福稻济世
——袁隆平1973年举世无双育成杂交水稻记
2021-07-14孟红
孟 红
获得共和国勋章的袁隆平
民以食为天。培育超高产水稻是世界育种专家的梦想,但许多国家因难度太大未能实现。数十年来,以袁隆平为首的科研人员潜心研究,一次次刷新世界纪录,为中国超级稻赢得“东方魔稻”的美誉,为全人类作出卓越贡献。杂交水稻被国际上认为是中国的“第五大发明”、袁隆平是“杂交水稻之父”。2021 年5 月22 日,“共和国勋章”获得者、中国工程院院士、国家杂交水稻工程技术研究中心主任袁隆平逝世,享年91 岁。消息传向海内外,外媒集体为其刷屏!全国多地自发举行悼念活动送别。人们特地摘来青翠禾苗,放在中南大学湘雅医院门前空地上,寄托无尽哀思;在湖南洪江市,安江人民自发组织前往他曾工作生活过的安江农校沉痛缅怀吊唁……袁隆平取得如此辉煌业绩、如此受到世人敬仰。那么,他是如何突破奠定重要基础的第一步科研难关?
一株优异稻:成为推翻经典的开端
作为主要粮食作物之一的水稻在农业生产中极显重要。因此探索水稻增产新途径对于农业科技人员,是穷其毕生的一项重要任务。袁隆平即是杰出代表。他研究杂交稻,源自个人一段经历。
1953 年,毕业于西南农学院的他,被分配到湖南安江农校任教,边教学边从事生产实践、选择科学研究课题。开始他研究红薯、西红柿的育种和栽培。20 世纪60年代初,罕见的3 年自然灾害致使粮食大幅减产,饥饿威胁困扰着中国人民。如此困境令袁隆平震撼。他亲身感受到饿到乏力,也亲眼见过马路边、田野旁因饥饿倒下的百姓。他意识到,仅研究杂粮救不了百姓,水稻才是救命粮。为百姓不再忍受饥饿之苦、国家不再为粮食饥荒担忧,这位新中国培养的第一代科技工作者下定决心,立志解决同胞的吃饭问题。
看到当时水稻单产低,袁隆平萌发培育杂交稻念头。他为此风雨兼程、披星戴月埋头科研,度过无数春秋冬夏。从实验室到田间,看着太阳晚睡早起;从湖南到海南,追着季节南来北往。面对困惑、迷惘甚至误解、伤害,他毫不气馁,执着追求培育杂交稻的梦想。
炎夏的一天,袁隆平到校园外的早稻试验田观察,发现一株株型优异、长势良好、穗大粒多而鹤立鸡群的稻子,足有10 余穗。他蹲下去细数稻粒数,竟然有160多粒!这远远超过普通稻穗。兴奋的他给它做了记号,将其所有谷粒留作试验种子。翌年他播下了这些种子,但结果却失望地看到长出的水稻高矮不一、零乱不齐,抽穗时间也有早有迟。
他百思不得其解。经锲而不舍地钻研,他意识到,根据蒙德尔遗传学理论,纯种水稻品种的第二代应该不会分离,只有杂种第二代才会出现分离现象。他顺藤摸瓜:难道这是一株天然杂交稻?而当时权威看法为:水稻是自花授粉植物,不具有杂交优势。
袁隆平决心不受权威束缚,大胆靠科学研究揭示出水稻杂交的奥秘。研究、培育杂交水稻,是一项公认的世界难题。生物学常识也说:不同品种生物间杂交,新一代则能将“父母”双方优点集中起来,形成一种新优良品种,称为杂种优势。水稻作为生物的一种也应具有杂种优势,但水稻又有其特殊性。它是一种自花授粉作物,雄蕊和雌蕊长在同一朵花里且花蕊很小,只能靠风力自花授粉,且雌蕊生命力弱、活跃期短,雄蕊花粉授到雌蕊上仅能在很短时期内完成,故而实现异花授粉极难,更何况一粒粒去人工授粉杂交了。不但经典上早就断言水稻花时短,异交结实率低,繁殖种子的障碍无法逾越,且国际上许多先后有此设想者均对此丧失信心而放弃或中断研究。但坚韧不拔的袁隆平勇敢踏上前人没走过的路,坚定信念要揭开杂交水稻研究奥秘。
20 世纪80 年代初,袁隆平(左二)在安江农校研究杂交水稻
1964 年始,他着手研究杂交水稻,在反复论证基础上决定搞研究三部曲:一是找到雄性不育的植株,再将其培育成雄性不育系,即通常所说的“母本”;二是再找到一种特殊水稻品种作父本,用它给母本授粉,由此培育出全部保持雄性不育特性的植株,即保持系。有了保持系,不育系才能代代相传;三是还要找到一种稻种与保持系杂交,产生恢复生育能力(自花授粉的能力)的后代,形成恢复系,有了恢复系,便能大量生产杂交种子供大田使用了。
他首先需在自然界中寻找水稻天然雄性不育株,作为培育不育系的试验材料。雄性不育株在自然界中很难找到,他不畏烈日,脚踩污泥,手持放大镜,大海捞针一样驼背弯腰逐株逐穗……从1964 年6 月到1965 年7 月,袁隆平逐穗检查了1.4 万多株稻穗,发现了6 株天然雄性不育株。但因这些不育材料可能属于核不育遗传,培育不出不育株和不育度都达100%的不育系。一年年过去了,他带着科研小组跑遍大半个中国,进展仍不很明显。
功夫不负有心人。经过几年的潜心考察和研究、艰苦试验和科学分析,1965 年10 月他写出了杂交水稻首篇重要论文《水稻的雄性不孕性》,首次提出通过培育雄性不育系、保持系和恢复系的三系法培育杂交稻,以大幅度提高水稻产量。然而,因论文有悖当时的经典学说且他又是一位没什么学术地位的年轻人,故而论文多次寄出后都石沉大海,后有幸被中国科学院杂志《科学通报》1966 年第4 期发表。这一大胆论说震动整个农业界和科技界并引起国家科委重视。同年5 月,国家科委开始支持袁隆平研究杂交水稻。时任国家科委九局局长赵石英以九局名义致函湖南省科委与安江农校,支持袁隆平的水稻雄性不育研究活动,并指出这项研究的意义重大,如果成功,将使水稻大幅度增产。至此,杂交水稻研究迈出坚实第一步。
一棵“野败”稻:打开研究杂交水稻关键一环
“文化大革命”爆发后多领域受冲击,杂交水稻研究也遭批判。袁隆平的试验钵被砸碎,试验田中全部秧苗被拔掉扔进井里。3 天后他才从井里找到漂浮着的5 根秧苗。面对如此打击,他坚定说:“我搞科研为的是社会主义建设,要我放弃杂交水稻研究绝办不到!”他克服重重阻力,带领研究小组坚忍不拔搞试验。
研究过程中最需要攻克的难关是:常规稻种因亲缘关系太近,杂交效果并不理想,必须从亲缘关系较远的野生稻身上寻找突破口。
根据他“用远缘的野生稻与栽培稻进行杂交”的设想,终于在1970 年11 月,助手李必湖在海南岛一片沼泽地发现了一株雄蕊花粉不育的野生稻,转育出来的3粒雄性不育种子被命名为“野败”,为“三系”配套打开突破口。由此打开研究杂交水稻最关键的一环。
“野败”不育株在生产上无直接利用价值,必须精心进行转育工作,才能把“野败”的不育基因转入栽培稻,进而培育出生产上需要的不育系。
袁隆平率队把“野败”种到试验田里,像母亲呵护婴儿般悉心照料、仔细观察。它在温暖“母爱”下一点点生长起来,到开花授粉时,他们更常蹲在田里观察分析,以把握给每朵花授粉的最佳时机。给花细心授粉后又是全程呵护“特保”:浇水、施肥、除草……次年春,“野败”分蘖,他们又一枝一枝地分成更多株;夏天,他们欣喜地获得弥足珍贵的第一批少量“野败”种子,奠定了“三系”选育成功的基础。
紧接着,就得把不育株变成“不育系”。可谓到了胜利远远在向他们招手而得投入更大力量和争取早出成果之际。若仍是袁隆平等少数人推进,尽管可以一鸣惊人,独享成果,可是将大大推迟成功时日;若公开前一段研究成果,就会有许多兄弟单位参加进来,胜利成果也将是大家分享。随后的1971 年春,湖南省委成立了由湖南农科院、农学院、师范学院、黔阳农校和贺家山原种场组成的省杂交水稻研究协作组,以接续进行集体攻关。
袁隆平只想尽早育成杂交稻,为国家生产出更多的大米,尽早让更多的人吃饱饭,却很少计较能否独享成果。于是,以袁隆平为代表的黔阳农校科研组把自己十多年研究的阶段性成果——最新发现的“野败”珍贵材料、辛苦培育的“野败”种子无私分送给全国13 个省市的20 多个农业科研单位,并且一下子集中起全国十多个育种研究单位,进一步开展以“野败”为主要材料的“三系”配套新的协作攻关会战,加快了“三系”配套进程。1972 年春,在国务院召开的全国农林科技座谈会上,杂交水稻被列为国家重点科研项目。
袁隆平他们在寻找“恢复系”方面也取得可喜进展。袁隆平带领助手奋力攻关,终于在1972 年成功培育出我国首个在大面积生产上应用的水稻雄性不育系。1973 年,他们又成功筛选出恢复系,实现了“三系”配套。这年,在突破“不育系”“保持系”基础上,张先程等在东南亚品种中找到一批优势强、花药发达、花粉量大、恢复度在90%以上的“恢复系”。“三系”终于配套成功了。
1973 年金秋,全国水稻科研会议在苏州召开。会上,袁隆平发表论文《利用“野败”选育“三系”的进展》,正式宣告中国籼型杂交水稻“三系”配套成功。
一鼓作气再接再厉,1974 年又育成首个杂交水稻强优组合南优2 号。这年湖南立即投入试种,亩产超过650 公斤,充分显示了杂交水稻的增产优势。
1975 年,研制成功杂交水稻制种技术,试种面积达到5600亩,从而为大面积推广杂交水稻奠定了基础。杂交水稻终于能应用于生产,迅速大面积地在全国推广,产生了巨大的效益。
1976 年,一整套杂交水稻技术形成,并开始大规模投入生产。全国示范推广面积扩大到208 万多亩,全部增产20%以上。
杂交水稻种植面积的推广,为我国粮食增产作出了巨大贡献。1976 年全国粮食总产量达到28631万吨,比1965年增长47.2%。从1976年到1987年,中国的杂交水稻累计增产1 亿吨以上,每年增产的稻谷可以养活6000 多万人。我国可以豪迈地宣布:用不足世界10%的耕地解决了占世界22%人口的粮食问题。
立志自力更生奋发图强的袁隆平终告成功,其团队发明的“籼型杂交水稻”不仅很大程度上解决了中国人的吃饭问题,而且也被认为是解决21 世纪世界性饥饿问题的法宝。为了把杂交水稻研究成功,他从来不怕挫折,不畏艰难。正是这种社会发展和人类需要所产生的崇高原动力,使他走向成功。
一种宽广胸怀和战略眼光:造福全人类
这之后,袁隆平的水稻田里不断种出越来越高产的稻谷。
1981 年,袁隆平因培育成功籼型杂交水稻获国内首个特等发明奖。1982 年,他被聘为农牧渔业部技术顾问、全国杂交稻专家顾问组副组长。1985 年,他提出杂交水稻育种的战略设想,为杂交水稻的进一步发展指明方向。1987年他任“863 计划”两系杂交稻专题的责任专家,1995 年研制成功两系杂交水稻,1997 年提出超级杂交稻育种技术路线,2000 年实现农业部制定的中国超级稻育种的第一期目标,2004 年提前一年实现超级稻第二期目标。到2005年11 月18 日,袁隆平超级稻示范基地100 亩平均亩产达986.53公斤,创下全国水稻单产新纪录。
袁隆平(左三)在田间为农民讲课
袁隆平并因此先后获得多个国际奖项,如联合国知识产权组织“杰出发明家”金质奖、美国费因斯特基金会“拯救世界饥饿奖”、联合国粮农组织(FAO)“粮食安全保障奖”、日本“日经亚洲大奖”、以色列的“沃尔夫奖”等,并被国际水稻研究所誉为“杂交水稻之父”。国际上甚至有人认为,他的发明是继中国人的四大发明之后的第五大发明,对世界文明作出了很大的贡献。1997 年,在墨西哥城袁隆平获国际农作物杂种优势利用“杰出先驱科学家”奖。这个奖与他所获其它奖项比起来含金量并不特高,但因领奖者有4位是美国人,仅袁隆平是中国人而显荣耀。他发表领奖感言说“那份荣誉属于祖国,他为祖国增添了光彩”。2007 年4 月底,袁隆平在美国华盛顿正式就任美国科学院外籍院士。此时距他获此殊荣已有一年。面对这些荣誉,他却说:“我们要从零开始,向新的目标前进。”
全世界有超过8 亿饥饿人口,全球平均每天有2 万多人死于饥饿,其中近一半是儿童。富有悲悯情怀的袁隆平将目光投向全球为饥饿所困者。他不仅时刻守望着国人的“饭碗”,世界人民的“饭碗”也装进了袁隆平的心中。
1980 年,杂交水稻作为我国出口的第一项农业专利技术转让美国,首次走出国门,在美国开花结果,引起国际社会的广泛关注。20 世纪90 年代初,联合国粮农组织将推广杂交水稻列为解决发展中国家粮食短缺问题的战略措施。
多年来,袁隆平始终怀着“造福世界人民”的宽广胸襟,将全部精力倾注在杂交水稻事业上。他主持举办国际杂交水稻技术培训班50 多期,培训来自亚、非、拉美30 多个国家的2000 多名学员,并多次到国外指导杂交水稻研究与生产。在袁隆平的倡导和建议下,“杂交水稻外交”正成为我国“走出去”战略的一项重要内容。
袁隆平的论文手稿
2004 年,世界粮食奖基金会将农业界的最高荣誉“世界粮食奖”授予袁隆平,以奖励他在世界粮食安全和拯救饥饿方面做出的卓越贡献。袁隆平说:“杂交水稻成果不仅属于中国,也属于全世界!谁想种都可以,而且越多越好!”袁隆平再一次感动了世界。
回顾杂交水稻几十年的发展历程,袁隆平曾对知名媒体坦言,改革开放以来的30 年,是杂交水稻在中国乃至世界最快速发展的时期。“杂交水稻首先在中国获得成功,并逐步走向世界,这要归于优越的社会主义制度,归于伟大的人民,是广大农业科技工作者特别是全国杂交水稻协作组成员艰苦奋斗、通力协作的结晶。我只是在这方面做了一点工作,取得了一些成果。”袁隆平说,现在,推广超级稻写进了中央“一号文件”,这是对水稻科研人员的巨大鼓舞。
一份永恒财富:国士无双,风范常在
“人就像种子,要做一粒好种子。”这是袁隆平生前常说的一句话。他也用一生,为这句话写下了生动美丽的注脚。他一生荣获桂冠数不胜数,但就是这样一位功勋卓著、誉满全球的大师,一直以来坚持亲自带博士,坚持定期组织课题组研讨和会议,坚持亲自给研究员、普通学生等讲解最新的前沿科技。直到2021 年初,他还坚持在海南三亚的国家南繁科研育种基地开展科研工作。如今,在他的身后,几代年轻的科学家,已经逐渐担当起振兴中国种业的重担。
在位于长沙马坡岭的国家杂交水稻工程技术研究中心,很多新来的研究生第一次见到袁隆平院士都是在稻田。他们都记得,袁老师经常说:“电脑里长不出水稻,书本里也长不出水稻,要种出好水稻必须得下田。”下田,是他对年轻人的第一位要求,也是他自己一辈子的追求。2021 年4 月初,91 岁的袁隆平转入湘雅医院治疗。即使是住院了,他还在时刻关心试验田里的稻子长得好不好,问护士们天气怎么样,外面气温多少度。
斯人已逝,遗产永存;国士无双,风范长在——袁隆平将永远载入共和国史册!痛悼之余,有人发自肺腑说:从此春种秋收均与怀念有关;有人感言:每个中国人都应感谢他;有人称他“国士无双”,造福人类……他留给世间弥足珍贵的遗产颇多,让我们从中汲取智慧和力量,也感受到信心和担当。
袁隆平生前常跟人说起他的两个梦,其中一个是禾下乘凉梦。在梦里,水稻长得跟高粱一样高,穗子像扫把那么长,颗粒像花生米那么大,这显示了勇攀科技高峰的科学家精神。尽管已经名满天下,但他仍埋头于田畴,执着耕耘探索,直至生命的最后岁月,他依然坚持下田。他不停地追求高产、更高产和高品质、更高品质,从杂交稻到超级杂交稻到耐盐碱水稻,发起了一轮又一轮的攻关。他以行动向人们证明,每一步前进,都是创新的结果和奋斗的成果。这给我们以启迪,无论是农业工业,还是科研生产,只要有这股劲,我们的事业就一定能乘风破浪,“卡脖子”现象终将改变。
袁老的第二个梦是杂交稻走向世界、覆盖全球梦。世人皆知,他的杰出成就不仅属于中国,而且影响了世界。他让饥饿远离中国人,也造福世界上那些还吃不饱饭的人们。如今,中国杂交稻在亚洲、非洲推广种植面积超过700万公顷,联合国粮农组织已将杂交水稻列为解决粮食短缺的首选技术。这不仅仅是中国水稻育种家的骄傲,更是中国对世界粮食安全不可磨灭的贡献,蕴含着中国人胸怀天下的担当精神。
我们对袁隆平最好的纪念,正是最应该深思与学习他这些极可敬可贵的精神品质、无价之宝。