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為什么雜交水稻會(huì)誕生在中國(guó)?
發(fā)布時(shí)間:2021-05-24 來(lái)源:鄂州市科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)

吃飽肚子不是難事,難的是讓所有人一輩子吃飽肚子。

當(dāng)我們縱觀人類人口的增長(zhǎng)曲線的時(shí)候,就會(huì)發(fā)現(xiàn)人類人口并不是直線上升的,而是在經(jīng)歷了幾千年的緩慢上升后突然躍起。這個(gè)躍遷的拐點(diǎn)距離現(xiàn)在并不遠(yuǎn),現(xiàn)在老人家大多還有饑寒交迫的回憶。

讓更多的人可以吃飽飯,依靠的是二十世紀(jì)農(nóng)業(yè)綠色革命的四大進(jìn)展,它們分別是雜交育種,化學(xué)肥料,灌溉設(shè)施,以及農(nóng)業(yè)機(jī)械化。其中雜交育種的祖師爺?shù)脧?863年發(fā)現(xiàn)遺傳規(guī)律的孟德爾算起。大概100年后,袁隆平院士提出三系法雜交水稻育種,和孟祖師的豌豆雜交原理可謂一脈相承。

孟祖師的豌豆和袁院士的水稻都是嚴(yán)格的自花授粉植物。嚴(yán)格自我授粉植物的花朵里擁有雌雄配子(相當(dāng)于動(dòng)物的精子和卵子),而且在花骨朵的時(shí)候就完成了授粉,花瓣的物理保護(hù)讓這些植物很少有異花授粉的機(jī)會(huì)。自然界里自花授粉的植物并不多,這種特殊的性質(zhì)讓植物的性狀能更加穩(wěn)定遺傳的同時(shí),也給育種帶來(lái)了很大的困難。

為自花授粉植物做雜交的過程就是一個(gè)精準(zhǔn)的外科手術(shù),需要在花將開未開之時(shí),不輕不重移除花瓣,不多不少摘出花蕾,小小心心撲上花粉,穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)做好包扎,安安靜靜祈禱結(jié)實(shí)。當(dāng)我讀博士的時(shí)候,曾經(jīng)嘗試過給一種豆科植物百脈根做雜交,結(jié)果無(wú)一成功。孟祖師選擇豌豆做雜交實(shí)驗(yàn)的原因之一,就是因?yàn)橥愣够ㄗ銐虼?,容易?zhí)行雜交操作,是一種很好的雜交實(shí)驗(yàn)材料。而水稻的花非常小,小到別說用鑷子操作,連觀察都需要使用放大鏡。常規(guī)手段為水稻做雜交幾乎是不可能的事情。但是沒有雜交,就沒有辦法大規(guī)模培育水稻新品種。袁院士就是為水稻育種“造輪子”的人,三系法的提出和建立讓水稻新品種的培育一日千里。

很難想象如果水稻育種的技術(shù)是在國(guó)外被開發(fā)出來(lái),會(huì)是怎么一個(gè)結(jié)果。糧袋子被別人抓在手心肯定不會(huì)好受,幸好這幾乎是不可能的事情。三系法的誕生也離不開天時(shí)地利人和。天時(shí)是當(dāng)時(shí)植物遺傳的理論基本上已經(jīng)成熟,從理論上說雜交水稻肯定能成功;人和自然是因?yàn)槲覈?guó)以袁隆平為代表的無(wú)數(shù)農(nóng)業(yè)育種人的努力。而地利的因素,讓雜交水稻必然在中國(guó)才能成功。

袁院士籍貫江西、生在北京、工作在湖南,但是發(fā)現(xiàn)第一株野生稻雄性敗育株的地方,卻是在海南三亞南紅農(nóng)場(chǎng)附近的沼澤地里面。看好了,不是在農(nóng)場(chǎng)里面,是在農(nóng)場(chǎng)附近的沼澤地。為什么在海南南紅農(nóng)場(chǎng)邊的沼澤地里能發(fā)現(xiàn)這么寶貴的育種材料,這就是我們的地利了。

地利是因?yàn)橹袊?guó)是所有水稻的祖先,不管是粳稻秈稻等栽培稻,還是各種野生稻,祖先都在中國(guó)。作為水稻的發(fā)源地,我國(guó)具有非常豐富的水稻品種多樣性,南起海南三亞,北到江西東鄉(xiāng),東至臺(tái)灣桃園,西抵云南盈江,在南方大地上野生稻和栽培稻交錯(cuò)生長(zhǎng)田間和濕地中。盡管隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展,水稻的種植地已經(jīng)擴(kuò)展到整個(gè)地球,但是只有在中國(guó),才能發(fā)現(xiàn)如此多樣化野生稻品種。這些品種中包括了難以預(yù)計(jì)的水稻育種資源,也是中國(guó)雜交水稻可以成功的基石。袁院士離世之日,正好是國(guó)際生物多樣性日,不知是否是冥冥中自有天意。

如果說雜交水稻是我們的火箭,那遍布荒野的野生稻就是造火箭用的生鐵,雖然不值錢,但不可或缺。網(wǎng)上曾經(jīng)有份著名的公開信,三農(nóng)專家李昌平寫給育種專家袁隆平的,期望有更多的研究從雜交稻轉(zhuǎn)移到常規(guī)稻。其實(shí),每一個(gè)育種專家都知道,沒有這些在歷史過程中逐漸積累下來(lái)的野生稻和栽培稻品種,也不可能有現(xiàn)在的雜交水稻,更不可能有未來(lái)更好的雜交水稻。

保存更多的水稻多樣性不僅是三農(nóng)專家,也是育種專家的心愿。然而,優(yōu)勝劣汰是大勢(shì)所趨,哪個(gè)農(nóng)民都不希望自己土地上稻穗低垂、金黃一片,樸素的種植理念造成越來(lái)越多的地方品種被舍棄,用來(lái)種植的作物品種逐漸單一化。種植品單一化是一個(gè)雙刃劍。一方面,單一化的品種種植讓農(nóng)業(yè)管理更加簡(jiǎn)單高效,讓農(nóng)業(yè)可以年年增產(chǎn);另一方面,單一化讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)變得脆弱,一旦爆發(fā)病蟲害或者環(huán)境災(zāi)害,容易大規(guī)模減產(chǎn)。歷史上曾經(jīng)發(fā)生過的愛爾蘭大饑荒,就是單一化土豆種植遇到枯萎病造成的。品種單一化不僅發(fā)生在水稻土豆上,還發(fā)生在玉米小麥,香蕉桔子,甚至肉雞奶牛上。

為了將來(lái)的育種也能有足夠多樣化的種子資源,解決方案有三種,一,把多樣化保護(hù)在實(shí)驗(yàn)室,二,把多樣性保護(hù)在農(nóng)家,三,把多樣性保護(hù)在荒野。我國(guó)目前收集了6萬(wàn)多份水稻品種資源,其中野生稻5000多種,這些都好好保存在實(shí)驗(yàn)室中。農(nóng)民自身留種形成的水稻地方品種,具體數(shù)目難以考量,這是千百年來(lái)最傳統(tǒng)的育種方式,但在新型水稻品種的壓力下,農(nóng)民留種越來(lái)越困難,越來(lái)越式微。

把多樣性保護(hù)在荒野就是保護(hù)野生稻的原始生境。和實(shí)驗(yàn)室里穩(wěn)定的保存體系相比,原始生境就是一個(gè)野生稻的動(dòng)態(tài)保存系統(tǒng),可以最大限度地維持野生稻的多樣性。袁老最早發(fā)現(xiàn)野生稻的沼澤地不知道還在不在,如果在的話,那將是一個(gè)很恰當(dāng)?shù)囊吧举Y源保護(hù)地。我國(guó)目前僅有的野生稻原位保護(hù)地,建立在野生稻的分布北界江西東鄉(xiāng),不過僅僅保留了700平米的保護(hù)地。其他野生稻的繁殖地已經(jīng)大量喪失。折中的方式是建立異地保護(hù)地,在廣州和南寧分別有兩個(gè)野生稻的園圃,總計(jì)大致有小10000平方米。

在袁院士等中國(guó)育種人的努力下,我們這一代人已經(jīng)不用擔(dān)心吃飽肚子的問題。但是現(xiàn)在的農(nóng)業(yè)還存在著大量的問題,如何減少化肥的使用,如何應(yīng)對(duì)氣候變化,如何抵抗病蟲害。這些問題不解決,餓肚子的事情在將來(lái)可能還會(huì)出現(xiàn)。誰(shuí)也不知道將來(lái)是否會(huì)有一天,會(huì)有第二個(gè)年輕的袁隆平,在這些殘留的野生稻中,找到讓中國(guó)人可以世世代代不再餓肚子的新希望。

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