改寫雜交稻歷史的福建力量

來源:福建日報 | 2024年10月24日 11:37:03
福建日報 | 2024年10月24日 11:37:03
原標題:近日,中國種子協會評出“十大雜交水稻榮譽品種”,謝華安團隊選育的“汕優63”位列榜首——改寫雜交稻歷史的福建力量
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謝華安在原三明市農業科學技術研究所進行田間試驗。

謝華安在實驗室開展試驗。

早年謝華安在觀察雜交水稻長勢。

謝華安與團隊成員在田間察看水稻長勢。

謝華安(右)與袁隆平在南繁基地探討水稻育種。

近日,中國種子協會評選出“十大雜交水稻榮譽品種”,中國科學院院士、福建省農業科學院研究員謝華安團隊選育的“汕優63”位列榜首。

在世界稻作史上,“汕優63”是當之無愧的功勳品種。

從1986年開始,它連續16年保持全國雜交水稻種植面積之最,累計推廣應用10多億畝,增産糧食700多億公斤,並推廣到全球四大洲13個國家,是中國至今推廣時間最長、應用面積最大的水稻良種。

隨著品種迭代,這個具有劃時代意義的品種,已逐步退出生産。但其背後凝聚的科學家精神,依然傳承不息,激勵著今天的種業人,引領農業科技創新未來之路。今年是“汕優63”通過省級品種審定40週年。我們回顧“汕優63”誕生始末,走近執著追夢、無私奉獻、矢志創新、團結協作、甘為人梯的中國種業人。

“讓大家都有一碗飯吃”

1972年冬,31歲的謝華安剛剛調到三明地區農業科學研究所工作便接到重任,帶隊赴海南參與雜交稻技術攻關。當時,全國水稻界正進行著一場前所未有的大協作。

眾所週知,雜種優勢利用是現代農業育種的重要手段,但水稻領域遲遲難以突破。原因在於,水稻雌雄同花,花器極小,在自然狀態下主要靠自花授粉。要人工雜交,必須手動去除雄蕊。這在育種研究中不難實現,但到了生産上,一畝地用種量數萬粒,靠人工去雄批量制種,無異於天方夜譚。

如果有一種自身不育,卻能和外來花粉正常結合的水稻,問題不就迎刃而解了嗎?

為此,育种家提出了三係配套的構想。這是一種“一妻二夫”婚配模式:首先選育不育係,再為其匹配兩位“丈夫”——保持係和恢復係。二者都是育性正常的水稻,可自我繁殖。前者與不育係的後代,不僅不育,還能保持不育係的所有特性,以此擴繁不育係;後者與不育係的後代,不僅可以正常結出種子,還能兼具父母優勢。

1970年,袁隆平團隊在海南發現了一株雄花不育的野生稻,命名“野敗”,為三係雜交稻從理論走向實踐,找到了突破口。這意味著,人們可以通過雜交手段,將“野敗”的不育基因轉移到栽培稻上,人工選育不育係。不育係有了,如何快速“拉郎配”,找到門當戶對的兩位“丈夫”呢?

1971年,一場由13個省份參與的雜交水稻大協作啟動,全國育種工作者齊聚海南。這裡屬於熱帶氣候,可以讓水稻在冬天多長一季,加速育種進程。作為福建協作組成員,謝華安次年踏上了海南之行。從此,他每年都像候鳥般南北穿梭。

對謝華安而言,這是一場圓夢之旅。

1941年,謝華安出生於龍岩市新羅區適中鎮保豐村。這是一個“石頭上長石頭”的山村,農業生産條件惡劣。“餓”是謝華安揮之不去的童年記憶:“餓到極端時,口水拼命流,肚子嘰嘰叫。”食不果腹的保豐人,把豐收願景濃縮進村名裏;挨過餓的謝華安將“讓大家都有一碗飯吃”視為畢生追求。

從三明出發,乘坐火車,經由鷹廈線到江西鷹潭轉車,途經湖南株洲,一路南下至廣東湛江,乘船渡過瓊州海峽,在海南海口換乘長途客車,一路顛簸至三亞……在交通不發達的年代,有時單程就要花上10來天。

最初,謝華安借住在一戶農民家中的雜物房裏。團隊成員、福建省農業科學院水稻研究所研究員鄭家團還記得,不足10平方米的空間裏,停放著一副還未上漆的空棺材,角落裏雜亂無章地擺放著農具、農藥罐子。一行人因陋就簡:在棺木上鋪滿報紙,點上煤油燈,就是一張辦公桌了;兩張長凳拼在一起,搭塊凹凸不平的木板,再鋪層麻袋,床舖就有了。要生火做飯,就借老鄉家的牛板車上山拾柴火,再撿點磚頭,糊上泥巴,搭個簡易灶臺,頂上用椰樹葉遮風擋雨。

一邊是艱苦的生活環境,一邊是緊張的科研進程。

謝華安馬不停蹄拜訪各個省份的基地,交換育種材料。那時,袁隆平已將“野敗”育種材料無償分發給全國各地研究者,來自天南海北的育种家在大協作中共享材料,互通有無。

隨後,耕地,播種,插秧,田管,授粉,收種,考種,記錄試驗數據。每到灌漿成熟期,謝華安和同事們總要半夜提著手電筒,拿著木棍,輪流在田裏值守,驅趕田鼠。有一次,謝華安差點踩到一條眼鏡王蛇,嚇得一蹦三尺高,摔倒在田埂上。時至今日,他還經常做與蛇有關的噩夢。

團結協作,迸發出創新合力。

1973年,我國宣告秈型雜交水稻三係配套成功。“南優2號”“汕優2號”等中國第一代雜交稻品種應運而生。1975年,謝華安利用從江西同行處獲取的15粒不育係種子,育成了自己的第一個雜交水稻組合“矮優2號”。

相比起常規稻,雜交稻在産量等方面實現了質的飛躍,很快進入生産推廣階段。全國各地開始廣泛招募人員,浩浩蕩蕩南下海南島學習制種技術。日後成為全國雜交水稻制種第一縣的建寧,便是在這時候開始了技術儲備。

從1974年到1979年,全國雜交水稻種植面積實現了從百餘畝到突破7000萬畝。雜交水稻技術被認為是“第二次綠色革命”,“第一次綠色革命”發生在20世紀五六十年代,矮稈水稻取代高稈水稻,使我國水稻産量整體提升了30%。這一次,全國水稻再次增産20%。

然而,一場潛在的農業危機即將爆發,並將剛剛冒頭的中國雜交水稻拖入谷底。

“是你拯救了雜交水稻的命運”

這場危機早就初露端倪。謝華安在福建與海南試種“矮優2號”時發現,一些秧苗出現了葉瘟病斑,其他主栽品種也有類似現象。

“第一代雜交水稻品種很可能不抗稻瘟病。”謝華安憂心忡忡。稻瘟病是一種真菌性病害,列水稻三大病害之首,全生長週期都可能發病。苗、葉瘟嚴重時,葉片枯黃,全株枯死;頸瘟嚴重時,稻穗發白,難以結實。老百姓聞之色變,稱之為“稻魔”。

果不其然,幾年後,稻瘟病在全國大流行,起步中的中國雜交水稻産業遭遇重創。

謝華安還記得當年參與災情調研時的所見所聞:一位種植戶種了11.5畝稻子,所剩無幾,“放三隻雞下去啄食都吃不飽”。

他很早就有危機意識,認為必須加快選育出抗稻瘟性強的新組合,具體是從恢復係入手突破。

“第一代雜交水稻所用的恢復係,均從菲律賓國際水稻研究所引進,在生産上出現了抗稻瘟性退化。”謝華安決心選育出中國自己的強恢復係,擺脫種源依賴。他開始廣泛收集育種材料,走上恢復係自主選育道路。

抗稻瘟病,是底線要求。團隊採取“一票否決制”——只要不抗稻瘟病,其他性狀表現再好,也一律淘汰。然而,如何才能精準鑒定篩選出抗稻瘟病的材料呢?當時國內缺乏經驗。

謝華安翻閱文獻時發現,菲律賓國際水稻研究所採用“旱病圃”的方法。其基本思路是:在旱地裏人為創造惡劣的生長環境,誘發水稻染病發病,淘汰不抗病的材料。這給了謝華安啟發,幾經摸索,其團隊總結出了一套本土化方案。

選擇稻瘟病高發區的早稻田,種上候選材料,田間穿插種植易染病的水稻品種,形成包圍之勢。這還不夠,團隊收集染病稻草,堆放在田間,將病葉切碎浸泡,用含有病菌的水噴施秧苗。在植保專家的配合下,他們還在實驗室裏人工接種稻瘟病病菌,誘使發病。為了讓試驗結果更具説服力,他們選擇了尤溪、寧化、明溪、永安、沙縣等重病區,開展多年多代多點試驗。經過高壓選擇,不抗病的材料便無處遁形,留下的則是天選之子。

抗稻瘟病僅僅是一張入場券。一份材料要入得法眼,還要兼具高産、米質好、適應性廣、耐熱、耐旱、耐寒等優良品質。為此,謝華安團隊摸索出了一系列高效的鑒定手段。以耐寒性鑒定為例,在早春時節種植晚季材料,如果它在苗期能抵禦倒春寒,面對深秋寒露風自然也毫無壓力。

歷經重重考驗,層層選拔,“明恢63”脫穎而出。

以“明恢63”為恢復係,以江西省萍鄉市農科所選育的“珍汕97A”為不育係,謝華安團隊配組出了日後改寫中國雜交水稻命運的組合“汕優63”。該品種豐産又抗病,適應性廣,米質好,可謂鮮有短板的全能型選手。

“汕優63”的優良表現,首先得到了水稻專家的認可。鄭家團還記得,有一年,一場全國性水稻會議在三明沙縣召開,與會專家在田間考察時,一眼就注意到了田埂上長勢正旺的一坵水稻。那是謝華安團隊利用試驗剩秧,隨手在空地上種植的“汕優63”,並未精細管理,表現依然鶴立雞群。

1981年,謝華安把“汕優63”試種情況寫成了報告,當面遞給袁隆平。對方説:“不錯啊,表現很好。”謝華安問,能不能參加國家試驗。袁隆平爽快答應:“明年就參加全國南方稻區雜交稻區域試驗。”

1982年,“汕優63”破格同時參加市、省、國家三級區域試驗,表現亮眼,1984年便通過省級品種審定,“汕優63”隨之打開了名氣。周邊的農民常常騎著“二八大杠”自行車上門,直接把謝華安載到自家田頭指導種植,全國各地求要種子試種的信件紛至沓來。

很快,“汕優63”便走向全國,帶領中國雜交水稻産業走出了至暗時刻。為嘉獎育種者的貢獻,四川省政府史無前例地向“汕優63”育種團隊獎勵5000元。

1986年,全國雜交水稻顧問組專家會議在福建召開。袁隆平見到謝華安的第一句話就是:“老謝,你的‘汕優63’已經是全國播種面積最大的水稻品種了,祝賀你!”

已故著名育种家、“中國超級稻之父”楊守仁曾對謝華安説:“是你拯救了雜交水稻的命運。”

“像培養領軍人才一樣培育超級品種”

繼“汕優63”之後,謝華安團隊又選育出了“明恢77”“明恢86”等一批優良恢復係,配組了“汕優77”“V優77”等經典組合。其中,“汕優77”是抗稻瘟性強的早稻品種,與中晚稻品種“汕優63”形成熟期配套,累計推廣面積位列中國雜交早稻前五。

在長期育種實踐中,謝華安逐漸形成了自己的育種理論體系。

“育種與培養人才一個道理,不僅要有過硬的技術水平,還要具備前沿的戰略眼光。”謝華安説,要立足當下,面向未來,像培養領軍人才一樣,培育一批水稻超級品種,將水稻品種的豐産性、優質性、抗性、廣適性等“四性”聚合在更高水平。“這就要求通過頂層設計與機制創新,推動多學科交叉合作、融合發展,匯聚合力打好種業翻身仗。”

遵循著這樣的理念與理論,謝華安團隊直面産業與市場需求,不斷開拓創新領域,在不同階段,均貢獻出了經典品種——

1996年,中國啟動實施超級稻育種計劃。隨後,由袁隆平、謝華安等專家領銜的全國協作組成立。其間,以謝華安為代表的福建水稻育种家,相繼選育出“宜優673”和“兩優616”“福農優676”等9個品種,被農業農村部認定為超級稻品種。

同時,謝華安團隊將目光投向了廣闊的太空,率先將航天誘變育種技術引入雜交水稻領域,選育出“特優航1號”“Ⅱ優航1號”等組合,多次打破水稻單産紀錄。其中,“Ⅱ優航1號”2003年在雲南實現畝産1162.01公斤,創造了中國航天育種水稻問世以來的最高産量紀錄。

再生稻,利用收割後稻樁上存活的腋芽,在適宜的條件下,萌發成為再生蘗,進而抽穗成熟。這種稻作模式,為光溫條件“一季有餘,兩季不足”稻區,提供了糧食增産新方案。謝華安團隊圍繞再生稻,開展了數十年研究,篩選出了一批優質品種,並大力推廣全程機械化生産技術。2000年開始,福建省農業科學院水稻研究所和尤溪縣農業技術推廣站合作,在西城鎮麻洋村建立百畝再生稻示範片。24年以來,示範片頭季平均畝産超820公斤,再生季平均畝産超480公斤,“噸糧田”的夢想照進現實。

隨著消費結構調整,人們對稻米的要求不再局限于高産,好吃又有營養的優質稻成為育種新方向。謝華安團隊近年來育成的優質常規香稻“福香佔”,不僅優質、抗病,在耐儲藏方面表現突出,其稻米不易陳化,放置兩年口感也不會發生明顯變化。

如今,捧過接力棒的新一代種業人,正站在前人的肩膀上探索新“稻”路。

在水稻研究領域,有一個百年未解之謎。

不久前,中國農業科學院作物科學研究所、福建省農業科學院水稻研究所、中國科學遺傳與發育生物學研究所在國際頂級學術期刊《科學》在線發表聯合研究成果,破譯了復粒稻形成的遺傳密碼,破解了水稻研究領域的百年未解之謎。與常見的單粒稻不同,復粒稻的稻粒就像多胞胎一樣扎堆生長。假以時日,將其多粒簇生基因導入普通水稻,就有可能選育出更高産的新品種。

不僅僅是復粒稻,近年來,福建省農業科學院水稻研究所育種團隊接連在國際權威期刊發表論文,挖掘出系列水稻功能基因,揭示了水稻耐旱、抗稻瘟病、耐鹽鹼、生長調控等分子調控機制。

“傳統育種週期長、效率低、不確定性大。”福建省農科院水稻研究所所長張建福説,破譯了水稻的遺傳密碼後,將應用分子標記輔助選擇、全基因組選擇等現代育種技術,結合大數據、人工智慧等前沿科技,變“經驗育種”為“定向育種”,“像設計工業産品一樣,精準設計出水稻新品種”。

得益於此,一批新的“大品種”呼之欲出,從福建走向全國。

近年來,福建省農業科學院水稻研究所面向廣袤的黑土地,採用分子標記輔助選擇技術,與黑龍江省農業科學院聯合育成優質粳稻新品種“閩龍1號”,解決了黑龍江省第一積溫帶優質品種缺失、綜合抗性不強等問題。目前,該品種已在東北地區推廣百萬畝。

“我們將持續弘揚種業精神,進一步發揮優勢,強化科企聯合育種攻關,將現代分子育種技術與傳統育種技術相結合,培育一批豐産、抗性強、優質、廣適的突破性品種,為保障國家糧食安全作出福建新的更大貢獻。”省種子總站站長趙傑樑説。(記者 張輝 通訊員 胡海明)

編輯:黃鈺姣 責任編輯:
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