袁隆平
“一株小小的水稻,解决了全中国乃至世界人民的吃饭问题。开启我国水稻育种杂种优势利用序幕的,则是袁隆平先生1966年发表的一篇标志性论文。”20日,在湖南省农科院召开的《水稻的雄性不孕性》发表50周年座谈会上,《科学通报》编审彭斌说。
1966年2月28日,袁隆平的论文《水稻的雄性不孕性》发表于《科学通报》中文版第17卷第4期。4月15日,经编辑部摘译的英文版发表在其外文版第17卷第7期。
这次对水稻育种“禁区”的跨越,奠定了我国杂交水稻育种与产业迅猛发展的基础,为我国乃至世界粮食安全作出了巨大贡献。
挑战经典理论,初生牛犊不怕虎
《水稻的雄性不孕性》一文开宗明义:水稻具杂种优势,尤以籼粳杂种更突出。要想利用水稻杂种优势,首推利用水稻的雄性不孕性。他还大胆预测,通过进一步选育,有望找到雄性不育系、保持系和恢复系,实现三系配套,使利用杂交水稻第一代优势成为可能,并将给水稻带来大幅增产。
1960年,袁隆平在湖南省安江农校试验田中,发现了一株“高大上”的水稻:植株高大,穗大粒多。可当他把从该稻株收集的壮谷视作良种,播撒试验田后,结出的水稻却长得参差不齐,表现出严重的遗传分离。
根据遗传学知识,只有杂种F2代才会有遗传分离现象。而袁隆平发现的“高大上”植株,是天然的杂种F1代。他认为,既然杂种F1代植株能表现出优良特性,就说明水稻具有杂种优势。
杂种优势是生物界普遍存在的现象,是指遗传基础不同的两个亲本,杂交产生的杂种,在某些性状上会有优于其亲本的现象。不过,根据遗传学经典理论及当时国际上的普遍观点,水稻是花器很小的自花授粉作物,并无杂种优势。
而袁隆平坚持认为,自花授粉与异花授粉作物的区别,仅是繁殖方法上的不同,绝不是影响杂种优势有无的主因。他推断,经多代自交提纯的水稻品种应该能产生杂种优势。此后,袁隆平做的几个品种的杂交实验,也证实了水稻杂种优势的存在。
但怎么利用它进行杂交水稻育种又是个难题。袁隆平团队核心育种专家邓启云介绍,玉米等作物采用手工杂交方法就能得到大量杂交种子。对小花器的自花作物水稻而言,手工杂交不可行,必须找到一种遗传工具。
袁隆平认为,最关键的是要找到“水稻的雄性不孕性”植株。1964年到1966年间,他在安江农校的实习农场和附近农田里,先后观察了14000余穗稻株,仅从胜利籼、南特号、早粳4号和洞庭早籼等四品种中,发现了6株雄性不孕株。
原创性的发现与研究,任何时候都不会失去价值
50年来,世界杂交水稻研究的发展,也充分印证了袁隆平的预测。
受《水稻的雄性不孕性》一文的启发,杂交水稻的研究也逐步在国外兴起。1977年,国际水稻研究所启动杂交水稻研究项目,上世纪90年代初,项目扩展到南亚、东南亚诸国。1991年,国际水稻所在菲律宾育成并释放了首个国外的商业化杂交水稻品种,自此,其他国家相继成功将杂交水稻应用于生产。据2014年资料,国外杂交水稻推广面积达9600万亩/年。国外杂交水稻占国家水稻种植总面积比率最高的是美国,占美国全国水稻总面积的25%。
“袁先生的这篇论文,是杂交水稻研究领域的开创性工作,指明了杂交水稻育种发展的战略方向。他的前瞻性研究与思考,对后来全国杂交水稻育种和发展的协作攻关,具永恒的指导性。”中国水稻研究所所长程式华说。
这一成果,也为我国其他作物的杂种优势利用,作出了杰出贡献。中国工程院院士、湖南农业大学教授官春云介绍,在袁隆平的亲自指导下,湖南省油菜作物雄性不育杂种优势利用走在全国前列,湖南也成为了该领域内最先实现油菜杂交三系配套的省份。“因这篇论文,大家都开始重视雄性不孕性及杂种优势利用。这是促进作物增产重要途径。”官春云称。
“无论哪一种科学研究,原创性的发现和研究,任何时候都不会失去价值和意义。因此,我们要纪念这篇论文的诞生。”中国农科院副院长、中国工程院院士万建民说。
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