種子,農業發展的“芯片”,作為繁育的根基,沒有牢牢掌握在自己手中,糧食是否安全就成了漂浮不定的劍,時刻懸在頭上。
在國際貿易自由流動、産業互補、無災無難的情況下,它也許像微風拂過你的面頰,沒什麼特别的感覺就消失在腦海中,無非就是有money就可以唾手取得而已。
然而,在存量博弈、地緣局勢動蕩以及自然災害甚至人性走向極度自私的籠罩下,它不在那麼簡單,任我們自由自在選食,随時差異化分配你我生存的選擇。
水稻,我國三大主糧之一,作為中國引以為傲極少數可以出口的育種技術,承載着國家糧食安全的重任,所謂“手中有糧,心中不慌”。
1萬多年以前,我國先民們已經完成水稻馴化,開始栽培水稻,從考古中已經發現碳化遺迹,基本證實在我國長江中下遊與錢塘江流域已有種植。
至于文獻記載,在我國詩歌鼻祖《詩經》中有寫到“十月獲稻,為此春酒”,看來不止是簡單食用,都用來釀酒了。
另外,我國曆史開山大作《史記》中《夏本紀》篇有記載“令益予衆庶稻,可種卑濕”,雖是站在漢代尋迹古夏,也能隐約感受到水稻早就栽培了。
長久以來,耕種人一般頭年窮盡眼力在萬千稻粒中覓得一顆顆成色優良的種源,第二年開始育苗、插秧,加以農家肥,然後田間除草除蟲,稍有幹旱及時灌溉,周而複始一年又一年延續着種子的魔力。
和其他種子一樣,先民們遵循自然,自己精心挑選水稻種子,繁衍生息,這種農家自選的方式,一直維系到現在還能見到。
随着社會的進步和技術發展以及世界頻繁交流,水稻育種迎來了全新的面貌,我國現代水稻育種技術逐漸浮出水面。
1926年,丁穎在廣州農林試驗場附近發現一株野生水稻,培育觀察後,選取良品和栽培稻雜交,在長達8年的反複篩選後,育成“中山1号”,這是世界上第一個把野生稻抵抗惡劣環境的基因轉移到栽培稻的成功先例。
1930年,他先後開辟了石牌稻作試驗總場和沙田、韓江、東江、北江等五個稻作試驗分場。之後十幾年間,幾個試驗場共培育出60多個良種,廣泛推廣到南粵大地。
其中“中山1号”及其衍生品種“中山白”、“中山紅”、“包胎矮”等在國内累計推廣60餘年,種植面積達一億多畝。
1936年,他從華南水稻栽培品種“早銀粘”和印度野生稻雜交的後代中,選出每穗幾百粒以至千多粒的“千粒穗”,這是世界上第一個千粒穗水稻新株系,引起了國内外稻作科學界的廣泛注意。
1941年,廣西華僑甘利南從南洋帶回矮稈、耐肥、抗倒等許多優良豐産性狀的“矮仔占”,之後成為我國矮化育種最重要的種源,被稱為全國水稻矮源之祖。
1955年,我國育種家黃耀祥以“矮仔占”為源,選育出“矮仔占4号”,并與高稈品種“廣場13”雜交,培育出世界第一個矮稈籼稻品種“廣場矮”,比國外矮化育種早10餘年,成為水稻育種史上一次重大突破。
他育成的廣場矮、珍珠矮、廣陸矮4号、雙桂1号、雙桂36、桂朝2号、特青2号、勝優2号、七山占、七秀占、勝泰1号等一大批著名高産優質良種,為提高我國各個時期的水稻産量做出了重要貢獻。
其中,推廣面積較大的品種有50多個,超過1000萬畝的有7個,超過10000畝的有3個,累計面積達8.4億畝,增産稻谷845億公斤,增加産值845億元。
1956年夏天,洪春利有一次到村裡巡看稻田時,在田間一處水溝旁意外發現兩科高約70厘米、葉色青綠的自然變異植株,這些水稻個子看起來比其它水稻較矮,稻形、稻穗也長得不錯,出于好奇心,他選擇部分形狀較美的稻穗摘下帶回家。因文化程度較低,洪春利便找農業技術員洪群英一起研究培育攻關。
随後,洪春利開始在自家田地裡育秧、種植,精心培育。早稻抽穗時遇強風暴雨襲擊,稻禾大部分倒伏,唯有洪春利培育的這些植株挺拔不倒,結實豐滿,顯示出禾矮、抗倒伏、産量高的特性,收獲時得16穗、1000多粒種子,後由洪群英負責翻秋,收種子4.1公斤。
1957年早造栽插0.65畝,收幹谷240.2公斤,相當于畝産369.5公斤,比“南特16”品種增産30%。同年晚造翻秋倒播,出穗整齊,穗長約17厘米,每穗60粒左右,同樣高産,後定名為“矮腳南特”。
同期,台灣也在獨立開展矮稈育種,台灣台中區農業試驗場1949年以“低腳烏尖”為母本、“菜園種”為父本配組,1956年育成“台中在來1号”。
1957年,中國農業科學院成立,擔負着中國農業重大基礎與應用基礎研究、應用研究和高新技術研究的任務,緻力于解決中國農業及農村經濟發展中基礎性、方向性、全局性、關鍵性的重大科技問題。
1961年7月的一天,袁隆平發現了一株顆粒飽滿、有10多個8寸長稻穗、長勢猶如“瀑布”的稻株,鶴立雞群,他自認找到了良種,小心翼翼地做标記、培育,期待來年畝産試驗的大增收。
怎知第二年,他滿心期盼的良種,抽穗卻參差不齊。
“我很灰心,坐在田埂上,呆望着稻株百思不得其解。”袁隆平說。
“發呆”中,他突然來了靈感:自花授粉的水稻,出現了雜種後代才有的“分離”現象,是否說明自花授粉作物也有雜種優勢?他趕緊記載和反複統計稻穗參差不齊的分離比例。
3∶1!完全符合孟德爾分離規律!
1964年,他在對一株“鶴立雞群”的野生雜交稻的研究中獲得靈感,開始從事雜交水稻研究。
1966年,他在《科學通報》上發表了第一篇論文《水稻的雄性不孕性》,文中提出:“要想利用水稻雜種優勢,首推利用雄性不孕性”。
通過理論研究和實踐相結合,他否定了“水稻等自花授粉作物沒有雜種優勢”的傳統觀點,極大地豐富了作物遺傳育種理論和技術。
1967年,他起草的“安江農校水稻雄性不孕系選育計劃”,呈報省科委與黔陽地區科委。6月,袁隆平、李必湖、尹華奇在黔陽地區農校正式成立水稻雄性不育科研小組。往後的1970年,袁隆平和他的助手李必湖等人在海南三亞發現了花粉敗育的野生稻,為雜交水稻雄性不育系的選育打開了突破口。
三系雜交稻平均産量比一般普通良種增産20%左右,畝産能達到 430公斤。最初代表性品種為南優1号,南優2号等,後因稻瘟病抗性問題,逐步被标志性品種汕優63取代。汕優63集高産抗病于一身,産量突破500公斤,年推廣面積達到1億畝。
此後幾十年間,他大部分時間在田間地頭與水稻為伴,觀察、記錄、研究和選育,為雜交水稻選育奮鬥一輩子,改良一批又一批,畝産一次次破紀錄,為我國水稻的增産豐收立下汗馬功勞。
1964年——開始研究雜交水稻
1966年——論文《水稻的雄性不孕性》的發表,拉開了中國雜交水稻研究的序幕
1973年——籼型雜交水稻三系配套成功
1974年——育成我國第一個雜交水稻強優組合“南優2号”
1986年——提出雜交水稻育種戰略,由“三系法”向“兩系法”,再到“一系法”,在程序上往更簡便更高效的方向發展
1995年——兩系雜交水稻研制成功
1997年——開始了“中國超級雜交水稻”的研究
2000年——超級稻百畝連片單産700公斤/畝育種目标實現
2004年——超級稻百畝連片單産80公斤/畝育種目标實現
2011年——超級稻百畝連片單産900公斤/畝育種目标實現
2014年——超級稻百畝連片單産1000公斤/畝育種目标實現
2016年——向世界介紹正在探索種植的“海水稻”
2018年——完成在阿聯酋迪拜沙漠地區種植水稻的任務
2020年——第三代雜交水稻早晚雙季稻平均畝産突破1500公斤數
1965年,李铮友教授在雲南保山生産試驗樣闆田種植的低海拔粳稻品種台北8号中發現了與高海拔籼稻自然雜交産生的雄性不育株。
随後,李铮友從試驗田中選取了很多低結實株并且采集了結實率很低的單株種子進行培育,從中發現了一株貌似高海拔粳稻品種“紅帽纓”自交完全不結實的株型。
他再次把此稻株作為母本,與紅帽纓進行人工雜交獲得種子,播種後用同樣的方式連續繁殖幾代,後代與父本紅帽纓性狀逐漸一緻,不育株率達100%,不育率達98%,再選不育度100%的進行回交。在1969年回交三代後,不育株率達100%,不育度達99%以上,育出了滇一型粳稻紅帽纓不育系。
到了1971年,他利用粳稻科情3号與籼稻IR8号雜交選育出南8恢複系,後來又育出了南20、台紅等恢複系。又利用粳稻台中31與籼稻玉溪紅谷雜交選育出南4,用半節芒不育系與廣二矮2号雜交,再與粳稻牡丹江4号雜交選育出南19等多個恢複系并均選配成功,1973年成功實現了雜交粳稻的“三系”配套,幾十年如一日研究、實踐,為雲南的水稻栽培默默貢獻。
60年代末、70年代初,在浙江闵紹楷與他的同事們先後育成了早熟早籼“二九青”、中熟早籼“圭陸矮”、“中稈旱”、遲熟早籼“青稈黃”等系列配套早籼矮稈高産抗病良種,很快在浙江與長江中下遊地區推廣,累計種植面積在1.5億畝以上。
70年代初,沈陽農業大學楊振玉首創“籼粳架橋”制恢技術,育成C57、C418等高配合力的粳型恢複系,率先攻克國際上長期未能解決的粳稻雜種優勢難關,使我國成為世界上最先應用雜交粳稻的國家,為世界稻作文化做出了突破性的貢獻。
1971年,韋裕廉參加由袁隆平發起的全國籼型雜交水稻科研大協作。經過多年艱苦卓絕的努力,韋裕廉團隊先後育成和推廣了汕優32選、汕優18等組合,特别是博優175、特優18兩個組合穗大粒多、耐肥抗倒、産量高,是當時玉林地區早、晚造的主栽組合,對地區糧食增産增收起到了很大作用,被譽為“玉林水稻之父”。
1973 年,湖北沙湖原種場農技員石明松在水稻農墾58大田中發現光敏核不育現象,其育性受日照長短的調控,并育成了首個光敏核不育系農墾58S。這是全世界在作物中首次發現,并利用光敏核不育現象。
此後,湖南安江農校的鄧華鳳研究員發現了另外一類育性受溫度調控的水稻兩系不育系,安農 S-1,稱為水稻溫敏核不育,溫度變化可以導緻育性的轉換,高溫不育,低溫可育。兩系雜交稻由于沖破了恢、保關系的束縛,親本間的遺傳差異變大,兩系雜交稻平均産量比三系雜交稻具有較大的提高,代表性的品種如兩優培九,大面積種植能達到畝産630公斤,比三系對照汕優63增産約10%左右。水稻兩系不育系的技術研發完全是我國自主創新實現的。
20世紀70年代末,經過10多年系統研究,周開達的岡型雄性不育雜交水稻開始在四川推廣。一年後,試點地區水稻畝産已近千斤,平均每畝增産約30%。其中岡型、D型雜交稻成為全國種植面積最廣的水稻品種之一,在長江中上遊及雲、貴、川等地仍廣泛種植。
1979年,盧永根負責的“華南農業大學稻屬種質資源保存基地”建成。随後80年代初,他帶領團隊研究水稻的雜種不育性,并和助手張桂權一起提出了水稻“特異親和基因”的概念,以及應用“特異親和基因”克服籼粳亞種間不育性的設想,被業界認為是目前對栽培稻雜種不育性和親和性比較完整和系統的新認識,對水稻育種實踐具有指導意義。
1980年,謝華安在福建和海南選育出抗稻瘟病、強恢複力、高配合力的恢複系“明恢63”,被認為是中國創制雜交水稻恢複系的優良種質和遺傳貢獻最大的親本。在其基礎上選育出雜交水稻良種“汕優63”,豐産性高、适應範圍廣、品種優良、抗稻瘟病,在全國累計推廣近10億畝,後走入國門引種至東南亞,被當地農民譽為“東方神稻”。
1984年,徐一戎的“寒地直播水稻早熟高産栽培技術”研究取得了重大突破,寒地水稻禁區的大門第一次被叩開,水稻和玉米、大豆一樣,進入北大荒主栽作物的行列。其中“合江19号”首次突破畝産千斤大關。
這位在荒涼的北大荒領着5個人8個月建了十幾個農場的寒地水稻之父,自從與水稻栽培結緣,從此沒停歇過,“100多天在辦公室裡研究理論,撰寫科研著作;100多天在水稻田間做科研和現場指導;100多天到基層去講課、培訓、推廣技術”,為我國的水稻栽培也立下了汗馬功勞。
1987年,李必湖的助手鄧華鳳在安江農校籼稻三系育種材料中,找到一株光敏不育水稻,随後在李指導下,育成世界上第一個籼型水稻溫敏核雄性不育系——安農S-1,這也是世界上第一個通過技術鑒定的水稻光溫敏核不育系。
1987年以來,楊振玉在兩系法雜交粳稻研究中又取得重大進展,提出按不同生态條件選育光溫互補不育系的技術路線,育成培矮64S/C418、108S/418等兩系亞種組合,在江蘇淮北稻區示範成功,為兩系籼粳雜種走向生産奠定了基礎。
1996年6月,中國超級稻選育項目啟動,中國超級稻專家委員會成立。 1996年,沈陽農業大學楊守仁教授帶領學生陳溫福等率先育成了有史以來第一個直立大穗型超級稻“沈農265”,連續3年百畝連片試種測産達到了800公斤以上,創造了寒地水稻大面積超高産的世界紀錄。
1998年,由袁隆平院士主持的“中國超級稻雜交選育”立項。至此,在超級稻科研領域,楊守仁率領的沈陽農業大學團隊與湖南國家雜交水稻研究中心和中國水稻研究所并列為三支大軍。
2000年,甯波市農業科學研究院馬榮榮育成雜交粳稻“甬優1号”,打破國内頂級水稻專家認為難以實現的“禁區”,成功育成雜交粳稻品種,成為浙江省第一個比照增産10%以上的稻種,當年在浙江省推廣了20萬畝。後來他于2005年破解籼粳亞種間雜種優勢直接利用的世界難題,率先育成籼粳雜交稻,為中國高産雜交水稻培育開辟了一條新路。
馬榮榮從事雜交水稻的研究、應用和推廣工作30餘年,育成雜交水稻新品種中“甬優5号”是我國第一個通過國審的三系粳糯型雜交水稻,其母本“甬糯2号A”的育成填補了國内空白。
在創建了籼粳雜交水稻有利性狀集聚技術的基礎上,他創造性地運用遠緣雜交和三系法雜交育種,集聚了水稻不同亞種的有利基因,綜合性狀優良的強優勢籼粳雜交水稻組合,育成了“甬優6号”“甬優9号”“甬優11号”等甬優系列雜交水稻,已推廣至浙江、福建、江西、湖北、江蘇、廣西等地。
“甬優6号”和“甬優12号”是我國目前僅有的兩個通過農業部認定的籼粳亞種間超級雜交稻推廣品種,其中“甬優12”号連續3年創浙江省晚稻單産和百畝示範方均産吉尼斯紀錄,2010年最高畝産達858.5公斤,百畝示範方平均畝産達842.1公斤。
2004年,由江蘇省農科院糧食作物研究所研究員王才林育成的高抗條紋葉枯病的粳稻新品種“南粳44”,年推廣面積超過400萬畝,成為江蘇省推廣面積最大的品種,被農業農村部認定為超級稻,有效解決了江蘇省水稻長期遭受條紋葉枯病為害的問題。
他育成的“南粳46”和“南粳5055”等優良食味水稻新品種,被譽為江蘇省“最好吃大米”。
根據國家統計局數據顯示,2021年我國稻谷種植面積2992萬公頃,稻谷總産量21284萬噸,進口稻谷1.17萬噸,較2020年減少1.56萬噸,出口稻谷12.51萬噸,較2020年增加0.21萬噸。
可以放心的說,我國稻谷存量充裕,完全自給自足。
當下,我國水稻已傳播到世界各地栽培種植,為這個即将突破80億人口的地球推動糧食增産,向前邁進了一步。
展望未來,相信老一輩農業科技工作者辛苦勞作的成果,在新一代工作者中會傳承和創新下去,源源不斷豐實我們的飯碗。
最後,緻敬所有在糧食安全,保障大國糧倉默默耕耘的人們,你們才是最美科技工作者、最美勞動者。
種子非小事,生命情相托。
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