糧食英雄

段景頤

2021年5月22日，是一個讓全國人民心碎的日子。這一天，中國工程院院士、雜交水稻之父袁隆平在湖南長沙逝世，享年91歲。5月24日上午，數以萬計的群眾守候在湖南省長沙市明陽山殯儀館外，送別袁隆平。眾多國家的主要媒體發文悼念袁老逝世。“糧食英雄”“亞洲英雄”“科學英雄”……袁隆平在幫助全世界人民解決饑餓問題的事業上做出了不可磨滅的貢獻，將饑荒的陰影遠遠驅散。據統計，袁隆平共獲得國內國際大獎多達67項。那么，袁隆平究竟做出了什么樣的研究，能讓世界各國給予他如此高的評價？

“雜交水稻之父”袁隆平

水稻天生難雜交

雜交水稻是袁隆平帶給世界人民最寶貴的一份禮物。雜交水稻的高產特性是基于雜交優勢原理。雜交優勢在植物中普遍存在，雜交品種會繼承雙親品種的優秀特征，反映在糧食作物上就是籽粒多且大、產量高等等。例如，雜交玉米的產量非常高。20世紀70年代，我國種植的玉米品種畝（1畝≈666.67米2）產量僅為100～150千克，而同時期美國某種子公司培育的雜交玉米的畝產量卻高達1250千克。因此，雜交是提高水稻產量的必經之路。

雜交優勢在植物中普遍存在（中間為雜交玉米）

水稻花非常小，自然條件下幾乎不可能雜交

不過，現實情況是水稻在自然條件下雜交的難度巨大。水稻花和一顆米差不多大，無論是天然異花授粉還是人工異花授粉，難度都很大。奧地利遺傳學家孟德爾之所以選擇豌豆作為雜交實驗的對象，就是因為豌豆花夠大。

授粉時間短是水稻難以進行雜交的另一個重要原因。一朵水稻花由6個雄蕊和1個雌蕊構成。水稻開花后，雄蕊上的花藥會迅速破裂，將花粉快速彈射出去，被雌蕊接住，授粉過程就這樣完成了，整個過程不到1小時。基于水稻的這種特性，一些科學家提出，如果水稻天生無法產生花粉，或者說如果能阻止水稻自花授粉，水稻雜交就有可能實現。

要高產就必須雜交，可水稻花偏偏很難雜交。

發現寶貝稻

中華人民共和國成立后，我國科學家進行了大量的作物雜交實驗，其中就包括雜交水稻。然而，雜交水稻的產量卻始終不理想。1958年，我國農技科研人員得出共識：雜交水稻不增產，是由于親緣太近。

20世紀50年代末，袁隆平被分配到海南江安農校擔任俄語教師。1960年7月，他在農校的試驗田中，意外發現了一株非常特殊的野生稻。這株稻子長得特別壯實，稻穗大、籽粒飽滿且整齊，幾乎匯聚了人們所需要的所有優秀品質，它攜帶的優秀基因是水稻增產的希望。袁隆平小心翼翼地將這株寶貝稻子的籽粒收集起來。1961年，他滿懷希望地試種了1000株該品種稻子，結果卻出乎他預料。“一抽穗大失所望，高的高，矮的矮，沒有一株有它‘老子（父輩）那么好。”袁隆平在回憶這段經歷時說。

這次失敗沒有讓袁隆平氣餒，反而提醒了他：性狀分離是雜交二代的典型特征。也就是說，他當初發現的優質稻是雜交一代，是天然的雜交水稻！基于這個判斷，袁隆平開始研究人工培育雜交水稻。

雜交水稻三系配套原理圖

1964—1965年，袁隆平在檢查了幾十萬株稻穗后，終于找到了6株雄性不育株，也就是雜交水稻的母本。經過人工授粉，這6株水稻中的4株成功繁育了1～2代，這激發了袁隆平的研究信心。

要培育雜交水稻，就要阻止水稻自花授粉，也就是要找到不能產生花粉的水稻品種（不育系）。不過，這種不育是可以被修復的，因此要給不育系找一個能保持后代不育的“丈夫”（保持系）提供花粉。經過人工授粉，不育系就能結出大量不會產生花粉的種子，也就能得到許多無法產生花粉的水稻植株。有了這些無法自花授粉的水稻，接下來就是找一個關系比較遠、能夠修復不育性狀的“丈夫”（恢復系）。它倆結合后，結出的種子就是能夠自花授粉（即能夠種植）的雜交品種。這就是袁隆平發明的雜交水稻三系法制種技術。1973年，袁隆平實現了秈型雜交水稻的“三系”配套，這項創舉被譽為農業技術領域的“第二次綠色革命”。

雄性不育系的發現，讓水稻雜交成為可能。

再也不挨餓了

湖南人朱星星還記得，小時候每當青黃不接的季節，她的母親就要拎著淘米簍，挨家挨戶借米度日。星星家有八口人，吃飯是最大的問題。1976年，工作組的吳同志在星星村里稿實驗，試種雜交水稻。

初次試種雜交水稻，村里還舉辦了隆重的儀式，只有優秀的青壯勞力才能栽秧。他們排成一排站在田里，田埂左右兩邊各站了一個拉秧繩的農民。白色的秧繩上，每隔20厘米左右就有一個紅點，這是雜交水稻秧苗的間距。生產隊長吹一聲口哨，農民就在秧繩的紅色標志點處栽下一棵秧苗。在以往，每塊水稻田要栽六列秧苗，但雜交水稻只能栽五列。

首個國家發明特等獎被授予袁隆平團隊

星星記得，一株雜交稻發成了十幾株，比普通水稻粗壯好幾倍，秧苗高度也超過1米。到了收獲季節，農民們卻遇到了“困難”。以前農民割稻谷，每次一把可以割六株稻。可雜交水稻三兩株就已經讓人抓不下。收割的速度慢了，農民心里卻滿是豐收的喜悅。最后一統計，雜交水稻的畝產量是普通水稻的2倍。雜交水稻的高產是最好的廣告：第二年，村里雜交水稻的種植面積迅速增加。從此，星星家再也不用借糧度日，那種幸福感讓星星一輩子無法忘懷。

星星所在的村子當時推廣試種的是“南優2號”雜交水稻，播種一畝田只需2.5千克種子，是我國第一代雜交水稻。1981年，袁隆平率領的課題組因雜交水稻育種而獲得國家發明特等獎，這是中華人民共和國成立以來的第一個國家發明特等獎。

水稻秧苗

雜交水稻屢破產量紀錄

袁隆平沒有停止研究雜交水稻。繼三系法后，他和石明松等科學家又研發出兩系法雜交水稻，攻克了雜交水稻配種不自由的難題，進一步提高了雜交水稻育種效率。

20世紀80年代，日本最先啟動了超級稻研究，提出在15年內提高水稻產量50%，也就是要從6～8噸/萬米2提高到9～12噸/萬米²。此后，菲律賓等國也相繼立項超級稻研究課題。然而，沒有一個國家如期實現超級稻的產量目標。我國的超級稻育種項目于1996年才正式啟動，但起步晚并沒有影響中國的超級稻研究走在世界前列。2014年，中國研發的超級稻實現了15噸/萬米²的創紀錄產量。

袁隆平和超級稻

雖然如今我們都能吃飽，甚至吃好，但糧食危機距離我們并不遙遠。2007—2008年，全世界有37個國家面臨糧食緊缺。截至2021年6月，全球糧價指數再創新高，多國為保障糧食安全積極屯糧，并限制食品出口。而截至2018年，雜交水稻在我國已實現總增產8.5億噸。以雜交水稻為代表的糧食高產技術有力保障了我國的糧食安全。

中國“魔稻”走向世界

雜交水稻被印上了馬達加斯加的紙幣

從1979年首次走出國門起，中國研發的雜交水稻品種已經走入全世界幾十個國家，包括印度、菲律賓、越南、美國、巴西、烏拉圭……中國雜交水稻在海外增產的糧食，每年能解決3500萬人的吃飯問題。

2019年，在中國雜交水稻專家的技術支持下，非洲島國馬達加斯加的一片水稻示范田達到了8.45噸/萬米²的當地歷史最高水稻產量，這個數字是當地常規品種年均產量的3倍！當地人在知道這個數字后，都想知道中國專家施了什么“魔法”才創造出這個“奇跡”。高產的答案是“惟楚902-3”——一種適合馬達加斯加當地氣候的雜交水稻品種。

馬達加斯加總人口約為2500萬，其中80%以上從事農業，稻米是馬達加斯加的主要糧食作物，總種植面積達1.5萬平方千米，占馬達加斯加農田總面積的一半以上。然而，當地水稻產量卻一直不高，每年都需要大量進口大米。從2007年起，中國先后派遣了20多位雜交水稻專家前往馬達加斯加，指導當地農戶種植雜交水稻，累計推廣雜交水稻種植面積400多平方千米，增產稻谷12萬噸以上。高畝產的雜交水稻為馬達加斯加人民帶來了徹底擺脫饑餓的希望。雜交水稻技術不但解決了中國的糧食供應問題，還為全世界提供了解決糧食短缺的中國技術，可以說，雜交水稻技術正在悄然改變著世界。

雜交水稻技術正在悄然改變著世界。

雜交水稻為馬達加斯加帶來了遠離饑餓的希望

雜交水稻豐收讓印度農民喜笑顏開

雜交水稻的高產是最好的廣告

我們永遠銘記他

1994年，美國經濟學家萊斯特·布朗提出“21世紀誰將養活中國？”的質疑。當時的西方學者普遍認為，中國人口眾多，全世界的糧食生產也不一定能滿足中國巨大的需求。然而，僅僅過了26年，2020年我國糧食自給率超過95%，人均糧食擁有量高于世界平均水平。2020年我國全年出產的大米中，65%來自雜交水稻。

袁隆平曾說過：“（布朗）低估了科學、科技進步對提高糧食產量的巨大潛力。”“中國人不但能養活自己，而且能為其他發展中國家，為解決世界糧食短缺問題做出貢獻。”根據2019年國務院新聞辦發布的《中國的糧食安全》白皮書，2017年，我國稻谷的平均單位產量已達6.9噸/萬米2，比世界平均水平高50.1%。

袁隆平把一生奉獻給了雜交水稻育種事業，即便在晚年，他也沒有放下研究。我國有約13.3萬平方千米適宜栽培耐鹽堿水稻的鹽堿地，是國家重要的后備耕地資源。2020年10月，由袁隆平領頭的耐鹽水稻試驗田平均畝產達802.9千克，創下了鹽堿地水稻高產新紀錄。

今天，中國已經徹底解決了糧食短缺問題，中國人的需求也從吃飽變成了吃好。雜交水稻給了中國保障糧食安全的自信，為全中國人民追求更美好的生活斷了后顧之憂。袁隆平離開了我們，但我們將永遠銘記這位偉大的科學家。

“第一次綠色革命”

第一次綠色革命：矮化育種

在過去很長一段時間內，世界各個主要小麥產區都因為大量使用化肥而出現小麥植株過高并發生倒伏的現象，小麥因此嚴重減產。20世紀60年代，美國科學家諾曼·勃勞格開創了小麥“矮化育種”技術，將小麥的高稈變矮稈，同時輔以農藥和農業機械，提高了小麥產量，19個發展中國家因此項技術實現了糧食自給自足。這被譽為農業技術領域的“第一次綠色革命”。

一粥一飯來之不易

根據農業農村部的統計數據，我國水稻機械化率超過80%。機械化平均只能收割稻田中90%的稻粒，剩下的10%是收割的損失部分。經過曬干和脫殼，平均每1千克谷粒只能產出0.6千克成品大米。在運輸和倉儲環節，又會有5%～10%的損失。據中國農業科學院估算，我國糧食全產業鏈總損耗率約12%。此外，每生長1千克水稻，至少需要消耗1噸灌溉水，因此，糧食來之不易，我們真的應該珍惜每一粒糧食。

大米是水稻的什么部分？

脫去稻殼后的稻粒是糙米，還帶有米糠層，就算煮熟了也難以下咽，因此人們要去除米糠層。同時，為了避免大米在儲存階段發芽，稻粒還要去除胚芽。最后留下的只有稻粒的胚乳，也就是可食用的大米。胚乳是種子的營養器官，儲存了種子發芽所需要的所有營養。

“喬裝”水稻的稗草

你知道稗（bài）子酒嗎？此酒味甘而清涼。稗子酒由稗子發酵蒸餾而成，稗子并非糧食，而是稗草的種子，這種作物可是稻農的心頭大患。

我國宋代自然科學家（理學家）朱熹在《勸農書》中寫道：“禾苗既長， 稗草亦生， 須是放干田水， 仔細辨認， 逐一拔出， 踏在泥里， 以培禾根。”其中的稗草是水稻田15種主要雜草中最難對付的一種，也是稻農的主要清除對象。

稗草種子成熟后不像水稻種子那樣掛在穗上，而是很容易掉落。一塊田里第一年只要有5粒稗草種子落地，第二年地里的稗草種子就能達到300粒，第三年就有可能造成這塊地絕收。有研究表明，亞洲地區的水稻雜草平均使水稻產量下降21%～23%，其中危害最大的就是稗草。稗草是碳4植物，能比水稻更高效地進行光合作用。不僅如此，生長過程中的稗草還會分泌一種名為丁布的次生代謝產物，它會抑制水稻生長。

稗草長得和水稻極其相似。近幾十年來的文獻記錄顯示，稗草變得越來越像水稻，這是因為人類在拔除稗草的同時，也在對稗草進行選擇——長得越像水稻的稗草越容易存活下來。第一個注意到稗草高明“喬裝術”的，是蘇聯著名植物學家瓦維洛夫，因此稗草的這種模仿水稻的現象也被稱為“瓦維洛夫擬態”。

種植水稻的歷史

粳稻

秈稻

水稻可以說是亞洲人民最愛的主食，各國也都有各自最驕傲的水稻品種，例如我國的五常大米、日本的越光米、巴基斯坦的巴斯馬蒂長粒米、泰國的長粒茉莉香米……全世界超過一半的人民以水稻為主食。

亞洲地區種植的稻谷主要是長長的秈稻、圓圓的粳稻和粒大的爪哇稻。我國南方多種植秈稻，這種稻米適合做米粉;我國北方更多種植粳稻，其口感更好。科學家通過基因證據發現，野生稻大約在8500年前在我國長江中下游被馴化，并在至少3900年前分化為秈稻和粳稻。

我國春秋時期的政治家管仲曾經寫道：“終歲耕百畝，百畝之收不過20鐘。”鐘是古代的一種量具，一鐘可盛稻谷80千克，20鐘即1600千克。春秋時期的3.5畝合今天的1畝。這樣算下來，春秋時期的畝產量不過53千克。2018年，袁隆平帶領研發的超級雜交水稻創造了1152.3千克的大面積水稻畝產世界紀錄。