圖/東方IC
在人類解決饑餓問題的艱難歷程中,創始于湖南、被稱為“東方魔稻”的雜交水稻是一朵奇葩,它是近百年來中國奉獻給世界的一大奇跡。
20世紀60年代,湖南偏僻地區的農校青年教師袁隆平,提出了“水稻也有雜種優勢”的大膽設想。這一挑戰權威的自由探索,得到了原國家科委和湖南省委的高度重視,直接推動了一場改變歷史的大協作大攻關,中國由此成為世界上第一個成功利用水稻雜種優勢的國家。
如今,距離“雜交水稻之父”袁隆平發現那株天然雜交水稻已經60年, 雜交水稻早已在中國大地扎根,并且走出國門,播種在越來越廣闊的田野上。經過幾代科技人接力,新興的雜交水稻學科也已長成“參天大樹”。
雜交水稻發源地湖南,正憑借“東方魔稻”聚集的人才、企業、科研院所優勢,厚積薄發,向著種業強省邁進。
被譽為“雜交水稻之父”的袁隆平,是湖南水稻種業繞不開的巨擘。
時間回到1953年,從西南農學院遺傳育種專業畢業后,袁隆平被分配到湖南安江農校工作。作為新中國培養出來的第一代學農大學生,袁隆平立誓要解決糧食短缺問題,不讓老百姓挨餓。在農學實驗中,袁隆平發現水稻中一些雜交組合有優勢,認定這是提高水稻產量的重要途徑。
1961年7月的一天,袁隆平在安江農校實驗田里發現一株形態特優水稻,在稻田里鶴立雞群。這株水稻一穗達到230粒。通過第二年的試種,袁隆平發現這是一株天然雜交稻,它證明水稻存在雜種優勢,為袁隆平日后從事水稻雄性不育試驗帶來啟發。
1964年,袁隆平在國內首次提出通過培育三系(即雄性不育系、雄性不育保持系、雄性不育恢復系)利用水稻雜種優勢增加糧食產量的設想,并著手進行研究。1966年2月28日,《科學通報》發表了袁隆平研究雜交水稻的第一篇論文《水稻的雄性不孕性》。國家科委十分重視,致函湖南省科委和安江農校,要求他們支持袁隆平的雜交水稻研究。
在國家科委和湖南省科委的大力支持下,由袁隆平主持的雜交水稻科研小組正式開展工作。此后的一段時間里,“水稻雄性不孕性選育計劃”研究遇到瓶頸,時任湖南省委書記華國鋒鼓勵袁隆平繼續研究下去,并提出農業科學的進步離不開農民和土地,要將研究拿到群眾中去搞。
為加快研究進程,袁隆平帶領學生李必湖、尹華奇組成三人科研小組,每年秋冬利用南方溫光資源,到云南、海南等地進行水稻材料繁殖。
在海南島,李必湖在當地農場技術員帶領下,找到一片野生稻,并找到了3株雄性不育株。李必湖回憶,他將這一情況報告給袁隆平時,袁隆平高興地連聲說“高級高級”。因其是野生稻花粉敗育,取名為“野敗”。
為了支持雜交水稻的研究,1971年,湖南省把袁隆平領導的雜交水稻科研組調入省農科院。1973年,在第二次全國雜交水稻科研協作會上,袁隆平正式宣布秈型雜交水稻三系配套成功,破除了長期以來國內外流傳的水稻這種自花授粉作物沒有雜種優勢的傳統觀念,極大地豐富了遺傳育種理論和實踐。此時,華國鋒已調入國務院工作,主持工作的省委第二書記張平化提出,以“最大的干勁、最快的速度”把雜交水稻生產搞上去。
到1976年,三系雜交稻在全國推廣228萬畝(1畝≈666.7平方米),這是我國水稻育種的一個重大突破。1981年,國務院將國家技術發明特等獎授予以袁隆平為代表的秈型雜交水稻科研協作組。
湖南省長沙市城東馬坡嶺的一條小路旁,有一個不尋常的院子。院子不大,從辦公樓走到實驗室,再走到雜交水稻展覽館,也就幾分鐘路程。1984年,湖南雜交水稻研究中心(下稱“研究中心”)在此成立。這是國內外第一家雜交水稻的專業科研機構,也是全世界雜交水稻研究者向往的圣地。
在這里,袁隆平帶領科研團隊,實現了從兩系到超級雜交稻的重大技術創新,創造了我國農業科技領域的一大奇跡,這確保了我國雜交水稻技術研究的世界領先地位,引領了全球水稻雜種優勢利用的發展方向。
“三系法”雖然大幅度增產,但也存在配組不自由、種質資源利用率低,培育超高產優質雜交組合技術難度大、周期長、產量徘徊不前等問題。于是,研究中心決心開展新的攻關,提出了育種方法從三系到兩系再向一系邁進的戰略設想。
袁隆平攻克雜交水稻難題(圖/新華社)
1987年,“兩系法”研究被列為國家“863計劃”項目,袁隆平出任責任專家,領導全國16個單位開展協作攻關。通過艱苦而漫長的實驗,“兩系法”最終迎刃而解。1995年,“兩系法”雜交水稻大面積生產應用,到2000年全國累計推廣面積達5000萬畝,平均產量比“三系法”增長5%~10%。
當全國農業界還在為“兩系法”興奮不已之時,研究中心又提出了更高的奮斗目標——研究超級雜交稻,這是水稻育種的“第三次革命”。
在此背景下,原農業部于1996年提出了超級稻育種計劃。此后,研究中心的科研團隊通過形態改良和雜種優勢利用相結合的技術路線,成功攻破水稻超高產育種難題,不斷刷新畝產產量。
中國的超級稻育種于2004年攻克了百畝示范片平均畝產800公斤大關,2014年攻克了百畝示范片平均畝產1000公斤大關。
在2018年1月8日舉行的2017年度國家科技獎勵大會上,“袁隆平雜交水稻創新團隊”獲得了國家科技進步獎一等獎(創新團隊)。這是雜交水稻研究領域首次獲獎的創新團隊。同年9月,袁隆平團隊選育的超級雜交稻品種“湘兩優900(超優千號)”,實現了百畝片平均畝產1152.3公斤,刷新了水稻大面積種植產量的世界紀錄。
湖南以袁隆平為代表的水稻種業科技工作者,讓我國在雜交水稻研究領域持續保持世界領先地位。2020年11月3日,湖南宣布第三代雜交水稻雙季畝產突破1500公斤。
第三代雜交水稻雙季畝產突破1500公斤(圖/新華社)
2017年8月,馬達加斯加農牧漁業部植保司司長薩乎里一行專程來到湖南長沙,為袁隆平帶來一份特殊的禮物——一張面值2萬阿里亞里的新版馬達加斯加幣,上面印著一束雜交水稻。
薩乎里介紹,水稻是馬達加斯加人民最重要的糧食作物,中國的雜交水稻在馬達加斯加的種植面積越來越大,馬達加斯加人民已經基本擺脫了饑餓。“為了感謝您,我們特地選擇水稻作新版貨幣圖案。”
這個位于非洲大陸以東、八成人口從事農業生產的島國,氣候適宜水稻生長,但水稻產量一直不高,近200萬人面臨饑荒威脅,每年需要進口大米40萬噸。
在2006年的中非合作論壇上,我國承諾在非洲建立10個有特色的農業技術示范中心,湖南省農科院援建的馬達加斯加雜交水稻示范中心是其中之一。
十幾年過去,雜交水稻在當地已累計推廣種植4萬公頃,平均單產從原來的每公頃3噸左右,提升到現在的每公頃7.5噸。這個以稻田、稻穗入國徽的國家,靠雜交水稻,即將終結進口大米的歷史。
中國在成功讓全球1/5的人口吃得飽吃得好的同時,還為全世界提供了解決糧食短缺的中國技術。自1973年至2020年,湖南農業部門先后承建了我國各類援助非洲、亞洲、拉丁美洲和大洋洲44個國家的39個農業項目。到2016年底,已有100多個國家的4000多名研究人員、農業技術人員和官員到研究中心接受了雜交水稻技術培訓。
越南的湄公河畔、印尼的蘇門答臘島、巴基斯坦的印度河平原、尼日利亞的丘陵河谷地帶……雜交水稻已經推廣種植和引進試種到數十個國家和地區。
早在20世紀80年代,美國引進的中國雜交水稻就較當地原有高產常規水稻良種產量高出165.4%~180.3%,美國人驚呼其為“東方魔稻”。
非洲的尼日利亞,中國種子使當地水稻產量提高近3倍。在大米幾乎完全靠進口的利比里亞,吃大米原本只能是打牙祭,中國培訓班開班后,當地人說自己可以天天打牙祭了。
2016年底,已有100多個國家的研究人員到湖南雜交水稻研究中心接受技術培訓(圖/《湖南日報》)
特別是在《世界糧食安全和營養狀況》預測新冠肺炎疫情將使全球糧食體系的脆弱性凸顯的情況下,雜交水稻在解決世界糧食問題中起到的至關重要的作用,顯得尤為珍貴。袁隆平曾說:“全世界有1.5億公頃的稻田,如果其中有一半,有7500萬公頃稻田種上雜交稻,按每公頃增產2噸算,就可以增產1.5億噸糧食,可以多養活4億到5億人口。”
2018年,率代表團來湖南商談水稻項目合作事宜的柬埔寨農林漁業部部長榮薩孔說:“雜交水稻是來自湖南的珍貴禮物。”
湖廣熟,天下足。數據顯示,2020年,湖南糧食總產量為3015萬噸,年產雜交稻種8000萬公斤,為我國糧食安全做出了巨大貢獻。更令人欣喜的人,雜交水稻相關研究還給兩系油菜、高粱、小麥等研究提供了理論支持和經驗,這為湖南種業發展奠定了良好基礎。
“十三五”以來,湖南累計支持種業科技創新資金近20億元。目前,湖南在種業領域擁有3個國家重點實驗室、3個國家工程技術研究中心、9個國家育種中心或改良分中心,多項育種技術品種在國內外居于領先地位。
立足種業資源,湖南加速培育種業產業,商業化育種規模及水平國內第一。全省擁有AAA級種子企業24家,占全國總數的做1/5,每年向省外供種4000余萬公斤,是全國雜交水稻種子產銷第一大省。隆平高科名列中國種業首位、躋身世界種業八強。
正是有著這樣強大的種業人才、科研院所、企業科研等資源優勢,湖南才更有底氣向著種業創新高地的目標加速奔跑。
2020年,湖南省提出打造“三個高地”,即國家重要先進制造業高地、具有核心競爭力的科技創新高地、內陸地區改革開放高地,現代化種業是“三個高地”的重要內容之一。
同年4月,華智生物開發的“基于區塊鏈技術的生物產業大數據中心”項目,經審核入選2020年湖南省大數據和區塊鏈產業發展重點項目。該項目正在構建以生物全產業鏈為應用場景的聯盟鏈——華智生物鏈。利用該平臺,華智生物能為客戶量身打造不同物種、不同環節的區塊鏈應用場景,如為種質資源引進中轉開發利用提供支撐等。
同年5月18日,岳麓山種業創新中心在長沙掛牌成立,該中心首期任務聚焦關鍵共性技術和優勢物種領域攻關,擬啟動水稻等8個專業研究中心建設,二期擬啟動其他物種領域關鍵技術等研究。力爭在5年內創制出100個以上具有重大應用價值的新材料、新品種等,實現種業產值超過500億元。
同年6月10日,隆平智慧農業創新中心掛牌啟動,致力于全方位運用互聯網、物聯網、人工智能的優勢,依托智慧農業展示中心、加速孵化中心和技術應用示范平臺,助力園區打造“全國首家智慧農業創新中心”。
隨著這些公共平臺的建設,湖南正向種業強省奮力邁進!(本刊綜合)