜的不育系選育課題組，經(jīng)三代傳承，依然活躍在育種研究一線(xiàn)。40年間，研究的方向從最初聚焦稻瘟病抗性問(wèn)題，到后來(lái)著(zhù)重提高不育系配合力和異交特性。如今，第四代研究者、省農科院水稻研究所副研究員張以華，則將選育米質(zhì)好、早熟的不育系作為發(fā)力點(diǎn)。
在他看來(lái)，中國禾下追夢(mèng)的50年，就是科研精神在一代代育種家中傳承與創(chuàng )新的50年。他通過(guò)一張不育系系譜圖，展現傳承與創(chuàng )新的力量。
“啟源A”是張以華新近獲得植物新品種權授權的不育系，優(yōu)質(zhì)、高異交、耐高溫、抗性好。沿著(zhù)系譜圖逐代追溯：其祖輩是“福伊A”，曾經(jīng)國內抗稻瘟病最強的不育系；高祖輩是“V41A”，早年國內四大不育系之一；發(fā)端則是“野敗”，最初在三亞沼澤地中找到的那株天然不育株。
“正是‘野敗’點(diǎn)燃了雜交水稻創(chuàng )新的星星之火，通過(guò)一代又一代育種家接力傳承，創(chuàng )新的火焰在半個(gè)世紀后依然熊熊燃燒，并愈發(fā)絢爛?！睆堃匀A說(shuō)。
（記者張輝通訊員胡海明陳曉星）
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