近日，因袁隆平院士不幸去世，舉國哀悼，也因此一大波人在檢索袁院士的雜交水稻到底怎麼回事，也有不少人出來科普雜交稻怎麼回事，什麼是不育系、什麼是保持系、什麼是恢複系。顯然，袁隆平院士對于雜交水稻的技術路線、不育系野生水稻的發現以及後期雜交稻的推廣都有着巨大貢獻，對我國乃至世界水稻增産起到了不可磨滅的功勳。

三系法雜交水稻系統

實際上今天要說的雜交水稻技術本質上和轉基因技術殊途同歸，它和轉基因技術的目的都是為了改變作物基因獲得優勢性狀。隻不過從基因層面來看，雜交選育是一種初級的技術實現方式。

這麼一說，肯定有很多人跳出來，喜歡上綱上線的人估計也會扣上帽子，也可能有些人會貌似“科學”地分析說雜交技術和轉基因采取的技術路線完全不同。總之，是有很多人不會同意的。喜歡上綱上線的人請繞行，本篇内容已經超越了你們的知識天花闆！對于說技術路線不同的朋友，我們繼續探讨。

确實，兩者的原理、技術路線完全不同。但是，我們從分子層面來看一下，無論是轉基因技術還是雜交技術，我們都改變了什麼？

生物學告訴我們，無論是人的高貴，還是蝼蟻的卑微、蕨類的無存在感，地球上所有碳基生命長成什麼樣子、有什麼特征習性都是由A(ADENINE腺嘌呤)、G(GUANINE鳥嘌呤)、C(CYTOSINE胞嘧啶)、T(THYMINE胸腺嘧啶)這4種堿基，按照A-T、G-C固定搭配排列組合形成的糾纏為螺旋狀的DNA鍊條（脫氧核糖核酸）所決定的，沒有例外。人類和香蕉的基因相似度50%、人類和牛的基因相似度80%、和老鼠的基因相似度85%。

DNA平面與立體結構

人類與其他物種基因相似度

因此，水稻在特定溫光水肥條件下，長得高還是矮、籽粒數多還是少，正是由水稻DNA的堿基對排列組合情況決定的。水稻大概有4億多個堿基對，不同水稻品種的堿基對數量和排列組合略有差異，這種差異導緻了有的水稻穗大粒多但籽粒不飽滿，有的水稻穗小粒少但籽粒飽滿。進行雜交後，獲得的下一代，其DNA的堿基對發生了基因重組，使得子代同時具有父本和母本雙方的優勢，長出穗大粒多籽粒飽滿的水稻，也就是我們看到的高産雜交水稻。但這種基因改變，不是那麼精準，雜交後改變的基因不是一個特定基因而是整個基因組的重組，而且具有較長的周期，雜交後性狀到底變好還是變壞存在不确定性。也就是說，雜交水稻的最終目的是要去改變水稻基因，隻是這種改變的手段是通過三系法或兩系法來完成的，這種手段下存在較大不确定性和較長時間周期。

那麼，轉基因技術呢？以應用最為廣泛的BT基因為例：最早科學家發現蘇雲金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis，簡稱Bt）能産生多種類型的Bt蛋白，Bt蛋白對鱗翅目、對翅目、雙翅目、鞘翅目、膜翅目等多種昆蟲，以及線蟲、蠟類和原生動物等具有特異性的殺蟲活性，這些類别的昆蟲幼蟲是當前農業的第一大害蟲，以植物的根莖葉為食。而Bt蛋白本身對上述類别外的昆蟲無毒，更不用說脊椎動物或人體。Bt蛋白進入人體後會和其他正常的植物蛋白、動物蛋白一樣被人體消化系統撕裂成氨基酸這樣的蛋白構成基本單元，然後被運輸到肝髒合成人類自己需要的蛋白，并不會形成殘留或者潛在危害。

一開始，科學家直接通過培育蘇雲金芽孢杆菌的方式，将其制成生物農藥并噴灑在作物上用來防治蟲害。歐洲市場上一度以有機食品的名義高價銷售這種新型農藥保護下生産出來的農産品。但由于仍然存在制作成本、農藥噴灑成本的問題，科學家顯然不能止步于此。科學家發現，蘇雲金芽孢杆菌能産生Bt蛋白是由其DNA中的一個片段也即是Bt基因決定的，于是科學家嘗試把Bt基因插入作物DNA，讓作物在生長過程中自己産生Bt蛋白，這樣鱗翅目昆蟲對作物就會避而遠之了。

1988年，孟山都公司将能産生Bt蛋白的Bt基因插入棉花的DNA中，獲得了第一批轉基因抗蟲棉。1996年，孟山都公司推出棉鈴蟲抗蟲Bt轉基因棉花。1993年我國科學家自主研發出了轉基因抗蟲棉，成為全球繼美國之後第二個擁有自主知識産權抗蟲棉的國家。将Bt蛋白基因轉入大豆中就是轉基因抗蟲大豆，轉入玉米中就是轉基因抗蟲玉米，轉入水稻中就是轉基因抗蟲水稻。轉Bt基因抗蟲技術有巨大的經濟社會效益，一方面減少農藥、人力投入，降低生産成本，另一方面減少蟲害帶來的巨大損失，還減少農藥使用量和農藥在環境與食物中的殘留。這就是為什麼美國的轉基因大豆遠洋運輸到中國、交完關稅和增值稅之後仍然比國産大豆便宜很多的重要原因之一。

轉基因水稻與常規水稻病蟲害對照

轉基因技術本質上是将特定的優勢基因（特定的堿基對組合片段）在實驗室内容通過基因槍介導轉化法、核顯微注射法等方法，插入到目标生物基因組内，從而獲得具有特定遺傳性狀穩定表現的個體。兩個技術的主要異同簡要概況起來見下表：

雜交水稻和轉基因技術異同

可以看出，無論是雜交水稻還是轉基因技術，都是人工幹預改變基因的技術，殊途同歸。隻是由于雜交隻能在沒有生殖隔離的同種之間進行基因交換重組，而轉基因技術則可以将不同種的基因進行交換，是一種受限更小、效率更高的一種基因重組技術。異種之間基因交換并不可怕，畢竟人類和香蕉的基因相似度也有50%，全球所有生物都有共同祖先，本質上是同類。可以預期，随着生物技術的進步和突破，未來優勢基因不僅可以在異種之間進行交換，甚至有可能直接在電腦中通過程序進行設計，設計出全新的基因也未嘗不可能。

自然，人類也一定會有足夠的智慧解決這中間的倫理問題，但這是發展中的問題，一如人類的工業革命導緻了污染、全球變暖，但現在也在逐步得到解決，沒有人願意回到工業革命之前。這又是另外一個話題，和本文主旨無關。

無論是雜交水稻技術、轉基因技術還是未來可能出現的程序設計基因技術都是殊途同歸的，未來育種方面的成果必将出現日新月異的新局面，隻有生物技術的不斷進步與發展，才是對袁老的最好的紀念。

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