作者：读裁者黄远辉，专注人文历史，质量标准，知识产权推荐阅读书单：《改变世界的一粒种子》《袁隆平的世界》《稻可道》《品牌农业》      前面的内容请关注回看…… 二、袁隆平的科研之路 袁隆平成为当今世界的知名农业科学家，最初的动力源于儿时的一个美丽梦想。袁隆平说：“我学农其实源于一次偶然的事件，读小学时老师组织了一次郊游。老师带我们去参观一个私人园艺场，当我看到红红的桃子挂在枝头，紫红的葡萄一串一串地垂在架上，整个园艺场花红柳绿，一派丰收美丽的景象；巧的是，当时正在上演卓别林的电影《摩登时代》，影片里的主人公对城里的生活感到厌倦，只有在梦里回到乡下美丽的田园生活时，他才会感到快乐。电影里的镜头和眼前的景象叠加起来，我觉得田园确实太美了。当时就想，等我长大以后要是学农就美了，如果老师那时带我们去真正的农村看看，知道当时的农村生活又苦又穷又脏，那我一定不会去学农了。” 袁隆平农业方面的老师是管相桓，管相桓的老师是清华大学的赵连芳。管相桓教授当年并不接受来自苏联的遗传学教育，当时遗传的主流是米丘林和李森科，他们都是前苏联的专家，他们提倡环境影响学说。 其实早在1859年，达尔文就指出了“杂交优势”的存在。1866年，奥地利修道士孟德尔根据他的豌豆杂交试验发表了论文《植物杂交试验》，提出了现在称为孟德尔遗传定律的基因的分离定律和基因的自由组合定律，从而奠定了遗传学的基础。 20世纪是遗传学高速发展的时代。1910年美国遗传学家摩尔根发现了基因的连锁和互换定律，之后又提出了基因的染色体学说，使遗传学的发展达到了细胞遗传学的水平。 1953年美国分子生物学家沃森和英国物理学家克里克提出DNA双螺旋模型，标志着遗传学的研究深入到了分子水平。 遗传学的发展为农作物育种提供了坚实的理论基础和全新的操作思路，育种的方法也在不断创新。在20世纪20年代，美国首先利用杂交育种的方法培育出了高产玉米。玉米是雌雄异花的，进行人工杂交比较容易。水稻则是自花授粉的，而且花小花多，不易人工授粉。 这个时期，美国人Henry Beachell于1963年在印度尼西亚进行杂交水稻培育，他因此被同行称为“杂交水稻之父”，并因此获得了1996年的世界粮食奖。但他的杂交水稻在技术上还不成熟，未能进行大面积推广。 后来，日本科学家曾提出用不育系、保持系、恢复系三系法来培育杂交水稻，甚至提出让野生稻和种植稻杂交，获得高产的杂交水稻的设想。最终，日本人找到了雄性不育的野生稻，但他们培育的杂交水稻增产效果并不好，始终没能培育出具有产业化价值的杂交水稻。 1956年，周恩来总理提出了向科学进军的号召，袁隆平觉得自己也应该做点事，然后就开始搞嫁接，学的还是米丘林和李森科的那一套理论。米丘林和李森科理论的最大问题是，他们培养出来的植物种子无法遗传。袁隆平怀疑他们的那一套理论可能不对，于是悄悄开始研究孟德尔的理论。 1959年，三年自然灾害开始，大家有三年时间都吃不饱饭，这次饥饿对于袁隆平的影响是终身的。这三年感觉比三十年还要漫长，每一天都度日如年，每一刻都在难以忍受的饥饿中挣扎。 袁隆平这才明白，对于人类来说吃饱就是最基本的生存权，生存权就是最大的人权。后来有记者采访袁隆平的时候问他：“日本人一直在做杂交水稻的研究，为什么没有成功？”袁隆平沉思了一下说：“可能他们没有挨过这样的饿吧。没有体会过那种切身的饿，所以在做这件事情的时候，就不会那么拼命。” 关于农业增产，最重要的一个方向就是杂种优势。比如，马和驴杂交以后产生的骡子，比马和驴能干，但是它不能生殖，无法自我繁殖。杂交水稻的研究也面临这么一个问题。 西方早就通过杂交的方式改良了玉米和高粱，很多植物学家都认为水稻杂交无优势，长出来的水稻还是一样。但是袁隆平周围只有水稻，他原来曾经想过研究小麦，但是湖南这个地方水稻最多。 此时，袁隆平一个人在安江农校，在这么偏远的大山沟里，远离学术核心圈，没有人给他泼冷水。我在《我们是如何走到今天，一部创新史》系列文章中就提到过，创新经常发生在边缘地带，也就是普利高津在耗散结构模型中提到的远离非平衡态。 娄向鹏在《品牌农业》系列中也提到，要打破农产品营销边界，杂交创新。这种“跳出行业看行业，跳出产品看产品”的杂交创新，推动和打造农产品品牌的构想，让袁隆平院士颇为赞赏。 那段时期，袁隆平每天就拿着放大镜，走到稻田里，到处找可以用来实验的对象。1961年夏天，他发现了一株特别高的稻子，穗又粗又大，袁隆平欣喜若狂。袁隆平就把这株移回去，把种子培育出来。第二年用这个种子种植水稻，结果令他失望，因为种出来的稻子并不像它的父本，这些稻子有高有矮，穗有大有小，都不一样。后来他查了孟德尔遗传学的书，才知道这叫生物的分离现象。 1964年他和他的学生邓则结婚，邓则也是学农业的，后来成为袁隆平很好的帮手。1964年结婚的这一年，他又有一个重大发现。他认为必须得寻找到雄性不育种，才能够自己去控制杂交的过程，才能够产生想要的杂交效果。 邓则的日记记载：7月5号14点25分，袁隆平拿着放大镜，在田里面找到一株洞庭早籼[xiān]。稻子大类分两种，一种叫籼稻，一种叫粳[jīng]稻。在洞庭早籼的田里，袁隆平找到了一株天生的雄性不育稻株，这种水稻植株有一个特征，就是雄蕊花药不开裂，导致雄性功能丧失而不育。 对于雌雄同花的水稻，既然其雄性功能丧失，那它就是具有单一功能的母稻，也就是可以用来作为杂交的母本。后来，袁隆平经历南繁育种，5·18毁苗事件，杂交水稻的科研之路可谓是磕磕绊绊。 1965年，袁隆平不断培育各种品种，用不同品种和母本杂交，尝试各种各样的可能性。这年冬天，袁隆平写下了他人生中最重要的一篇论文，他写下了三系法的杂交水稻技术路线图，制定了一个三系路线图： 第一步，寻找天然的雄性不育株。 第二步，筛选和培育保持系。 第三步，筛选和培育恢复系。 水稻不具备玉米“雌雄同株+异花授粉”的特性，水稻是“雌雄同株+自花受粉”。自花受粉和异花授粉的最大区别在于，一朵水稻花里既有雄花也有雌花，而玉米的一朵花要不是雌的、要不是雄的。 袁隆平知道困难的核心在于雌雄都在同一朵花，没法做隔离和摘除，而且他也知道，这类自花受粉的植物里有一定概率出现半残的雄花。雌花雄花虽然都在同一朵花里，但雄花却不能给雌花授粉，这类水稻被称为“雄性不育型”。 三系中最重要的那个系就是雄性不育系，不育主要由两个因素控制：一个在细胞质中，导致不育的遗传因子为S型。另外一个因素在细胞核，核基因导致不育的遗传因子为rr型。“野败”不论是细胞质还是细胞核都是不育的，简写成（S）rr。 与此完全相反的，如果细胞质中的遗传因子能育，并且核基因中的遗传因子也能育的，这个类型的水稻叫做（N）RR，(N)RR在三系法中叫作“恢复系”。 如果母本提供细胞质基因，也就是不育系提供一个S，核基因是父本、母本各取一个形成一个Rr，（S）Rr就是袁隆平想要培育的优质水稻。 这样种还是没法产生第二代大量优质种子，于是就引入第三系“保持系”，它在核基因上和不育系一样都是rr，但在细胞质遗传类型上是可育的，也就是（N）rr。 当不育系和保持系杂交时，母本提供细胞质基因，父本、母本各取一个得到（S）rr。保持系和不育系隔行种植，就能大量产生杂交种(S)Rr。不育系总可以从正常水稻里导入优良性状，这样的步骤可以不断叠加多次。 如此，恢复系的优良性状可以不断结合到不育系中。与此同时，也不用害怕保持系会干扰整个杂交过程，因为它的类型（N）rr自交后依然是（N），杂交水稻就是这样培育出来的。  ▲培育保持系，图片来自《改变世界的一粒种子》  ▲“野败”回交转育过程，图片来自《改变世界的一粒种子》 袁隆平把这篇文章写下来以后，投稿给了中科院《科学通报》，这篇稿子的标题叫作《水稻雄性不孕性的发现》，结果被中科院刊登。这篇文章对于袁隆平的意义是生死攸关的，这篇文章发表以后，国家科委九局有一个工作人员叫熊衍衡，他看了这篇文章以后觉得很重要，就把这篇文章呈交给了国家科委九局的局长赵石英。 赵石英看这篇文章以后，也觉得非常重要，就立刻把这篇文章汇报给了国家科委主任兼国务院副总理聂荣臻元帅，聂荣臻元帅批示要保护这个研究，而且提前让湖南科委重视这件事情。正是这个批示，让袁隆平在“文革期间”受到了很好的保护，杂交水稻的研究才得以继续进行。 1970年6月，湖南省第二次农业科技会议上，袁隆平遇到了当时湖南省委书记华国锋，这是一位实干家。袁隆平后来评价华国锋，说没有华国锋就没有杂交水稻。华国锋确实给予了袁隆平特别多的支持。 袁隆平在三亚有一个助手叫冯克珊，冯克珊每天就是白天拿着放大镜，晚上拿着手电筒，满世界找野生稻子。1970年11月23号晚上，冯克珊突然从床上坐起来，想起来有一个地方没看过，是铁道边的一片草地，非得要去看一下，结果还真的找到了一棵稻子。这个稻子后来被袁隆平命名为“野败”。 正是这株“野败”，彻底改变了中国的粮食格局。野败的花瘦小，黄色不开裂，内含败育花粉。这是一种极为罕见的花粉败育型野生稻，国际上的学名是“Wild Abortive”，简称WA。今天我们种植的绝大多数杂交水稻，包括超级水稻，都是野败的后代。 野败本来产量不大，这个植株能用的种子只有五粒，1973年，袁隆平用这五粒种子培育出数万株野败，而且是100%的雄性不育株。为了实验出更多的可能性，袁隆平把种子分给了13个省的100多位科技工作人员，让他们全面展开杂交实验。 1973年10月，袁隆平培育的二九南一号不育系100%不育，且性状与副本完全一致，100%意味着三系配套完成。袁隆平是三系法的总设计师，但他从未把杂交水稻的成就归为一己之功，一再强调这是集体的力量和智慧。 1974年，南优二号第一个实现了大面积推广，平均亩产超过600公斤，能养活的人直接翻了一倍。后来，袁隆平的团队通过“赶粉”等技术，又攻克了大批量制备种子的问题。 1986年10月，杂交水稻国际学术讨论会在长沙召开，在这个会上袁隆平发表了他的路线图。他认为杂交水稻育种可分为三系法、两系法、一系法。从杂种优势的水平上分，一是品种间杂种优势，二是亚种间杂种优势，三是远缘杂种优势，上述三种育种方法和三种优势水平之间存在着一定的内在关系，可以概括为三系法为主的品种间杂种优势利用、两系法为主的亚种间杂种优势利用和一系法远缘杂种优势利用，这被称作“袁隆平思路”。 1995年，两系杂交水稻研制成功，产量比三系杂交水稻增加5%-10%，且米质有较大提升。 1996年，袁隆平提出超级杂交水稻育种目标和技术路线，2000年实现示范亩产700千克。 2004年，袁隆平带领他的团队提前一年实现示范亩产800千克。 2012年，袁隆平团队在湖南省隆回县的百亩试验田里，亩产达到了926.6千克。 2014年12月，袁隆平提出力争在2018年之前实现每公顷产粮16吨（亩产1067千克）。 目前我国杂交水稻制种主要采用两系法，还在积极探索一系法。2014年1月，袁隆平和他的团队凭借“两系法杂交水稻技术研究与应用”项目，获得2013年度国家科技进步奖特等奖。 随着袁隆平声望的提升，让他当院士的呼声也越来越高。1995年5月，袁隆平第二次参评中国工程院院士时，中国工程院经过认真评选，才将袁隆平评为院士。袁隆平接到通知之后，心情仍然十分平静，他对身边的工作人员说：“评上院士，只不过工资涨了一点，我还是从前的我，并没有因为评上院士和从前有什么不同。” 在谈到自己不能被评选为中科院院士一事时，袁隆平谦虚地说：“我没评上说明我的工作还不够条件，说明评选条件很严格，我还要继续努力。” 在国际上，由于袁隆平在培育杂交水稻方面的突出成就，对世界粮食安全作出的巨大贡献，他成了世界闻名的大科学家。2005年底，美国科学院将“杂交水稻之父”袁隆平提名评选为外籍院士。 |
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