佟屏亞(中國農科院作科所研究員)
南繁事業托起中國種業走向輝煌
——紀念異地培育理論創立60周年
佟屏亞(中國農科院作科所研究員)

2016年是農作物異地培育理論創立 60周年(1956—2016)。農作物異地培育理論的創立和實踐,推進了我國農作物南繁事業的發展。業界人士概括南繁在中國農業發展中所起的四大作用——新品種選育的“加速器”、保障農業生產用種的“調節庫”、種子質量天然的“鑒定室”和促進海南經濟發展的“助推器”。
農業科學研究和農業生產通常是以年為周期的,選育一個玉米雜交種,從雜交、選擇、評比、審定,直至應用到大田生產,需要7~8年或更長的時間。農作物異地培育,就是利用南方溫暖的氣候條件,把育種材料夏季在北方種植一代,冬春季節移至南方再種植一代或兩代,南方、北方交替種植,一年繁殖2~3代,縮短育種年限,加快繁育進程。
異地培育理論是20世紀50年代由河南農學院吳紹骙教授領銜創立的。玉米育種家吳紹骙在位于中原的鄭州主持玉米育種工作,他的學生程劍萍在地處西南亞熱帶地區的廣西柳州進行玉米雜交育種試驗,他們倆彼此交換育種材料,互予培植。吳紹骙把當年秋季收獲的材料送到廣西柳州農業試驗站,程劍萍當年秋季或冬季種植,這樣兩年就可以繁殖4~5代。

▲ 吳紹骙教授銅像
這件事啟發吳紹骙教授思考:我國疆土廣袤,南北氣候殊異,從北向南跨越寒溫帶、溫帶、亞熱帶乃至熱帶,在北方大地還是萬里冰封的嚴冬季節,南方原野已是郁郁蔥蔥的春暖時光。如果利用這種得天獨厚的“天然大溫室”開展異地培育,把北方的玉米材料及時送到南方繁殖,不就大大加速種質創新、縮短育種年限、加快種子繁育了嗎?
當時農作物異地培育的做法在國內僅是嘗試,在國外也很罕見;特別是蘇聯學術“權威”李森科提出“環境改變植物遺傳性”的理論正在走紅。要探索農作物異地培育的理論,需要解決3個實際問題:①北方的玉米材料引種到南方后能否正常生長和培育自交系;②在南方選育的玉米自交系移植北方后能否正常生長發育;③玉米自交系的植株形態和遺傳性,如配合力,是否因為在南方種植,轉植北方種植后由于環境條件變化而改變。
在吳紹骙、程劍萍和陳漢芝(河南省農業科學院)的共同主持下,1956—1959年開展了“異地培育玉米自交系研究”課題。1956年,用20個品種的208個果穗的種子在鄭州播種;1957年,將每一個自交果穗分成3份,其中2份分別種在河南鄭州和廣西柳州進行自交和選擇,考察第一代的生育期、抽雄期、株高、穗位以及雄穗性狀。如此連續4年詳細觀察、記載和分析,上述問題得到圓滿回答。即:北方的玉米材料在南方可以正常生長,并成功地培育成自交系,把自交系引種北方,能正常開花結實;異地培育可以加速玉米自交系的世代繁育,并不影響自交系的植物學性狀,自交系配合力能保持下來;經異地培育的自交系,用來配制玉米雜交種,在不同地區種植均表現出良好的增產效果。
科學研究,貴在求真。為進一步查明異地培育對玉米自交系配合力的影響,吳紹骙等人繼續在兩地對所培育的自交系進行詳細觀察。其結論是:①同一自交系在兩地自交數代后,又同時種在鄭州加以比較,兩組的植株形態沒有明顯差別,即在南方選育的材料移至北方仍可正常生長;②不同植株選出的自交系在配合力上存在差別,但同一自交材料不因異地培育而受到影響,從而為玉米或其他作物開展異地培育起示范作用。
吳紹骙等在1956—1959年的研究奠定了“異地培育理論”的基礎。1961年12月在全國作物育種學術討論會上,吳紹骙在《對當前玉米雜交育種工作的三點建議》發言中,正式提出“進行異地培育以豐富玉米自交系資源”的可行性建議,指出“利用南方生長期長,一年可以種2~3代的有利條件,把北方在生產上利用的玉米自交系移植到南方,以提高繁殖系數。南北協作進行玉米自交系的異地培育,不僅縮短了自交系培育年限,同時通過協作豐富了南方的玉米自交系資源,為配制出更多的豐產雜交種創造了有利條件”。
吳紹骙主持的玉米異地培育理論和實踐受到農業界和科技界的肯定。1972年10月,國務院發布第72號文件,批轉農林部《關于當前種子工作的報告》,確定農作物種子南繁原則上只限于科學研究和新品種的加代繁殖。1978年,中央農林部批準成立中國種子公司海南分公司,負責組織、管理全國農作物南繁工作,與有關部門協調解決南繁生產中的問題,組織交流南繁工作經驗,同時成立了海口、崖縣植物檢疫站,對進出海南的農作物種子進行檢疫,把南繁工作納入規范化管理軌道。
南繁主要有以下3種形式:一是自繁自育。農業科研院所基本上都是采用這種方式。二是聯營合作。品種展示、純度鑒定和種子生產采用這種方式。三是代繁代制。實際上就是委托制種、定價收購。因為科研單位材料多、操作復雜、技術性強,同時也考慮到研究材料的保密與安全,南繁以第一種自繁自育方式為主。
1989年3月,吳紹骙教授主持完成的《異地培育研究及其在育種和種子生產中的應用》研究成果通過專家組鑒定,著名玉米遺傳育種學家李競雄教授代表專家組滿懷激情地寫下了鑒定意見“:中國獨創,世界無雙!應給吳紹骙倡導和作出貢獻的異地培育理論以重獎。”此項成果榮獲1990年河南省人民政府科技進步獎一等獎,1993年國家科委授予其國家科技成果證書,河南省有關部門為吳紹骙教授鑄造銅像、立碑志銘。
60年撣指一揮間,幾代南繁人在海南這塊熱土鑄就了奇跡,創建了中國農業“綠色硅谷”。每年冬春季節,在祖國南海之濱活躍著一支南繁育種隊伍,他們來自祖國各地,其中有初出茅廬的青年學生,有經驗豐富的科研人員,也有白發蒼蒼的育種專家。他們用自己的辛勤和汗水,鑄就了獨特的南繁精神,譜寫了中國農業發展史的絢麗篇章。
今天從事南繁工作的人,絕大部分都是乘飛機、坐高鐵往返,汽車、公路進縣入村,有相對良好的工作條件和適宜的生活環境。但在20世紀70~90年代,艱苦的南繁生活環境令人難忘。以下選錄一位老一代玉米育種家敘說幾代南繁人工作的艱辛經歷和作出的突出成績。
在河北省種子管理站工作的趙毅被尊稱為“老南繁”,有超過45年的南繁經歷。他1965年從北京農業大學畢業,1971年奉命率領300多人的南繁隊伍,浩浩蕩蕩到海南島繁殖雜交玉米和雜交高粱。趙毅說:“20世紀七八十年代,海南交通不便,坐飛機談不上,火車也是硬席。從石家莊搖搖晃晃三天兩夜到廣州,再坐一天一夜的長途汽車去湛江,從湛江坐汽車轉輪渡到海口。如果遇上臺風,至少還要等一個禮拜才能過海,然后再乘一天的長途汽車沿崎嶇山路到達崖城,背負種子、肩扛行李,走彎路、爬山坡,要輾轉十幾天才能到達村里。”
那時候是人民公社建制,出門要帶“糧食指標”。趙毅說:“南繁人員隨身攜帶‘全國糧票’,統一辦理‘糧食指標’,從河北轉到北京,由北京轉到廣東省糧食局,轉到海口的海南地區糧食局,再轉到通什(現稱五指山市)登記,最后經縣、鄉、村各級管理部門,層層落實200 hm2地的‘糧食指標’。我們被分配到樂東縣尖峰嶺公社,再進駐各村,租地包產250~300 kg/667m2稻谷。那時候南繁是全國性的群眾運動,去南繁的人員最多時超過25萬,口糧全靠從外地運進。當時遼寧、吉林去南繁的人員最多,沈陽軍區還曾動用軍艦運送南繁人員和育種材料。”
趙毅敘述當年的南繁生活“:海南島物資匱乏,生活用品要從內地帶去。我們借住在黎族村民家中,工作條件比較艱苦,上山砍柴,輪流做飯,播種、管理、收獲都要自己干,干部和技術人員規定要‘同吃、同住、同勞動’。海南島氣候炎熱,晴天一身汗、雨天一身泥,蚊蟲叮咬、蛇鼠蟻傷。當地流行的順口溜說‘三只老鼠一麻袋,十只蚊子一盤菜,三條螞蟥做條褲腰帶,毒蛇纏人竄到身上來’。很多人被蛇咬傷過,干活要時不時地從腿上拔出吮血的螞蟥。正午是一天中最熱的時候,頭上烈日曬、腳下濕氣蒸,在玉米地里呆上一會兒就大汗淋漓,但此時卻是觀察記載和雜交授粉的最佳時機。”
南繁人員就像辛勤的蜜蜂,助花傳粉、培育新苗。趙毅說“:那時每人每天只有6毛錢的駐島補貼,一個月發給半斤肉票,早上下田,午飯帶兩個饅頭夾咸菜,背上一壺水,虛脫暈倒在地里的事時有發生。在海南半年干下來,要掉好幾斤肉。但大家充滿信心,勁頭十足,相處融洽,心情舒暢。這就是南繁精神,譜寫了種業發展的絢麗篇章。”正如《南繁隊員之歌》:我們是光榮的南繁隊員,千里迢迢來到海南,為了神圣的種子事業,北種南繁任重道遠。
南繁事業加速農作物優良品種培育,托起中國種業輝煌,全國過去60年推廣的7 000多個農作物品種,80%都是經過南繁加代選育的,雜交水稻、雜交玉米、抗蟲棉等優良品種迅速在全國大面積推廣,產生了巨大的經濟效益。以雜交玉米為例,從20世紀80年代至今,有9個玉米品種和自交系榮獲國家發明獎一等獎或科技進步獎一等獎。