來源: 農視網 2025-12-05 16:15:06
“共和國勛章”獲得者袁隆平院士,是我國研究與發展雜交水稻的開創者,也是世界上第一個成功利用水稻雜種優勢的科學家,被譽為“雜交水稻之父”。他從20世紀60年代開始研究雜交水稻,在漫長的歲月里,守望稻田,辛勤耕耘,播撒智慧,為人類運用科技戰勝饑餓帶來綠色希望和金色收獲。
立誓“讓所有人遠離饑餓”
1930年9月7日,袁隆平出生于北平,后隨父母先后居住北平、天津、九江、贛州、漢口等地。1949年夏天,他高中畢業,考入重慶相輝學院(后并入西南農學院,現為西南大學)農學系遺傳育種專業學習。1953年,作為新中國培養的第一批大學生,袁隆平拿著一紙介紹信,來到偏遠的湘西安江農校任教。
1956年,袁隆平開始做研究,學校撥給他半畝地做試驗田。那時,蘇聯米丘林、李森科的“無性雜交”學說盛行。該理論認為,無性雜交可改良品種或創造新品種。袁隆平一度迷信這一學說,不僅向學生傳授,而且還動手開展實驗研究。
袁隆平將月光花嫁接到紅薯上,以提高紅薯產量;將西紅柿嫁接到馬鈴薯上,希望地下長出馬鈴薯,莖上結滿西紅柿;將西瓜嫁接到南瓜上,以獲得新型瓜種。可是到了第二年,月光花紅薯嫁接的種子只長出了月光花,地下不見紅薯;西紅柿下面不結馬鈴薯,馬鈴薯也不結西紅柿……無性雜交制種實驗以失敗告終。這使得袁隆平對米丘林、李森科學說中的某些觀點產生了懷疑,他毅然拋棄從事了幾年的無性雜交試驗,大膽開始新的探索。
在西南農學院求學時,袁隆平曾在管相桓教授的鼓勵幫助下,課外自學孟德爾、摩爾根創立和發展的遺傳學,這使得他不像大多數同期中國學生一樣隔絕于現代遺傳學。他用報紙把大學時購買的英文《遺傳學研究》包了個書皮,私下潛心研讀起來。從迷信米丘林、李森科的教訓中,袁隆平悟出了一條道理:看書一方面要汲取經驗,另一方面也要打問號,死記硬背是不行的,必須根據實踐,思考問題在哪里。
那時,安江農校按照教學、生產、科研相結合的要求,安排袁隆平帶領學生到黔陽縣(今湖南省洪江市)硤州公社秀建大隊與農民“三同”(同吃、同住、同勞動)。袁隆平住在生產大隊向隊長的家里。袁隆平雖然是一名知識分子,可在生產大隊里時,更像一名地道的農民,不怕苦、不怕累,很快和當地農民打成一片。每天一早,他就挽起褲腳和鄉親們一起下田插秧,收工后和房東一起做飯,吃紅薯葉熬成的又澀又苦的菜粥。稍有閑暇,便蹲在田邊仔細觀察,將春耕、播種、除草和施肥等要點一一記錄。向隊長很喜歡說話辦事直爽的袁隆平,一來二去,他倆成了無話不談的好朋友。
一天,向隊長冒雨背著一個沉甸甸的袋子從八門大隊趕回來,袁隆平問他背著什么,他從袋子里抓出一把顏色金黃、籽粒飽滿的稻種,激動地說,這些都是好種子,比金子珍貴,要想多打糧食,只有靠這些好種子。他握著袁隆平的手,眼里充滿期待:袁老師,你是搞科研的,能不能培育一個畝產800斤、1000斤的新品種,那該多好!”向隊長的這番話深深震撼了袁隆平,他捫心自問:種田的人都吃不飽,像我們這種學農的人能說沒有責任嗎?
二天,據袁隆平的調查,秀建大隊的幾千畝水田八九成種的是水稻。包括湖南在內的南方人,大多數習慣以大米為主食。他強烈意識到,想要讓大家真正吃飽飯,就必須把水稻的單產搞上去。他決心不辜負鄉親們的期盼,一定要培育出大大提高產量的好稻種。
三天,在“三同”鍛煉期滿后,袁隆平回到安江農校。從1960年起,他的研究方向就從紅薯轉到水稻上來,在那半畝試驗田里,開始了水稻育種的探索之旅,立誓要解決“種田人吃飽飯”的問題。從此,稻種成為袁隆平一生的研究課題,他說:讓所有人遠離饑餓,是我畢生的追求。”
發現天然雄性不育株
袁隆平曾感慨地說,搞育種研究,靈感很重要,靈感要有外界刺激,需要頂著太陽,蹚著泥水下田,每天和稻株打交道,稻株有靈性,能激發靈感。
培育稻種,袁隆平最初采用的是當時農業育種科研中常用的系統選育法,即到水稻群體中選擇表現良好的變異單株水稻加以培育,然后優中選優,將遺傳性最好的品種培育出來。
1960年,早稻抽穗揚花的時節,每天下課鈴聲一響,袁隆平就拍掉身上的粉筆灰,匆匆來到試驗田,赤腳泡在田里,在成片的水稻中挑選優稻。一天,他驚喜地發現一株長得格外挺拔的優質稻穗:十幾個8寸長(約合27厘米)的稻穗沉甸甸地低垂著,一個分蘗(禾本科等植物在地面以下或接近地面處所發生的分枝——編者注)就有230顆稻粒。他簡單估算了一下,用它做種子,水稻畝產可超過千斤——當時高產水稻也不過五六百斤。他如獲至寶,找來一根紅布條,給這株特優稻做上了醒目的標記。當年,這株優稻產下了1000多粒稻種。第二年春天,袁隆平信心滿滿地將稻種播到試驗田里,隨后田間管理的每個環節他都親力親為,經常拿著放大鏡觀察禾苗的生長情況,詳細記錄每個細微變化。
禾苗抽穗揚花了,但田間的景象卻讓袁隆平大失所望:稻株高矮不齊,抽穗早晚不一,完全見不到其父本高大茁壯的影子。他癱坐在田埂上,一整天不吃不喝,望著稻株苦思冥想。突然他來了靈感:水稻是自花授粉的作物,不會出現性狀分離,而現在出現了性狀分離,高矮不齊的分離比例正好是3∶1,符合遺傳學分離規律。他進而推論出那棵“鶴立雞群”的植株是地地道道的天然雜交稻。既然自然界存在著天然雜交稻,那么就有可能培育出人工雜交稻來。
從認定那棵天然雜交稻開始,袁隆平對“水稻是自花授粉作物,沒有雜種優勢”的“金科玉律”產生了質疑,開始了獨辟蹊徑的研究,把精力轉到培育雜交稻這一嶄新的課題上來。
為找到研究雜交水稻的理論依據,袁隆平自費到北京,拜訪了中國農業科學院著名遺傳學專家楊國榮、鮑文奎。他們鼓勵袁隆平在科研道路上要敢于大膽探索。袁隆平還在農科院圖書館查閱了大量專業雜志和外文資料,對遺傳育種學科前沿的基本情況、相關理論、熱點問題、雜交育種實際進展等有了更多了解。袁隆平決心揭示水稻雜交的奧秘與規律,他決定采取“三系法”技術路線,通過培育雄性“不育系”“保持系”“恢復系”,實現三系配套,達到利用水稻雜種優勢的目的。
要實現三系配套,最關鍵的是要找到天然水稻雄性不育株。然而,天然水稻雄性不育株長什么樣,袁隆平并沒有見過,也沒能在相關資料上查到,只能用最原始的辦法,下稻田一株一株地找。
水稻揚花是6月下旬到7月上旬,揚花時間只有十幾天。袁隆平每天吃過早飯,帶上水壺和兩個饅頭,便光著腳下田,身體躬成九十度,臉貼著層層疊疊的稻浪,手拿放大鏡,一株一株稻穗地查看。上面太陽曬,很熱;下面踩在冷水里,很涼。午飯時間到了,袁隆平就坐在樹蔭下,就著涼白開水啃饅頭,下午接著找。
功夫不負有心人。在尋找到第6400穗稻穗時,袁隆平終于發現了第一株天然雄性不育株。妻子兼助手鄧哲在筆記本上留下了這樣的記錄:
發現時間:1964年7月5日午后2時25分。
發現地點:安江農校水稻試驗田。
水稻品種:洞庭早秈。
1965年7月,袁隆平又在1.4萬多穗稻穗中發現了5株天然雄性不育株。經人工授粉,它們結出了數百粒第一代雄性不育株種子。此后經過連續兩年的春播與翻秋,共有4株成功繁殖了一至兩代。袁隆平據此推論,水稻具有雜種優勢。
當年底,袁隆平完成了論文《水稻的雄性不孕性》。這篇論文突破了經典遺傳學關于“自花授粉作物沒有雜種優勢”的理論束縛,提出通過三系法途徑培育雜交水稻,大幅提高水稻產量的設想,奠定了雜交水稻研究的理論基礎。此文發表在《科學通報》1966年2月第17卷第4期上。國家科委九局局長趙石英看到此文后,意識到袁隆平的研究具有重大意義,即向主管國家科技工作的聶榮臻副總理匯報此事。國家科委下發公函,責成湖南省科委和安江農校支持袁隆平的研究。
由此,“水稻雄性不育”研究被湖南省科委列入省級科研項目,每年撥給經費600元。湖南省農科院認為袁隆平在安江農校難以專心研究,于是決定將課題從安江農校上收到省農科院。1968年,袁隆平帶著兩個學生兼助手李必湖、尹華奇,被借調到湖南省農科院。
在實踐中攻堅克難
袁隆平是個實踐派,他向來不喜歡脫離生產的研究,“寫這么多論文,有什么用?貢獻是零!”他靠實踐起家,靠實踐突破雜交水稻研究中的一個個難題,也靠實踐推動理論創新。
“南繁”是一個重要的育種實踐活動,每年秋冬季節,北部科研人員將農作物品種帶到海南,利用熱帶地區適宜的光溫條件,從事農作物品種選育、種子生產和種質鑒定等。“南繁”一直是袁隆平夢寐以求的,到了省農科院后,這一愿望得以實現。
1968年冬,袁隆平帶著兩個助手第一次來到三亞,開始了持續50余年的“南繁”之旅。他們起初的生活條件極為艱苦,住的是茅屋草舍,點的是煤油燈,睡的是用竹竿、秫秸搭的地鋪。每天晚上,為防蚊蟲叮咬,就用塑料薄膜裹在身上;為防老鼠吃大米,就將米袋吊在房梁上。
在這種艱苦條件下,袁隆平團隊開始了雄性不育株的實驗研究。兩年“南繁”,他們先后用1000多個品種的水稻,與最初找到的不育株及其后代進行了3000多次測交和回交實驗,但最好的結果只是后代產生了70%的雄性不育株,而他們要的是100%。
問題的癥結在哪里?袁隆平反思:水稻和人類一樣,血緣越遠,長出健康后代的幾率就越大;而他們一直在栽培稻的小圈子里打轉,從地理環境到生物學特性,親緣關系都比較近。他認為必須重新選用親本材料,提出了“利用遠緣的野生稻與栽培稻雜交”的新設想。袁隆平決定兵分兩路,他負責進京向遺傳學專家求教,搞清相關理論問題;李必湖等繼續在海南尋找野生稻。袁隆平叮囑,不能自己到處亂闖,要找熟悉情況的當地人調查。
李必湖向南紅農場技術員馮克珊打聽,對方給了肯定的回答:“野生稻?有啊!”1970年11月23日上午,他們在一個鐵路涵洞旁的水塘邊發現了成片的野生稻正在揚花吐蕊。他們躬身逐株仔細觀察,發現了三穗雄花異常的野生稻穗,生長于同一禾蔸(音dōu,指某些植物的根和靠近根的莖——編者注)。李必湖驚喜萬分,把這蔸野生稻連泥挖起,用衣服包著捧回,移栽到試驗田里,等袁隆平回來鑒定。
袁隆平在北京得到了專家的幫助和鼓勵,大大拓展了思路。這時他收到海南發來“找到雄性不育野生稻”的電報,喜出望外,連夜擠上火車直奔海南。一到農場,他就迫不及待來到試驗田,仔細觀察那株野生稻:花藥細瘦,色澤淺黃,雄蕊不開裂散粉。他欣喜地拍了拍李必湖的后背:“高級,高級啊!”然后又采集稻花樣品,置于顯微鏡下檢驗,最終確認這是一株十分難得的野生稻雄性不育株。袁隆平說:“這是大自然饋贈給雜交水稻研究的一份特殊而珍貴的禮物。”他們精心培育這株野生稻,收獲了少量珍貴的種子,袁隆平給它取名為“野敗”。
“野敗”的發現,為雜交水稻研究帶來了新的契機。袁隆平團隊用“廣場矮”“京引66”等品種測交,發現它們對“野敗”不育株有保持能力,為培育水稻不育系和隨后的三系配套打開了突破口。
1971年2月,袁隆平正式調到湖南省農科院。3月,18個省市的水稻育種專業人員齊聚南紅農場。袁隆平將200多粒“野敗”種子貢獻出來,準備進行雜交水稻三系配套的大協作。100多名農業科研工作者用“野敗”種子,與全國各地上千個水稻品種進行了上萬個組合的回交轉育。三系中的不育系和保持系很快在湖南、江西、福建等地分別通過不同水稻品種育成。可以說,如今的雜交水稻品種數不勝數,而每個品種的植株里都有“野敗”的基因。
1973年,袁隆平等又率先找到一批以“IR24”為代表的花粉量大、恢復度在90%以上的恢復系,并在海南用不育系“二九南1號”和恢復系“IR24”雜交,育成了世界上第一個實用高產雜交水稻品種“南優2號”。是年10月,袁隆平發表論文《利用“野敗”選育“三系”的進展》,宣告我國秈型雜交水稻三系配套成功,標志著世界范圍內中國首次成功利用水稻雜種優勢。
次年春,袁隆平把雜交水稻品種播種在安江農校的試驗田里,畝產量高達628公斤,幾乎是常規水稻的兩倍。湖南、廣西等十多個省(區)雜交水稻的種植面積可達4000多畝。然而,大面積推廣,雜交稻種供不應求。當時雜交稻種畝產很低,還不到6公斤,要將雜交水稻廣泛應用于大田生產,提高制種畝產是一道必過的坎。
袁隆平團隊通過總結經驗,初步認定制種產量低的主要原因,是異花授粉的花粉量不足。為破解這個難題,袁隆平白天泡在試驗田里,反復觀察,仔細研究,晚上躺在床上輾轉反側。床邊兩株做實驗用的水稻植株映入他的眼簾:一株是前幾天采回來的,已經干枯發黃;一株是當天采回來的,依然翠綠挺拔。突然,他眼前一亮,三更半夜叫醒了睡夢中的同事。
袁隆平舉著兩株水稻,向大家說明他的發現:雜交水稻是異花授粉,父本和母本是兩個不同的品種,開花時間自然會有差別。如果母本已經開花,父本的花還沒有開,或已經開完了,就會錯過授粉的最佳時機。這就是雜交水稻制種產量低的癥結。聽了這番話,大家都興奮得睡不著覺,一大早便直奔試驗田。對于搞了多年育種的人來說,將不同品種水稻的開花期調整到一起并非難事。只要稍微調整一下水稻栽培的時間,便可讓父本和母本的花期重合。
解決了花期不遇的問題,雜交水稻種子畝產突破25公斤大關。可母本水稻花期包莖的問題又接踵而來。袁隆平及時采納同事羅孝和的建議,在水稻上噴灑赤霉素,包莖現象消失。種子畝產提高到40公斤。此后,制種產量逐漸提高,最高超過300公斤。
1975年12月,國家決定在南方13省(區)加速推廣雜交水稻。數以萬計的制種大軍云集海南,開展大規模“南繁”雜交水稻制種,制種面積達3.3萬畝。1976年,全國推廣雜交水稻208萬畝,增產幅度普遍在20%以上。由此,中國的糧食產量實現了一次飛躍。從1976年大面積推廣后,我國累計推廣種植雜交水稻60億畝,累計增產6000億公斤,每年增產的稻谷可以養活7000萬人。
1977年,在三系法育種實踐的基礎上,袁隆平發表了《雜交水稻培育的實踐和理論》《雜交水稻制種與高產的關鍵技術》兩篇重量級論文,闡述了雜交水稻育種中的幾個重大理論問題,促進了雜交水稻研究的創新。
“要搞研究就不要怕失敗”
在三系法育種獲得成功后,袁隆平深知,要想在產量和優勢利用方面取得新突破,就必須在育種上沖出三系法品種間雜交的框框,不斷創新,銳意精進。
1984年6月,國家撥款500萬元專款,建立湖南雜交水稻研究中心,這是國內外第一家雜交水稻的專業科研機構,袁隆平擔任中心主任。
1986年,袁隆平發表《雜交水稻育種的戰略設想》,將雜交水稻育種在選育方法上,分為三系法、兩系法和一系法三個戰略發展階段,即育種程序朝著由繁至簡而效率越來越高的方向發展;在雜種優勢水平的利用上,分為品種間、亞種間和遠緣雜種優勢的利用三個戰略發展階段,即優勢利用朝著越來越強的方向發展。這一思路得到廣泛認同和采用,成為雜交水稻育種發展的指導思想。
20世紀80年代,光溫敏型核雄性不育水稻被發現。袁隆平認為,它為兩系法育種提供了可能,在夏季長時間日照下可用于制種,在春秋季可進行自身繁殖,一系兩用,省掉了保持系。基于此,袁隆平帶領團隊迅速投入兩系法育種研究。1987年,國家“863”計劃將兩系法雜交水稻研究立為專題攻關。
然而,天有不測之風云,1989年出現了罕見的盛夏低溫天氣,造成全國性兩系制種大面積失敗。一時間,兩系法被“唱衰”,很多研究者認為兩系雜交稻技術是個“死胡同”,紛紛放棄。關鍵時刻,袁隆平站出來說:“要搞研究,就不要怕失敗,怕失敗就不要搞科研。”冷靜分析后,袁隆平發現,除了光照長短,溫度高低也是關鍵因素。他于1992年、1994年分別發表論文,提出光溫敏不育系選育的關鍵技術指標和技術路線,并建立確保制種安全的繁殖程序,使兩系法研究“起死回生”。
經過持續攻關,袁隆平于1995年8月宣布,兩系法雜交水稻研究已取得突破性進展,可大面積推廣。從1986年到1995年,同三系法一樣,兩系法也用了9年時間才獲得成功。不同的是,三系法是經典方法,而兩系法是“中國獨創”。兩系法表現出更好的增產效果,比同熟期三系雜交稻增產5%~10%,且米質大為改善。
袁隆平沒有滿足于兩系法的重大突破,執著追求更高境界。1997年,年近古稀的袁隆平依舊保持著強烈的創新欲望,開始了中國超級雜交水稻的研究。“超級稻”是國際水稻研究所于1989年啟動的一項水稻選育研究,目標是到2000年時育成每公頃產量達12噸(畝產800公斤)的超級水稻品種。
1997年國慶假期,袁隆平在試驗田里觀察、測定大量數據,發表論文《雜交水稻超高產育種》,鮮明提出“形態改良與雜種優勢利用相結合選育超級雜交稻”的重要技術路線。他定下的目標是,2000年之前,超級雜交稻大面積示范第一期畝產700公斤。他對媒體說:“實現了這個目標,我就心滿意足了。”4年后,第二期畝產800公斤的目標提前實現,袁隆平又對媒體說,“實現了這個目標,我就心滿意足了。”其實,他仍未“心滿意足”,提出第三期畝產要達到900公斤的目標。2011年,目標超額達成。
2013年,袁隆平又啟動畝產1000公斤的目標攻關。2018年,這一目標在云南個舊的百畝示范片達成,畝產達1152.3公斤,最高畝產達1209.5公斤,刷了畝產新高。袁隆平還是不滿足,笑著說:“在中國,超級稻畝產800公斤才算及格,畝產1000公斤打80分,畝產1200公斤才是滿分。”
袁隆平一生獲獎無數,其中不乏國內國際重大獎項和榮譽,可謂功成名就。但他沒有坐享榮譽,而是將目光放得更遠,放在海水稻、一系法雜交水稻的攻關上,踐行著自己榮獲終身成就獎時作出的“終身成就獎就是要奮斗終生”的承諾。
稻田是袁隆平感到最有幸福感的地方。“不在稻田里,就是在去稻田的路上”是他的真實寫照。他說,他的職業是搞水稻,讓他不下田,除非田里沒有水稻了。他被田間毒辣的太陽曬得黝黑,老鄉們都親切地稱他為“非洲人”,他笑著調侃自己:“搞雜交水稻的人,不經過‘水深火熱’是難出成果的。”
隨著年齡增大,助手、學生都勸袁隆平少下田,事情交待年輕人去做就行了。袁隆平笑著說:“關在屋子里手腳發癢,下田搞試驗才有樂趣。”他一直視水稻如孩子,即使到了耄耋之年,一天也要去試驗田里看上三四回。2019年9月,在去北京領“共和國勛章”前,他還專門去稻田里跟水稻道別:“你們都乖乖的,我過幾天就回來啦!”
袁隆平經常談及他的兩個夢想:一個是“禾下乘涼夢”,一個是“雜交水稻覆蓋全球夢”。關于前者,他曾真實夢見試驗田里的超級雜交水稻長得比高粱還高,穗子有掃帚那么長,谷粒有花生米那么大,他和助手坐在稻穗下乘涼。他多次向人描述這一夢境,這也是他對水稻的理想追求。至于后者,全球有40多個國家和地區試種雜交水稻,10多個國家實現了雜交水稻的大面積種植,普遍比當地水稻增產20%以上。
2021年5月22日,袁隆平在長沙仙逝。他一輩子躬耕田野,腳踏實地,以稻桿為筆,以水田為紙,把科學研究寫在祖國大地上。文│梅興無
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