東方水稻
目前,世界麵I臨著人口、糧食、資源、能源和環境五大危機。比如,世界將麵臨著人口大爆炸。到2030年,世界總人口將達到90億,而中國人口將高達16億。據聯合國糧農組織計算,養活這麽多的人,在今後的30年裏,糧食必須比現在增加75%。為此,全世界的科學家們正夜以繼日地努力工作著。
“中國人怎樣養活養好自己?”
我們的回答縣.靠自己,靠科技。
“民以食為天”。每個人每天都要吃喝,要靠動、植物和微生物才能得以生存。我國的農業生產同樣麵臨著嚴峻的挑戰,而人口的增加往往超過人類生產足夠糧食的能力。我國耕地麵積逐年減少,所以農業的發展不能靠擴大耕地麵積,而要靠提高單位麵積的產量,靠科技進步挖掘潛力。
本世紀70年代,我國著名科學家袁隆平育成雜交水稻,轟動了世界。這種雜交水稻比其親本水稻可增產20%左右,因為它突破了自花授粉作物雜種優勢的難關,推動了雜種優勢更廣泛的研究和利用。
所謂雜種優勢,是指遺傳基礎不同的兩個親本雜交所產生的雜種,在某些性狀上優於其親本。
雜種優勢是生物界普遍存在的現象。早在2000多年前,我國農民就注意到母馬和公驢**所生的雜種——騾子,具有優於雙親的強大體力,開創了人類利用雜種優勢的先例。
在1926年,瓊斯報道過水稻雜交優勢的現象。但因水稻是自花授粉的作物,要靠人工去掉雄蕊,然後再用其他植株的花粉來授粉,從而獲得雜交種,這在生產上是不可能做到的。
雜交水稻的成功是一場“綠色革命”。袁隆平說:“我很讚賞八個字,那就是知識、汗水、靈感、機遇。”知識是基礎,沒有豐富的知識是不行的;汗水意味著實幹,勤勤懇懇地去幹;靈感則是理論與實踐相結合,知識與實幹的升華;機遇就是優越的社會主義製度和國家的需要。
1960年7月的一天,同往常一樣,袁隆平到水稻試驗田裏觀察,突然發現一棵形態特異的水稻植株。當該植株成熟後,穗大粒多。他如獲至寶,很仔細地收集起來,準備明年種植。第二年春天,他將種子播在試驗田裏,然而結果卻令他大失所望,一點兒也沒有看出任何有利的優勢性狀。
但是,袁隆平並不氣餒,經過仔細調查分析,看起來沒有生長優勢的水稻,若根據奧地利遺傳學家孟德爾的遺傳因子分離定律來分析即可知道,純種的第二代不分離,隻有雜種第二代才會出現分離現象。所以他意識到他所發現的這棵水稻是天然雜交稻,這正是他夢寐以求的一棵雜交水稻呀!
根據這些情況,袁隆平決心自己培育人工雜交水稻,於是設計了水稻三係配套方案,即雄性不育係、保持係和恢複係。
袁隆平提出的這三係水稻是什麽意思呢?它表示若要實現水稻雜交,必須有三種不同的水稻:
不育係——這種水稻的雄蕊發育不正常,但雌蕊是正常的。如果給雌蕊授予其他水稻品種的花粉,它能正常結實,所以它是雄性不育係。
保持係——這是生產上常規水稻品種,其雌、雄性器官都是正常的,能自交結實。此係水稻與不育係水稻雜交,結出的種子是雄性不育,一代代都如此。它是能使雄性不育的特性一代代保持下去的品係,叫做雄性不育保持係。
恢複係——這種水稻本身的**是正常的,能夠自交結實。它與不育係雜交,結出的種子,就是雜交稻種。也就是說恢複係與不育係雜交後,能恢複不育係的育性。
要實現雜交水稻的三係方案,首先必須找到天然雄性不育係植株。袁隆平在稻田裏連續工作了十幾天,1964年6月20日。他終於搜尋到了一株雄性不育的植株。
1966年2月28日,《科學通報》刊登了袁隆平關於《水稻的雄性不孕性》的文章。多年的種植實踐告訴我們,采用三係法種植水稻是行之有效的方法,並在生產上取得了一定的效果。
水稻三係配套後,怎樣在生產上應用呢?
首先要發展不育係,把不育係和保持係的水稻種子栽種在一塊田裏,讓它們自然授粉,生產出不育係的種子,這塊田叫繁殖田。生產出來的不育係種子,少部分用來保持係的繁殖,繼續生產不育係種子;而大部的不育種子與恢複係種子種在一塊田裏,讓其自然授粉、雜交,獲得雜交種子,這塊田叫製種田。在製種田收獲的雜交種子,提供給大田生產。
1979年4月,在菲律賓首都馬尼拉,袁隆平宣讀了論文,引起專家、學者們的極大興趣,一致公認中國的雜交水稻研究和推廣應用居世界領先地位。
1981年7月,美國西方石油公司來華拍攝袁隆平培育雜交水稻的彩色紀錄片,片名是《在中華人民共和國的花園裏——中國雜交水稻的故事》。該影片先後在美國、日本播映。日本的《神秘的水稻威脅日本》一書中稱:雜交水稻這一海外傳奇給日本帶來了風暴。
但是,袁隆平並沒有就此滿足已取得的成績,他看出三係雜交水稻還是有缺點的,比如雜交優勢還不夠強,增產幅度不大,並且沒有早熟的品種,品質一般等。於是袁隆平在此基礎上又推出了“兩係法”。
兩係法雜交水稻技術的關鍵是培育出光溫敏型雄性不育係。此不育係的植株在長日照下(夏季)表現為雄性不育,可用於製種;在短日照下(春、秋季)低溫時,雄性植株卻變為可育,能自交結實。這種特性使它本身既可用於自身的繁殖,又可以雜交製種,從而可減少三係法的保持係,成為兩係法。
兩係法和三係法相比,簡化了生產程序,雜種優勢強,增產潛力大。袁隆平說:" 三係雜交水稻單產10年徘徊,兩係雜交水稻可望異軍突起。”
兩係雜交水稻在我國一些省市種植正在開花結果。湖南兩係雜交早稻種植17萬畝喜獲豐收。平均單產與同熟期的常規品種相比,每畝可達450千克,增產50千克,生長期縮短10天,而且米質提高了一個檔次。
廣西農科院雜交水稻所在李丁民的率領下,從1987年開始研究兩係雜交水稻育種。經過10年的努力,已育成KS—7、KS-_9和。KS—14三個不育係。近幾年,又育出一批新的恢複係,比三係雜交水稻增產10~15%。計劃到2000年推廣示範麵積300萬畝。
雜交水稻的培育在國際上影響很大,研究和推廣都迅猛發展。早在1986年,國際水稻研究所所長斯旺米納塞說:“我相信,湖南雜交水稻研究中心不僅僅是湖南和中國的研究中心,同時也是全世界雜交水稻的研究中心。”1992年在菲律賓馬尼拉國際水稻會上,聯合國糧農組織立項資助一些如越南、朝鮮、印度等國開展高效益的雜交水稻研究和推廣,掀起了第二次雜交水稻的熱潮。
兩係法水稻是我國獨創的方法,是育種方法上的又一次重大變革,已被列為我國科學技術重大成就之一。同時,袁隆平也被國際上譽為“雜交水稻之父”,並先後榮獲了我國第一個特等發明獎(1981)、世界知識產權組織“傑出發明獎”(1985)、聯合國教科文組織科學獎(1987)、英國讓克獎(1988)、美國菲因斯特拯救饑餓獎(1993)、香港何梁何利基金獎(1994)、聯合國糧農組織“糧食安全保障榮譽獎”(1995)、日本“日經亞洲大獎”(1996)等。
袁隆平教授提出雜交水稻育種的戰略是三係法、二係法和一係法。所謂一係法是培育不分離的第一代雜種,能夠將雜種優勢的性狀固定下來,免去製種,程序就更簡化了。
目前,袁隆平正向著一係法這一目標邁進,為解決人類所麵臨的饑餓問題將做出更大的貢獻。