綠色革命六十載，天下糧安系終生
——半矮稈水稻之父黃耀祥院士的學術成就回顧

涂從勇，王 豐

（廣東省農業科學院水稻研究所，廣東 廣州 510640）

“民以食為天，食以稻為先”。水稻是我國最主要的糧食作物，全國約有60%的人口以大米為主食，水稻在我國糧食生產和農業發展中具有舉足輕重的戰略意義。新中國成立以來，隨著人口逐年增加，有限的耕地已難以解決人們的溫飽。因此，提高主糧作物水稻等的產量潛力，滿足人們日益增長的糧食需求，成為各級政府和廣大科研人員的首要任務。

以黃耀祥（圖1）為首的華南農業科學研究所糧食作物系（廣東省農業科學院水稻研究所前身）專家們經過大膽創新、艱苦探索，通過利用引進的矮稈資源與生產上推廣的高稈品種雜交與系選，培育出世界上第一個迅速大面積應用的秈型水稻矮稈高產品種——廣場矮[1]（圖2），實現了水稻單產的第一次突破和飛躍，開創了水稻矮化育種新途徑，并為第二次綠色革命——雜交水稻的育種成功與應用奠定了重要基礎。在水稻矮化育種成功的基礎上，黃耀祥院士在構想與實踐的歷程中，不斷分析問題、解決問題和總結經驗，分階段提出了明確的育種目標和相應的技術路線，逐步解決了水稻生產上遇到的一系列難題，建立了較為完善的水稻生態育種體系，豐富和發展了水稻育種學。60年來，矮稈水稻品種累計種植面積11.7多億hm2，增產稻谷1.8多萬億kg，為我國的糧食增產和水稻科技進步作出了巨大貢獻。

圖1 黃耀祥院士（1914—2004）Fig.1 Academician Huang Yaoxiang

圖2 水稻品種廣場矮Fig.2 Rice variety Guangchangai

2019年正值水稻矮化育種成功60周年，本文目的是通過回顧黃耀祥院士“以農立國、振興中華”的感人事跡和在水稻科研方面的豐功偉績，展示他解決水稻生產中不斷遇到的各種問題的思路和方法，緬懷黃耀祥院士為首的老一輩育種家求真務實、敏銳創新、甘于奉獻、執著追求的精神品質，以此激勵年青的科技工作者更好地為我國水稻科技與產業發展，作出自己應有的貢獻。

1 水稻矮化育種成就及其社會影響

1.1 水稻矮化育種的提出與創立

千百年來，我國南方水稻產區都是種植高稈品種，每遇臺風暴雨，水稻就會嚴重倒伏減產。建國后，隨著生產條件的改善和施肥水平的提高，施肥增產與倒伏的矛盾日益突出。為選育耐肥、抗倒的水稻高產品種，黃耀祥及其科研團隊進行了艱苦的探索，但早期主要通過高稈品種與高稈品種之間的雜交進行改良和提高抗倒性，所以一直未能取得突破性進展。后來，他從“樹大招風”的民諺中得到啟發，認為水稻莖稈愈高，莖稈基部受到折力愈大，抗倒性就差，并由此產生通過降低株高來提高水稻品種抗倒性的矮化育種想法，研究重點轉向培育莖稈水稻品種。1955年，黃耀祥利用引進的矮稈資源矮仔占，與其培育的生產上大面積推廣的高稈品種廣場13進行雜交與系選，在1959年首次通過人工雜交育成了第一個迅速在生產上大面積推廣應用的半矮稈高產秈稻品種廣場矮。廣場矮的育種成功，證明利用矮稈品種作為水稻雜交育種的矮源，可以培育出矮稈抗倒的高產品種，并由此開創了一條水稻矮化育種的新途徑。

1.2 水稻矮化育種的快速發展與推廣應用

在通過人工雜交育種途徑成功地培育出矮稈高產品種廣場矮之后，黃耀祥帶領團隊成員，利用相同的雜交育種方法，迅速相繼育成了早秈中熟矮稈品種珍珠矮、早秈早熟矮稈品種廣解9、廣陸矮4號，以及晚稻矮稈品種廣二矮、廣秋矮等，逐步實現了水稻矮稈品種的熟期配套，使水稻矮化育種得到迅猛發展。至20世紀60年代中期，廣東省基本實現了早稻品種矮稈化，大面積種植每667 m2產量由過去的200～250 kg迅速提高到350～400 kg，一舉改變了廣東傳統的“早四晚六”（指雙季稻產量早稻占四成、晚稻占六成）的早稻低產居面。與此同時，矮稈水稻品種快速向南方各省推廣，至1965年全國矮稈品種種植面積達到148萬hm2。70年代中期，水稻秈型矮稈品種在全國年種植面積累計達1 000萬hm2，其中廣陸矮4號在長江流域雙季稻區種植面積之大，利用時間之長，為常規稻矮稈品種之冠。70年代后期，我國南方秈稻區基本實現了水稻品種的矮稈化。

1.3 水稻矮化育種的社會影響

1.3.1 引領了農業史上的第一次綠色革命 水稻矮化育種的成功和矮稈品種的大面積推廣應用，不僅提高了水稻的抗倒伏能力與收獲指數，有效地解決了長期以來農民渴望解決的水稻倒伏和產量不高的問題，而且打破了自水稻開展雜交育種以來，局限于高稈與高稈品種之間進行不良性狀改良的老傳統，在世界水稻育種史上是一次重大突破，引發了水稻育種的一場“綠色革命”[2-3]。廣場矮比后來在國際上曾經轟動一時的、由菲律賓國際水稻研究所1966 年育成的、被稱為“奇跡稻”的“IR8”早了7年，水稻矮稈品種在生產上的應用比其他稻作國家早了約10年。中國的水稻矮化育種與墨西哥的小麥矮化育種一起，引領了農業發展史上的第一次綠色革命。

1.3.2 為解決中國人的溫飽問題發揮了巨大作用早在1957年，全國秈稻平均每667 m2產量僅為179.5 kg，全面矮稈化后的1979年，全國秈稻品種平均每667 m2產量達到283.0 kg，每667 m2增產103.5 kg[3]。按1990年全國秈稻種植面積每年2 934萬hm2計[3]，60年來，矮稈水稻品種累計種植面積11.7多億hm2，增產稻谷1.8多萬億kg，為解決中國人民的溫飽問題發揮了巨大作用，從此打破了國外有人認為“中國人養活不了自己”的論斷。

1.3.3 為中國水稻育種處于世界領先地位奠定了重要基礎 水稻矮化育種的成功，實現了水稻單產的第一次飛躍，也是中國在水稻育種領先世界的一次重大突破。此后在水稻矮化育種成功的基礎上，又進一步地開創了雜交稻育種，雜交稻早期最重要的親本珍汕 97A、V41A、Ⅱ-32A等，都是由黃耀祥及其團隊育成的矮稈品種廣場矮、珍珠矮及其衍生品系雜交選育而成的[3]。

中國科學院院士謝華安說：“黃耀祥是中國矮稈水稻育種的先驅，他是有記載以來第一個通過人工雜交培育出半矮稈高產水稻品種并大規模推廣應用的人，為被譽為“第二次綠色革命”的雜交水稻的研究成功與應用，奠定了十分重要的基礎。”美國最著名的水稻育種家Charlie Bollich博士評價說：“談到今后10年甚至20年以后需要的水稻（親本）品種時，我會考慮我已在進行試驗的中國品種桂朝（桂朝2號）和特青（‘早長’特點 )”[4]。國際水稻研究所稱黃耀祥為“半矮稈水稻之父”，國際水稻研究所育種系主任庫希博士贊譽他是“世界上最有經驗的育種家”。

2 以水稻矮化育種為基礎，建立水稻生態育種科學體系

黃耀祥長期深入生產實際，針對生產上出現的問題不斷改進育種方法，提出正確的育種思想、目標和相應的技術路線。在矮化育種成功的基礎上，他先后開創了水稻叢化育種、半矮桿“早長”超高產育種、半矮稈“早長、根深”超高產（特）優質育種和超級稻育種，創建了高效的雜交育種“組群篩選法”，從而建立了水稻生態育種科學體系[5-6]，豐富和發展了水稻育種學。

2.1 開創叢化育種，提出“組群篩選法”

20世紀70年代，針對廣東省高溫多濕、晝夜溫差小以及曇天多、日照少等生態特點，為進一步提高水稻品種的產量潛力，黃耀祥帶領團隊開創高光效株型與高光效葉片功能相結合的叢化育種[7]。利用當時發現的桂陽矮系統（包括桂陽矮1號及其衍生系統桂陽矮C17），以桂陽矮1號的姐妹系桂陽矮49為母本，與株型好、光合效率較高的朝陽早18進行雜交，于1976年育成早、晚兼用的高產品種桂朝2號。桂朝2號在云南省賓川縣作中稻種植時，最高產量達1 045.4 kg/667m2，創全國水稻單產最高紀錄，是全國第一個每667 m2產量超噸糧的水稻品種[8]。其后，他又利用桂陽矮C17與桂朝2號雜交，并應用“組群篩選法”進行選育[9]，于1979年育成了叢生快長、早晚兼用的矮稈品種雙桂1號及雙桂36。該類型品種除矮源基因控制稈高外，還具有前期生長迅速、分蘗旺盛、叢生矮生、滿苗而少蔭蔽，拔節后長粗長高快，抽穗、成熟期間仍保持旺盛的光合勢等特點。每667 m2產量一般為500 kg左右，在豐產性和適應性上較之前育成的品種均有進一步提高。叢生快長類型育種是我國秈型水稻育種矮源利用的新發展[10]。

2.2 開創半矮稈“早長”超高產育種

20世紀80年代，為應對人口增長與耕地日益減少的問題，黃耀祥帶領團隊繼續向更高的目標產量攀登。在適當保持半矮稈和叢生快長類型綜合優良性狀的基礎上，選育在營養生長前期就能長出較長、較厚、較大的葉鞘和葉片類型品種，該類型品種葉面積指數相對較高，以利于營養物質的大量合成、積累和運轉，為孕育大穗提供物質保證。育成的代表品種有特青2號、勝優2號和雙朝25等，開創了以“早長”孕大穗為主導的半矮稈“早長”超高產育種[11]。

特青2號于1986、1987年在廣東省潮陽縣作雙季晚稻種植，最高產量達825.2 kg/667m2，比當時生產上推廣的三系雜交稻汕優63產量還高[12]；1989年在云南省賓川縣作中稻種植，創造了1 017.5 kg/667m2的高產紀錄；在美國連續多年生產試驗，特青2號比當地主栽品種Lemont每667 m2增產150 kg以上，增產極顯著。1990年特青2號被農業部列為全國重點擴繁的水稻新品種之一。

勝優2號集高產高效、抗稻瘟病和白葉枯病、優質等優點于一體。經兩年省區試比對照種增產達極顯著水平，增長率高達16.1%，生產上大面積種植一般可比常規當家品種增產15%以上，其姐妹系勝優1號于1990年晚造在潮陽縣經過實割驗收，每667 m2產量達857.5 kg，創我國雙季稻一造單產最高記錄[13]。該類型品種高產性能較桂朝2號和雙桂1號又前進了一大步，水稻半矮稈“早長”超高產育種是水稻矮化育種和叢化育種的繼承和發展，是水稻株型育種又一新突破。

2.3 開展半矮稈“早長、根深”超高產、（特）優質育種

20世紀90年代，為適應生產發展新形勢的需要，黃耀祥及其團隊在注重地上部半矮稈、早長基礎上，強調對地下部水稻根系的研究，提出“理想根系”的概念，實現地上部和地下部“兩源并舉”，開展了以“根深、早長”為主導的超高產、(特)優質水稻育種研究[14]。

“理想根系”要求根系分布深廣、健壯、活力旺盛，對地下營養和水分的吸收能力強。理想根系的這些特點保證了大穗型品種生長前期吸收營養和水分的能力強，利于“早長”;生長后期保持葉色青翠，轉色順調，有利于提高結實率和飽滿充實度,最終實現高產[15]。

育種目標開始從產量兼顧到稻米品質，育成的該類型代表品種有奇妙香系列優質品系、絲苗香12、七秀占、高科13和金科占系列等。

2.4 發起并實施中國超級稻育種

1995年，黃耀祥院士與楊守仁教授一起向農業部建議設立“中國超級稻研究計劃”，主動承擔了農業部跨世紀《新曙光計劃》重大科技攻關項目——中國超級稻研究[16]。黃耀祥育種團隊通過“根深、早長”的高產耐肥新株型構建和塑造，1999年成功育成了第一代產量潛力超700 kg/667m2的優質、超高產、高效新品種“勝泰1號”[17]，2005年通過農業部首批超級稻品種確認。2002年，超級稻在國際水稻大會上得到廣泛認同。

2004年2月黃耀祥院士逝世后，他所帶領的水稻育種團隊在繼承他的水稻生態育種科學體系基礎上，結合華南稻區的生態特點，開展了華南秈型常規超級稻育種理論與技術的研究，構建了“華南早晚兼用型優質超級稻株型模式”，育成了桂農占、王香油占、合美占和金農絲苗等4個優質超級常規稻品種[18-19]，占同期全國確認的秈型超級常規稻品種總數的50%，超級稻研究居國際領先水平。

3 黃耀祥院士育成的品種與獲獎成果

3.1 育成的主要品種

黃耀祥院士從事水稻育種60多年，針對水稻生產上出現的問題，先后分別開展了水稻矮化育種、叢化育種、半矮桿“早長”超高產育種、半矮稈“早長、根深”超高產（特）優質育種和超級稻育種，每個育種階段都成功育成一批符合育種目標的新品種，由于這些品種符合水稻生產需要，綜合性狀優良，往往都能快速大面積推廣種植。黃耀祥帶領育種團隊先后共培育出60多個水稻新品種，其中推廣面積超過66.67萬 hm2的品種有15個（表1），對農業增產發揮了巨大作用。

表1 育成的大面積推廣品種Table 1 Varieties developed and widely planted on a large area

3.2 取得的主要獲獎成果

黃耀祥院士善于開拓創新，解決了水稻生產上一系列重大難題。20世紀50年代，提出作物生態育種決策，開創水稻矮化育種，促進我國秈稻矮稈化，并居國際領先地位，“水稻矮化育種”1978年獲全國科學大會獎。20世紀70年代發現和利用新的具有sd-g的矮性基因源，開創叢生快長高光效高產株型育種，達到穗數和穗重在較高水平上的結合,使稻谷產量大大提高，“早中晚兼用叢生快長類型秈稻新品種雙桂1號的育成及其種性研究”1985年獲國家科技進步二等獎。20世紀80年代以來先后開創半矮桿“早長”和半矮稈“早長、根深”株型模式構想，培育出特高產、超高產大穗型的水稻新品種，是水稻育種的重大突破，“水稻半矮稈‘早長’超高產株型模式和第三代超高產品種勝優的育成”1997年獲國家科技發明二等獎。晚年又育成了優質超級稻品種在生產上推廣種植，創造了巨大的社會經濟效益。共計獲得國家、省(部)級等各類科技成果獎勵15項，其中主持完成的國家級獲獎成果4項（表2）。

4 黃耀祥精神對科研工作的啟迪

年少時的黃耀祥目睹了國內不少窮苦農民難得溫飽、無奈背井離鄉的情景，他青年時立志“以農立國，振興中華”，讓老百姓吃飽飯、吃好飯成了他一生的志向和追求。為實現人生理想與奮斗目標，他終身孜孜以求、甘于奉獻，留下了許多寶貴的精神財富,對科研工作具有重要的啟迪作用。

表2 主持完成的國家級獲獎科技成果Table 2 National prize of scientific and technological achievements

4.1 與時俱進、敏銳創新的精神

20世紀50年代，針對水稻生產上高稈品種易倒伏減產的難題，黃耀祥帶領科研團隊進行了艱苦的探索，開創出水稻矮化育種。此后，他又根據不同階段水稻生產發展與社會需求變化，在矮化育種的基礎上，分別提出和開展了水稻叢化育種、半矮桿“早長”超高產育種、半矮稈“早長、根深”超高產（特）優質育種和超級稻育種，從而建立了水稻生態育種科學體系。生態育種主要根據各地生態特點,依靠塑造理想株型,趨利避害,揚長避短,發揮當地優勢,提高品種的生產潛力。他認為塑造具有理想的形態、結構和生理、生態特點出發的株型育種是生態育種的關鍵所在。

在育種技術方法上，以常規雜交育種為主，但同時又及時應用先進的新技術，如輻射誘變育種、化學誘變育種、組織培養技術等[20-21]。在品種培育選擇上，為縮短品種育種周期，1977年他提出了“組群篩選法”，通過相應的田間設計，實現在第三代便有可能篩選出性狀基本穩定的優良品系。后期他對“組群篩選法”作了進一步的改進,提出了“兩源并舉組群篩選育種新方法”。他的成功，就是來源于他敏銳的觀察力和與時俱進、敢于創新的精神。

4.2 深入生產、求真務實的精神

黃耀祥培育出60多個秈稻矮稈良種，這些品種高產性能突出、適應性廣，往往不推自廣，種植面積大，利用時間長，對農業增產發揮了巨大作用。之所以能取得如此巨大的成績，與黃耀祥院士長期深入生產實際、重視總結群眾經驗，并注意把經驗升華為理論，提出正確的育種目標、思路和采取恰當的技術路線是分不開的。他的足跡遍及整個廣東及華南、云貴川等部分稻區，開展生產調研和良種種植推廣工作，深受各地政府和農民的歡迎。長期以來，黃耀祥以毛主席的《實踐論》和《矛盾論》為指導，深信“實踐出真知”。1995年12月7日，這位育種家還親筆寫下了他一生作為座右銘的16個字:“興國為懷，兩論引路，構想實踐，不斷創新”。

4.3 甘于奉獻、不畏艱辛的精神

黃耀祥取得如此大的成就，與他一心一意搞研究，持之以恒、不畏艱辛的精神是分不開的。他致力水稻育種研究60多年，為我國水稻育種事業奉獻了一生，在他家人和同事看來，他的心中只有水稻。無論是否上班，一遇到水稻方面的問題，他就會叫助手一起來研究。出差回來無論多晚，他第一時間都會到試驗田觀察，在掌握水稻生長狀況后才離開。他臨終前幾天還在牽掛著水稻育種工作，把助手叫到病床前討論水稻育種材料的種植安排問題?！按盒Q到死絲方盡，蠟炬成灰淚始千”是黃耀祥院士的最好寫照。他的這種精神，將永遠激勵與鞭策水稻科研工作者們努力向上，勇攀科學高峰。

4.4 執著追求、嚴謹治學的精神

黃耀祥對育種事業十分熱愛，不管條件有多艱苦他都一直堅持。在育種工作條件最困難的時候，他克服困難在自家陽臺上開展水稻培育，延續著他的育種工作。黃耀祥對待自己、對待團隊成員都始終堅持高標準、嚴要求，力求每一個環節和細節都做到最好。他的團隊成員撰寫和發表論文，他要逐字逐句反復修改，直至沒有任何問題才讓發表。在選擇育種材料時，他親自教導年青的科技人員如何充分發揮官能鑒定的作用，他認為官能鑒定是科學與藝術的結合，既要看單株長相，更要看群體結構；既要看靜態，更要看動態，分析其內部生理的相關性，從而判斷是否有發展苗頭。育種上他更是親力親為，80多歲仍深入生產一線的田間地頭，考察水稻生長情況，有時田埂不方便行走，他就讓年輕同事背著走。每次下田都會帶上一條竹竿，用竹竿撥動水稻植株，觀察水稻的抗病蟲性、抗倒性、穗重等農藝性狀，他經常戲稱“竹竿子里面出品種”。

5 結語

“一粒種子可以改變世界”。60年前，以廣場矮為標志的水稻半矮稈品種培育成功，從此拉開了水稻矮化育種的序幕，并實現了水稻產量的第一次飛躍。在矮化育種的基礎上，袁隆平院士又成功地創制出雜交水稻育種技術，由此帶來了中國水稻產量的第二次飛躍。中國的科學家們在水稻育種上的不斷創新與發展，不僅解決了中國人的溫飽問題，而且讓我們的育種技術走出國門，讓世界人民不再饑餓?！耙赞r興國，振興中華”正是水稻矮化育種的開創者黃耀祥院士一生的奮斗目標，他用短暫的一生實現著讓人們吃飽飯、吃好飯的愿景。

人的生命是有限的，但精神是永存的。2019年恰逢矮化育種60周年，也是黃耀祥院士誕辰105周年，我們通過回顧黃耀祥院士的學術成就，挖掘其閃亮的精神品質，讓其成為我們寶貴的精神財富，激勵年青的科技工作者為水稻科技的發展潛心鉆研，為鄉村振興而努力奮斗。