从高秆水稻到“绿色”超级稻

　　1949年新中国成立之初，美国国务卿艾奇逊就预言，同历届中国政府一样，共产党政权也将因无力解决中国当时4.75亿人口的吃饭问题而垮台。

　　而60年后的今天，中国杂交水稻走出国门，正为全球特别是发展中国家的缺粮问题发挥作用。至今，已有东南亚、南亚、南美、非洲等40多个国家和地区研究或引种，种植面积达150万公顷，增产效益十分显著，被世界誉为“中国第五大发明”。中国科学家们改良的水稻品种，不仅让中国人养活了自己，还要让世界也不再饥饿……

　　如今年岁在50岁以上的中国人，提起1960年前后的那场长达三年的大饥荒仍然心有余悸。出生于山东高密一个农民家庭、经历了那次饥荒的作家莫言，对饥饿有着刻骨铭心的记忆，他说自己至今都有后遗症：明明很胖需要节食，但每次吃饭都会不自觉地吃得很饱，看到粮食就有购买的冲动……

　　而今，大多数幸福生活在当代的人们显然是感觉不到饥饿的，甚至因为营养过剩，饥饿甚至被当作了一种滥用的美容塑身方式。

　　封锁下的艰难开创

　　还在1949年新中国成立之初，美国国务卿艾奇逊就预言，同历届中国政府一样，共产党政权也将因无力解决中国当时4.75亿人口的吃饭问题而垮台。

　　毋庸讳言的是，新中国成立初期，全国很多人特别是农民常常吃不饱饭。

　　上世纪50年代，一场全民“消灭麻雀”的运动热闹上演，目的就是要解决麻雀与人争夺粮食的问题。

　　“小时候，村里没有公路，不产粮食，家家户户都为填饱肚子犯愁。”1953年生于安徽省一个小乡村的陈建忠先生回忆起童年，印象中只有“饥饿”两个字。

　　新中国成立之初，在计划经济体制下，他家所在的四面环山的村子被确定为经济作物种植区，主要种植茶叶，粮食则靠国家供给。村民每个月要挑着担子，走十几公里的山路把国家划拨的粮食运回村里。

　　然而，由于当时水稻产量极低，全国粮食总产量仅为1.13亿吨，人均只有209公斤。

　　陈建忠家兄弟姐妹7人，一天吃两顿饭，主要是高粱、红薯、南瓜等，很少吃上大米，菜基本是用水煮。

　　“每天在田间地头看到什么都想吃，哪怕一根甜草也要在嘴里嚼半天才舍得吐出来……”陈建忠说。

　　就在这时，封锁中国的西方国家，斥巨资开始了一场以大幅提高产量的墨西哥小麦和国际水稻研究所“奇迹稻”为代表的“绿色革命”。

　　“他们认为试图通过解决中国最困难的粮食问题来给新中国以压力和颜色，但其实早在国际上绿色革命处于酝酿阶段时，我国的矮秆育种之花已开遍大江南北。”中国农业大学水稻遗传学资深教授、中国作物遗传资源学会常委王象坤说。

　　“早在1958年，由中国工程院院士、中国‘半矮秆水稻之父’黄耀祥先生开创的水稻人工杂交‘矮秆多穗育种’工程，就将高秆水稻改变为矮秆水稻，克服了水稻的易倒伏性、增加了单位面积上的总谷粒数，从而实现了水稻的第一次大幅度增产。到1965年，我国南方稻区基本上实现籼稻矮秆化，促使每亩产量由200—250公斤提高到300—350公斤。”

　　让中国人养活自己，让世界不再饥饿

　　1960年，中国大地正横卷着一场时达3年的饥馑。在偏远的安江镇，年轻的袁隆平亲眼目睹了饿死在路旁、桥头和田坎边的几具枯瘦的尸体。

　　在没有战争的年代里，居然有人因饥饿而死，这让袁隆平的内心受到强烈的震撼，他为自己从事农业科技教育工作却不能替农民兄弟阻挡饥饿而羞愧难当。

　　从那一刻开始，袁隆平将自己的人生目标锁定在了水稻研究上。

　　万事开头难。摆在袁隆平面前的是一片空白，他孤军一人前行了。

　　校外有一块试验田，袁隆平从这里起步，开始研究杂交水稻。每天课余时间，他都来到这里，一转就是几个小时，然后拖着疲惫的身躯回到自己的小屋。

　　一天，像往常一样，袁隆平下课后，挽起裤腿来到稻田仔细察看起来。突然，他发现了“新大陆”：一株植株高大，颗粒饱满的水稻。他如获至宝，小心翼翼地做好标记。第二年他把收获的种子种下去，结果长出的水稻，高的高，矮的矮。袁隆平大失所望。

　　“失望之余，突然来了灵感：如果它是纯种的话，就不会分离，我推测它是一个天然杂交稻。”这就坚定了袁隆平搞杂交水稻的信心。

　　一年之后的一个夏天，早稻正在扬花吐穗，袁隆平头顶烈日，脚踩泥水，手持放大镜，在“万绿丛中，寻它（水稻雄性不育株）千百度”，终于发现了三株水稻雄性不育株，这一年，是1964年。

　　从1964年开始到1970年，袁隆平和他的助手们经过了整整6年，2190个日日夜夜，先后用了1000多个水稻品种，做了3000多个实验，并没有取得实质性进展。

　　1971年11月23日，袁隆平和助手们苦苦寻觅的美丽姑娘，终于来了。

　　那天，袁隆平的助手李必湖发现了一株雄花败育的天然野生稻。袁隆平、李必湖、冯克珊三个人的手紧紧握在了一起。袁隆平当即把它命名为“野败”。

　　十年磨一剑。从1964年发现第一株雄性不育株起，到三系配套成功整整十年。43岁的袁隆平在世界上首次育成三系杂交水稻，将水稻产量从每亩300公斤提高到每亩500公斤以上。

　　西方世界称杂交稻是“东方魔稻”，不仅解决了中国人的吃饭问题，而且为下世纪可能出现的世界性饥饿问题提供了法宝。国际上甚至称杂交水稻为中国的第五大发明。

　　十一届六中全会通过的《关于建国以来党的若干历史问题的决议》中，将籼型杂交水稻与氢弹和人造卫星发射回收，并列为我国科学技术的重大成就。

　　在湖南郴州有一个名叫曹宏球的普通农民，袁隆平发明的杂交水稻使他和乡亲们过上了好日子。于是，他拿出自己多年辛勤劳动所得的近5万元钱，请人雕刻了一尊和真人一样大小的袁隆平汉白玉雕像，在竣工时乡亲们放鞭炮，扭秧歌，还在雕像前供上象征长寿与祝福的寿桃果品。在乡亲们眼中，袁隆平是恩泽乡里的“米菩萨”。

　　杂交水稻在常规的矮秆良种水稻的基础上又增产20%以上，自1976年开始推广至今，中国已累计种植60多亿亩，增产稻谷6亿多吨。近年来，中国年种植杂交水稻2.5亿亩，约占水稻种植总面积的59%，产量则占水稻总产量的近70%。种植杂交水稻年增产的稻谷可以多供养6000多万人口。

　　稻之王国的奥秘，理应由稻之王国的学者来揭示

　　面对中国杂交稻取得的巨大成绩，日本于1980年提出“超级稻”计划，从此，超级稻成为国内外农业专家们梦寐以求、力图攻克的世界难题。

　　“我国政府在1996年启动‘超级稻’三期工程，计划5年一期，到2010年实现亩产900公斤的目标。”王象坤介绍道，“通过10余年的努力，我国超级稻计划已取得较大成功，但我们现在除了要求高产、优质外，更要培育出环保、稳产、抗虫病的‘绿色’超级稻。”

　　他说，以往的水稻抗虫病能力差，农药施用量大，这样既加重农民的负担，又严重破坏环境，还造成食物中的农药残留。此外，他提出，我国很多地区稻田的施肥量已经超过了土地的承受能力，土壤退化、江河湖海的富营养化正成为农业和环境可持续发展的严重障碍，努力降低肥料用量也是水稻新品种的必要因素。

　　“这些问题怎么解决？要在以前，我们用土办法，提取一个基因至少要试验十万株，成功概率低、出成果慢。但现在通过基因测序就可以大大将效率提高。”王象坤说，必须通过分子技术来提升传统的育种技术，应用分子标记辅助选择技术将优质基因和抗病能力聚合在一起，才能培育出超级杂交稻的新组合品种，提高超级稻育种的效率。

　　2001年，农业部“948计划”确定“参与全球水稻分子育种计划”研究作为重大项目立项。同年，中国科学家成功完成世界上第一张籼稻全基因组物理图谱。

　　但找到具有优秀基因的种子是所有分子研究的前提，杂交水稻之所以能成功，就是利用了海南普通野生水稻中的一份基因。

　　“从上世纪50年代到70年代的20年间，经历了发现水稻半矮秆基因和野败不育细胞质基因的两次‘绿色革命’，水稻产量各提高了20%。进入90年代后，产量再也上不去了。主要原因是遗传材料的遗传基础狭窄，80%以上都是野败不育细胞质基因。现在我们特别需要发现更多的高产、优质、抗虫病的基因。而这些基因从哪里来？中国栽培稻被驯化后，基因丢了三分之一。”

　　同时，因为涉及国家利益，各国对种子资源都有严格的控制，像泰国香米的水稻品种种子严禁出口，管制非常严厉。

　　“要解决这一系列问题，我们只有从野生稻里找出路。一个基因决定一个国家的命运，并非危言耸听。”王象坤严肃地说。

　　为此，王象坤与云南农科院程侃声先生带领课题组成员走遍了大半个云南和南方大多数野生稻分布地区。年逾八十的王老回忆说，山区的气候复杂多变，“在山下热得要命，爬上高山，却穿上毛衣还冷得浑身发抖。出发时还是晴空万里，转过一个弯就遇上倾盆大雨”。

　　王老说，要是遇上泥石流，还得绕行几十里甚至上百里才能到达目的地。课题组的很多人都染上了疾病，他自己也得了严重的萎缩性胃炎，至今未愈。

　　此外，有人失去调工资的机会，有人放弃了出国深造的机会。在那个时候，没有巨额奖金，没有高档住房。是什么信念支撑着？“稻之王国的奥秘，理应由稻之王国的学者来揭示。”王象坤坚定地说。

　　令人欣慰的是他们的汗水没有白流：该研究小组通过多代的杂交、选育，已获得一批基本稳定的桥梁品种品系，此外还选育了广适应性、抗病、耐寒、优质、硬秆及陆稻育种上非常有用的新型遗传种质。

　　探寻基因密码：水稻改良新希望

　　2008年11月，中国农业大学孙传清教授课题组与清华大学谢道昕教授合作的题为“Control  of  a  key  transition  from  prostrate  to  erect  growth  in  rice  domestication（控制水稻进化中由匍匐到直立生长的关键转变）”的研究论文在世界遗传学顶尖杂志《Nature  Genetics（自然-遗传学）》正式发表。

　　他们成功地克隆了控制野生稻匍匐生长习性的基因PROG1，揭示了水稻如何从匍匐生长进化为到直立生长的分子机理，标志着我国在水稻进化研究上取得了重要进展。

　　1992年，孙传清在张家界工作近四年后，又回到农大师从王象坤进行水稻进化的研究。从老师身上，他学到了对科研的执著精神。1996年4月，孙传清从日本九州大学农学部完成博士论文又回到母校，继续从事水稻进化的研究。

　　根据前人和自己博士研究生期间研究的结果，他认为，要揭示水稻进化的分子机理，必须研究从栽培稻的祖先种——普通野生稻驯化为栽培稻的几个关键突变发生的机理。最终，课题组选择揭示由野生稻匍匐生长转变为栽培稻直立生长的分子机理作为研究目标。

　　为了这个目标，孙传清和他的弟子、论文的第一作者谭禄宾博士以及他们的研究团队，一起奋战了8年！

　　2009年5月2日，胡锦涛总书记来到孙传清的实验室，详细询问了水稻的进化研究方面的研究成果，总书记深情地说：“国以民为本，民以食为天。要解决13亿人口的吃饭问题，不是件轻而易举的事，说到底，还要靠科学技术。”

　　面对总书记的鼓励，孙传清更感责任重大。他说，对于自己从事的水稻遗传育种，特别是从事野生稻研究与利用研究工作来说，要加快野生稻优异基因的开发利用的步伐。在激烈的国际竞争中，获得更多的具有自主知识产权的新基因，为我国育种再上一个新的台阶做出贡献。

　　对于自己取得的成绩，他认为，这只是一个阶段性的进展，以后的路还很漫长。像他的老师一样，他决心要继续沿着这个轨迹去探寻神秘的稻种王国……

　　为解决中国人的吃饭问题，我国的几代科学家开展了大量的研究工作。今天，中国杂交水稻走出国门，正为全球特别是发展中国家的缺粮问题发挥作用。至今，已有东南亚、南亚、南美、非洲等40多个国家和地区研究或引种，种植面积达150万公顷，增产效益十分显著，被世界誉为“中国第五大发明”。中国科学家们改良的水稻品种，不仅让中国人养活了自己，还要让世界也不再饥饿。

　　中国栽培稻被驯化后，基因丢了三分之一。要解决这一系列问题，我们只有从野生稻里找出路。一个基因决定一个国家的命运，并非危言耸听。

　　大事记

　　1958年黄耀祥开创水稻人工杂交‘矮秆多穗育种’工程，将高秆水稻改变为矮秆水稻，实现水稻增产20%。

　　1972年袁隆平与同事们一起率先育成我国第一个实用水稻雄性不育系及保持系“二九南1号”；1973年，协作组通过测交找到水稻雄性不育恢复系，至此，三系配套难关全部攻克，一举奠定杂交稻从理论到现实的基础。

　　1976年袁隆平的三系杂交水稻大面积推广，在矮秆水稻的基础上又增产20%，实现了水稻第二次大幅度增产。

　　1986年袁隆平提出两系法；1987年，两系法研究被列为国家863计划项目，袁隆平出任责任专家，领导全国16个单位开展协作攻关。

　　1996年我国启动了“中国超级稻研究计划”。

　　2001年超级稻计划的“姊妹计划”——“水稻基因组测序和重要农艺性状功能基因组研究”启动，全面开展超级杂交稻的基因研究，在分子层面探索超级稻的秘密，确保中国水稻高产优质持续创新的能力。

　　同年，中国科学家成功地完成并公布了世界上第一张籼稻全基因组物理图谱，被誉为“水稻领域具有最重要意义的里程碑”。

　　2004年实现百亩示范片亩产800公斤的第二期目标；百亩示范片亩产900公斤的第三期目标也将在2010年提前实现。