禾下追梦五十载——攻克杂交水稻难关50年来的福建贡献 焦点简讯

今年是中国攻克杂交水稻难关50周年。

(资料图)

半个世纪以来，杂交水稻技术助力中国用不足全球9%的耕地，解决了世界近五分之一人口的吃饭问题。

日前，“稻谷飘香，禾下追梦——中国攻克杂交水稻难关50周年”展览在中国科技馆开幕。中科院院士、福建省农科院研究员谢华安，深情讲述“禾下追梦”的艰难历程与动人故事。

风云五十载，福建杂交水稻研究成绩斐然，为种业创新与粮食安全作出卓越贡献。在水稻夏种忙季，我们探访福建老中青三代育种家，探寻关于杂交水稻的光荣与梦想。

从大协作时代走来

谈到杂交水稻，不能不提遗传学中的一个重要理论——杂种优势。

这种遗传现象可形象地理解为：父母各有所长，孩子扬长避短，且更胜一筹。但优势只能维持一代，到了孙辈就会变得参差不齐，好坏参半。

20世纪以来，玉米、高粱等农作物已广泛利用杂种优势，但水稻领域迟迟难以突破。原因很简单：水稻雌雄同花，花器极小，主要靠自花授粉繁殖。要人工授粉，必须手动去除雄蕊。生产上，一亩田用种几万粒，全靠人工去雄，无异于天方夜谭。因此，不少人断言，水稻不具备杂种优势。

1960年，袁隆平在湖南黔阳农校大片扬花稻田中，发现一株鹤立鸡群的水稻，并判定这是自然杂交的产物。水稻不具备杂种优势的偏见，不攻自破。

后来，他又提出三系配套的设想：首先选育雄性不育系。这种水稻花粉败育，自交不结实；雌蕊正常，能接收外来花粉。再为不育系找两任“丈夫”——保持系和恢复系。保持系与不育系的后代依然不育，以此扩繁不育系；恢复系与不育系的后代，能正常结种子。这样，不用人工去雄，就能批量授粉制种了。

1970年，袁隆平团队在海南三亚南湖农场，找到了一株雄花不育的野生稻。它就是后来众多杂交水稻的共同祖先——“野败”。

觅得天然不育株后，就要通过杂交，将其不育基因转移到栽培稻中，转育出不育系，再为其“牵红线”，匹配保持系和恢复系。茫茫稻海，促成一段“姻缘”，谈何容易。于是，全国各地的育种工作者齐聚海南，开启了一场声势浩大的“海选”。

1971年，一场由13个省份共同参与的杂交水稻大协作启动。这年9月，“福建省水稻雄性不育与杂种优势利用研究协作组”成立。现已退休的省农科院水稻研究所研究员雷捷成是协作组成员之一。

“那是一场举国联动、互助共享的大协作。”86岁的雷捷成还记得，袁隆平团队无私地将“野败”材料分发给各地科研人员。福建协作组每次去海南，总要挨个拜访每个省份的基地，交换各自育种材料。

1971年冬天，福建协作组成员杨聚宝，从湖南同行处获得一蔸珍贵的稻头。这个稻头正是“野败”和栽培稻“广矮3784”的杂交后代。之后，他们又从安徽基地讨来早籼稻品种“V41”。

等到开春，稻头再生萌芽、抽穗、开花，协作组将其与“V41”测交。结出的种子，长出了4株水稻，3株可育，1株不育。选择不育株，与“V41”回交，后代中再选不育株，再回交……春天在福州城郊，夏天在漳州云霄，冬天在海南三亚，如此往复。1975年，经过8轮回交，后代已能实现百分之百不育。

这也就意味着，“野败”的不育基因被固定到了“V41”中。福建协作组由此选育出了第一个不育系——“V41A”。与之回交的“V41”，也就成了它的第一任“丈夫”——保持系“V41B”。随后，他们又通过大量测交筛选，为“V41A”找到了第二任“丈夫”——“IR24”“IR661”“IR26”等恢复系，最终撮合成了“跨国联姻”——选育出“四优2号”“四优3号”“四优6号”等杂交组合。

杂交水稻的星星之火

这期间，全国各地的科研人员也相继攻克三系配套难关。1973年召开的全国水稻科研会议上，袁隆平发表《利用“野败”选育“三系”的进展》，宣告中国籼型杂交水稻三系配套成功。

在全国第一批不育系中，“V41A”是当之无愧的“贤妻良母”。

“它不育性稳定，配合力强，开花性能好，柱头外露程度高，容易接受外来花粉。”雷捷成说，不育系通常有“包颈”现象，也就是一大截稻穗包裹在叶鞘中无法外露，就像被卡住了脖颈，稻穗上的颖花无法顺利接受来自父本的花粉。解决方法是人工剥苞，或喷施植物生长调节剂。但“V41A”少有“包颈”问题，出了名的好制种，因此成为当时全国四大不育系之一。

三系配套难关已过，杂交水稻推广正当其时。

1975年，省委农办发文，要求各地组织南繁队伍，赴海南三亚学习杂交水稻制种。这年冬天，雷捷成再次来到三亚找地、租房，迎接全省各地数百人组成的南繁大军，承担起技术指导的职责。

由于杂种优势只表现在子一代，杂交水稻不能像常规稻一样留种，否则后代将出现“歪瓜裂枣”。因此，只能年年在田间穿插种植父母本，即恢复系和不育系。等到花期相遇，人工拉花赶粉，使父本的花粉弹出，均匀散落到母本的花柱上。父母本生长周期不同步，要做到花期相遇，就得算好日子，错期种植，后续还要通过水肥管理等手段，动态调整各自长速。长快了，适度烤田；长慢了，多施肥，多灌水。

在海南南繁基地，雷捷成等专家为各地南繁队集中授课，到田头手把手指导技术要领。后来，他们还编了本技术手册，全省分发。

那一年，福建在三亚共制种2000亩。1976年春天，1.2万斤种子经由空运送抵漳州，再分发给各地区。各地选派的南繁人员，也带着制种技术回到各自故乡，成为杂交水稻推广的先行军。也是这一年，农业部在广州召开籼型杂交稻推广会议，决定在南方稻区大面积推广杂交水稻。

“四优2号”是那时福建主推品种。1978年，当时的龙海县汕后大队种植750亩该品种，实现亩产575公斤；黎明大队早季亩产790.4公斤，晚季803.9公斤。

杂交水稻技术的推广被认为是“第二次绿色革命”。“第一次绿色革命”发生在上世纪五六十年代，矮秆水稻取代高秆水稻，使我国水稻产量整体提升了30%。这一次，全国水稻再次增产20%。

从此，杂交水稻，犹如星星之火，在福建田间呈燎原之势。历史数据显示：1976年全省种植杂交水稻5万亩，1977年248万亩，1978年800万亩。

不育系“V41A”及其组合随之被各个省份广泛引种，还走出国门。其中，“四优6号”以4万元的价格，转让给美国圆环公司。

1981年，三系法籼型杂交水稻全体发明人被授予国家技术发明奖特等奖，其中也包括福建协作组成员。这是新中国成立以来国家颁发的第一个特等发明奖。

拯救杂交水稻命运

令人始料未及的是，仅仅过了几年，稻瘟病大流行，将成长中的杂交水稻产业带入至暗时刻。

稻瘟病是一种由子囊菌引发的真菌病害，水稻三大病害之首。爆发时，犹如一场无烟火灾从稻田掠过，所到之处，轻则减产，重则绝收。稻农撒石灰、烧田块、喷农药，根本无济于事。在“稻魔”面前，第一代杂交水稻不堪一击。

高温高湿的福建稻区，更是稻瘟病高发区。仅1981年，全省早稻便失收近20万亩，损失稻谷1.5亿多斤。当时还在三明市农科所工作的谢华安参与灾情调研时，看见一名种植户种了11.5亩稻子，只剩下田埂边的零星稻株，“边流眼泪边指着稻田说，放三只鸡下去都吃不饱”。

杂交水稻产业惨遭重创。一些稻农戏称“千斤长相，八百斤产量”“前劲有余，后劲不足”。许多杂交稻种子被封存，农民重新种回常规稻，全国杂交稻种植面积锐减。

在这样的背景下，福建组织全省水稻育种攻关。

作为当时三明地区南繁领导小组组长，谢华安很早就意识到，第一代杂交水稻杂种优势显著，株叶形态漂亮，但可能不抗稻瘟病。比如，“南优2号”在苗期就出现了明显的稻瘟病病斑。彼时，国内使用的恢复系大多从国际水稻研究所引进。谢华安下定决心：“一定要选育出中国自己的抗稻瘟病强恢复系。”

1977年，他开始广泛收集恢复系品种，开展大量杂交试验。远隔重洋的两个品种“IR30”和“圭630”被选中了。

“IR30”来自菲律宾的国际水稻研究所，其配组的组合更抗病；“圭630”则由莆田农科所从圭亚那引进，不仅恢复力强，籽粒也很大。经过地理渊源杂交，世代筛选，谢华安从中选出了36个株系。

这些株系谁更能抵御无孔不入的稻瘟病？让它们在极端环境中接受考验。

谢华安在三明选择尤溪、宁化、明溪、永安、沙县5个重病区，多年多点多代栽培，从中选择抗病力最强的株系。后来，他又听说国际水稻研究所用旱病圃筛选鉴定抗病品种，觉得是个好办法。1980年，谢华安在稻瘟病病害最严重的早稻田，中间割去一行，做成一个菜畦，采用旱播、旱育的方法，人为营造更为恶劣的生长条件。其间，他还从周边病区，收集染病植株，把叶片切碎、水洗，用含有稻瘟病病菌的水喷洒秧苗。

编号为“e6”的株系经受住了考验。它就是后来带领中国杂交水稻走出阴霾的“明恢63”——“明”代表三明，“6”“3”分别来自两个亲本的名字。室内人工接菌与抗普分析结果显示，“明恢63”抗菌株率96.08%。

以“明恢63”为恢复系，谢华安配成了众多杂交组合。其中，与不育系“珍汕97A”的杂交后代“汕优63”最具代表性。

1981年，谢华安把“汕优63”试种情况写成了报告，在一场全国性会议上当面递给袁隆平。对方耐心翻阅，听取汇报后说：“不错啊，表现很好。”谢华安问，能不能参加国家试验。袁隆平爽快答应：“明年就参加全国南方稻区杂交稻区域试验。”

1982年，“汕优63”同时参加市、省、国家三级区试，表现亮眼。很快，全国各地开始大面积引种，农民从“怕种”转向“争着种”。

1986年，全国杂交水稻顾问组专家会议在福建召开。袁隆平见到谢华安的第一句话就是：“老谢，你的‘汕优63’已经是全国播种面积最大的水稻品种了，祝贺你！”

此后，“汕优63”长盛不衰，连续16年保持全国杂交稻种植面积之最，累计推广近10亿亩，其中1991年就近亿亩。1988年，“汕优63”荣获国家科技进步一等奖。“明恢63”也成为中国杂交水稻历史上遗传贡献最大的亲本。国家水稻数据中心统计显示，过去50年里，“明恢63”是我国应用面积最大的恢复系。

已故著名育种家、“中国超级稻之父”杨守仁曾对谢华安说：“是你拯救了杂交水稻的命运。”

传承与创新“稻”路

在后来的日子里，谢华安团队又选育出了“明恢77”“明恢86”等一批优良恢复系，配组了“汕优77”“V优77”“Ⅱ优明86”等风靡一时的杂交组合。其中，“汕优77”“V优77”是具有强大抗稻瘟病能力的早稻品种，与中晚稻品种“汕优63”形成熟期配套，累计推广面积位列中国杂交早稻前五。

雷捷成团队选择了不一样的技术路线。

由于稻瘟病抗性较差，“V41A”逐渐退出了生产。20世纪80年代初，雷捷成所在的课题组，开始将选育强抗稻瘟病不育系作为主攻方向。20世纪90年代育成的“福伊A”，是当时国内抗稻瘟病最强的不育系，尤其在湖北恩施等武陵山区，抗性保持十年未衰。

其实，在杂交水稻发展的不同阶段、不同领域，福建育种工作者都拥有自己的姓名——

20世纪90年代，二系法杂交稻问世。其特点是不需要保持系作中介，不育系在不同光温条件下会发生育性转换。不育时，与恢复系杂交制种；可育时，自交自繁。但生产上气象多变，不少二系不育系育性不稳定，引发减产。福建育种家杨聚宝选育的二系不育系“SE21S”，以育性稳定、制种安全著称，国内育种界称之为二系稻的“一匹黑马”。

1996年，中国启动超级稻育种计划。迄今为止，福建共有“荃优212”“福农优676”等9个杂交品种，被认定过超级稻品种。

20世纪90年代中期，福建率先探索航天诱变育种，创制出“航1号”“航2号”等恢复系，选育出“特优航1号”“Ⅱ优航1号”等组合。其中，“Ⅱ优航1号”作为再生稻品种，曾在尤溪县创造出百亩单产世界纪录。

……

如今，从光辉岁月中走来的福建杂交水稻，正面临着新的挑战与课题。

在需的这端，市场对种业的需求日益多元化，不仅要高产管温饱，还要优质、耐储藏、适宜机械化生产等；在供的那头，福建水稻育种根基深厚，但进入新世纪后，让人眼前一亮的拳头产品并不多。

捧过接力棒的新一代育种家正直面挑战，探索新“稻”路。

近几年，省农科院水稻研究所研究员张建福领衔的水稻抗逆分子育种团队，接连在权威期刊发表论文，挖掘出系列水稻功能基因，揭示了水稻耐旱、抗稻瘟病、耐盐碱、生长调控等分子调控机制。

“传统育种周期长、效率低、不确定性大。”张建福说，破译了水稻的遗传“密码”后，将应用分子标记辅助选择、全基因组选择、分子模块设计等现代育种技术，结合大数据、人工智能等前沿科技，变“经验育种”为“定向育种”，“像设计工业产品一样，精准设计出水稻新品种”。

眼下，他的育种计划包括选育耐盐碱品种，拓展沿海地区耕地资源；耐储藏品种，减少粮食损耗与储备成本；更强再生力品种，进一步做大再生稻产业。

着眼种业短板，张建福希望推动建设一个高水平的育种平台，把全省种质资源汇聚起来，把不同学科的人才聚集起来，把研发机构和种业企业联合起来，在共建共享中，形成种业创新的合力。

“我们将进一步发挥优势，强化科企联合育种攻关，推动资源向企业流动，将现代分子育种技术与传统育种技术相结合，培育一批丰产、抗性、优质、广适的突破性品种，为保障国家粮食安全作出福建新的更大贡献。”省种子总站站长赵杰樑说，最近两轮种业创新与产业化工程，省级共安排财政资金8400万元，用于支持开展水稻良种攻关与产业化开发。

如今，雷捷成已退休多年，但他当年领衔的不育系选育课题组，经三代传承，依然活跃在育种研究一线。40年间，研究的方向从最初聚焦稻瘟病抗性问题，到后来着重提高不育系配合力和异交特性。如今，第四代研究者、省农科院水稻研究所副研究员张以华，则将选育米质好、早熟的不育系作为发力点。

在他看来，中国禾下追梦的50年，就是科研精神在一代代育种家中传承与创新的50年。他通过一张不育系系谱图，展现传承与创新的力量。

“启源A”是张以华新近获得植物新品种权授权的不育系，优质、高异交、耐高温、抗性好。沿着系谱图逐代追溯：其祖辈是“福伊A”，曾经国内抗稻瘟病最强的不育系；高祖辈是“V41A”，早年国内四大不育系之一；发端则是“野败”，最初在三亚沼泽地中找到的那株天然不育株。

“正是‘野败’点燃了杂交水稻创新的星星之火，通过一代又一代育种家接力传承，创新的火焰在半个世纪后依然熊熊燃烧，并愈发绚烂。”张以华说。

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