2012年9月2日,四川省成都市,袁隆平赴国家杂交水稻基地成都分中心查看杂交水稻长势。图/IC photo

2021年5月下旬,海南三亚南繁基地,气温已经超过35℃,冬季水稻的种植结束,南繁的水稻育种家们已经逐渐北归,留下空空的稻田。

这里也是袁隆平每年都要来的地方,就在今年年初,91岁的袁隆平还在这里,过去几十年的每一年冬天,他几乎都会来这里,守护着他的种子和水稻。但下一个冬天,这里再也等不来这个用一粒种子改变了中国、也改变了世界的老人了。

2021年5月22日,袁隆平院士在长沙逝世,中国水稻研究所所长、中国工程院院士胡培松对新京报记者感慨,“国之脊梁,国士无双,袁老师让我们吃饱饭了。”中国科学院院士、中国农科院作物科学研究所所长钱前则说,“当我们终于可以平视这个世界时,应该铭记,这其中有袁隆平的一份功劳”。

袁隆平曾说,“我觉得人就像一粒种子”,而他的一生,始终都在追寻一粒更好的种子,他的身后,也留下了无数优秀的种子。如今,斯人已逝,但种子早就生根发芽、开花结果,种在大地上,也种在人们的心中。

改变水稻育种史的野生稻

上个世纪,水稻育种出现过两次重大突破,第一次是始于上世纪五十年代末六十年代初的矮化育种,第二次是上世纪七十年代初期的杂种优势利用。

袁隆平被称为杂交水稻之父,也是杂交水稻的开创者。早在上世纪六十年代,他就开始杂交水稻的探索和研究了。

1960年7月,袁隆平在田里发现了一株天然杂交稻,这成为他研究杂交水稻的开始。

“水稻是自花授粉,每一朵花中都有雄蕊和雌蕊,”中国农科院作物科学研究所研究员杨庆文介绍,“因此,在自然界中,水稻的杂交现象很少见,只有其中一株雄性不育,才会有其他水稻的花粉和它完成授粉”。

事实也是如此,经过分析,袁隆平推断这株高产的天然杂交水稻的父母代,一定有一株是“雄性不育株”。此后不久,他就发表了论文《水稻的雄性不孕性》,一举震动整个农业科技界。

进一步的研究,需要更多的雄性不育株来实验,为此,袁隆平和他的团队,用放大镜在田里观察每一株水稻,在几十万个稻穗中,找到了4个品种中的6株雄性不育植株。

但接下来的实验并不顺利,“在植物杂交中,亲本的亲缘关系越远,育成的品种,杂种优势就越强,相反,亲缘关系很近的,杂种优势就比较弱”。

为此,袁隆平和他的团队,又开始踏上了寻找的道路。一直到1970年11月,袁隆平的助手李必湖,在海南找到了一株雄性不育株的野生稻,成为踏上杂交水稻之路最重要的一步。

“普通野生稻,和水稻栽培种是不同物种,它们之间的亲缘关系很远,因此杂交优势就非常强”。

三系杂交究竟是怎么回事

1972年,杂交水稻被列为国家重点科研项目,由中国农科院和湖南省农科院牵头,先后育成了一批矮秆水稻的雄性不育系和保持系。1973年,团队在东南亚品种中找到了一批优势强、花药发达、花粉量大、恢复度在90%以上的恢复系,至此,袁隆平的“三系杂交”正式宣告成型。

一粒种子改变了世界,但这一粒种子的诞生,是许许多多不同父母代水稻种子合作的结果。

究竟什么是三系杂交?杨庆文解释,“三系指不育系、恢复系、保持系。不育系就是雄性不育的水稻,它是杂交的基础,如果没有不育系,杂交也能实现,但要靠人工去雄,也就是人工将水稻花中的雄蕊去除,这是一个庞大的工作量,几乎不可能依靠人力而实现量产。不育系解决了这个问题,但只有不育系显然不是杂交。所谓杂交,就是用不育系和恢复系两者杂交,育成的后代就是杂交水稻。”

保持系又是干什么的呢?杨庆文介绍,“保持系就是保持不育系的不育特性的。不育系自己不能繁衍后代,用完了怎么办?这时候就需要保持系,将不育系和保持系杂交,后代就能保持不育的特性,我们就有了源源不断的不育系材料了”。

每年冬天,袁隆平都要到海南的试验田里种植水稻。海南气候炎热,尤其是最南端的三亚,最低温度也在20℃以上,宛如北方的春夏,正适合作物繁衍。因此,全国的水稻、玉米、大豆等作物的育种家,都会在冬天来到海南,在这里多种一季,加快育种的速度。

“一个品种的育成,需要多个世代的繁衍,”杨庆文说,“一般来说,育成一个新品种需要六到八代,在北方,一年种一季,而海南的冬天也可以种,这就等于多种了一季,将育种的时间缩短到一半”。

资料显示,1968年,在《水稻的雄性不孕性》发表之后的第三年冬,袁隆平就带着团队和种子,到了三亚进行南繁,这一干就是半个多世纪。

超级稻诞生,水稻种子的变迁

杂交水稻是一个漫长的过程,两种不同的水稻杂交,产生的后代千差万别,并不是每一种组合都适合栽培,事实上,适合栽培的品种,往往是千万中选一的。

“杂交稻育成之后,第一个贡献就是增产,所以人们评价袁隆平院士,说他用一粒种子改变了世界,并不夸张。但其中的过程,不是一帆风顺的,而是经过了无数艰辛努力才实现的,”杨庆文说,“杂交水稻从育成开始,一直在改良”。

最初,杂交水稻的主要特性是高产,数据显示,1974年,袁隆平团队在海南育成“南优2号”,同等条件下,每亩增产50至100公斤,到1987年,中国杂交水稻累计增产1亿吨以上,每年增产的稻谷可以养活6000多万人。

但增产的同时,杂交稻还存在品质不好、抗病虫害、抗旱耐冷等抗性不强的问题,杨庆文说,“为什么一直在改良,就是在增产的同时,不断地改善它的品质和抗病虫害、抗逆性,让它变成综合性状更好的水稻”。

杂交水稻技术如今日渐成熟,不但解决了中国人吃饭的问题,也为世界粮食安全作出了重大的贡献,被联合国粮农组织列为解决发展中国家粮食短缺问题的首选技术,“杂交水稻技术已经传播到东南亚、非洲等地,在那里广为应用,帮助当地解决粮食问题”。

到上世纪末,世界人口的爆炸造成了更大的粮食压力,我国于1996年提出超级稻育种计划,1997年,袁隆平发表了著名的《杂交水稻超高产育种》,这篇论文中,提出了“形态改良与杂种优势利用相结合”的方向,著名的超级稻育种由此开启。

“超级稻的育种方向,一个是杂交,一个就是株型育种,简单来说,通过调整株高、茎秆粗细、叶片大小、剑叶也就是最上面那片叶子的叶形、稻穗大小、穗粒数、千粒重等指标,选育出理想株型,达到更好的水稻生产效果。”

一粒种子可以改变世界,袁隆平留给世界的,不仅仅是杂交水稻、也不仅仅是超级稻,更是一个农业科学家不断创新、永不懈怠的情怀,“袁隆平院士对杂交水稻的情怀,他造福于全人类、不让一个人挨饿的精神,是我们所有农业科研工作者应该学习、也应该具备的优良品质。”杨庆文说。

新京报记者 周怀宗