功夫不负有心人:“野败”飘来稻花香
杂交水稻的研制是从袁隆平发现水稻的杂交优势开始的。1961年,袁隆平在自己栽种的水稻试验田里意外发现了一株穗大饱满、形态特优的“稻王”。袁隆平如获至宝,立即收集种子,希望用它获得产量高的新品种。但令他失望的是,子代的禾苗抽穗后,长得参差不齐,完全没有亲代优良的性状。袁隆平在失望之余,仔细分析了原因,突然间来了灵感,他意识到这种分离就是孟德尔、摩尔根遗传学中的性状分离现象,说明他所发现的水稻极有可能不是纯种,经过统计学分析,子代水稻高矮比符合3∶1的分离定律,从而证明了他发现了一株天然的杂交稻。这启示了水稻虽然是自花授粉植物,但它存在杂种优势,搞杂交水稻研究是有前途的。
通过查阅国外农作物利用杂种优势的文献,袁隆平逐渐形成了通过雄性不育系、保持系、恢复系三系配套的方式来利用水稻杂种优势的思路。他认为水稻之所以能够天然杂交,关键就在于雄性不育株,所以从1964年6月水稻开始抽穗扬花开始,他便开始在稻田里寻找天然的雄性不育株。功夫不负有心人,7月5日,袁隆平发现了一株花粉败育的雄性不育株,经过几代人工授粉的杂交实验,袁隆平确认了其中有一些杂交组合存在杂种优势。1965年10月,袁隆平向《科学通报》投稿论文《水稻的雄性不育性》,系统阐述了三系配套的概念:一是雄性不育系。雌蕊发育正常,而雄蕊的发育退化或败育,不能自花授粉结实;二是保持系。雌雄蕊发育正常,将其花粉授予雄性不育系的雌蕊,不仅可结成对种子,而且播种后仍可获得雄性不育植株;三是恢复系。其花粉授予不育系的雌蕊,所产生的种子播种后,长成的植株又恢复了可育性。这篇文章得到了高层的认可,正是这篇文章使得袁隆平在当时特殊的政治环境中受到保护,也使得杂交水稻的研制没有受到过大的冲击。(https://www.daowen.com)
袁隆平与他的两个学生利用人工培植的不育系进行了一系列实验,但结果均达不到100%保持不育。经过多次实验结果不尽理想之后,他改变思路,决定利用远缘杂交方法,寻找野生稻的亲本与栽培稻进行杂交,创造新的雄性不育材料。而野生稻分布在海南、云南、广西等偏远地区,所以从1970年开始,袁隆平便与助手奔赴各地收集材料。1970年11月,袁隆平的助手李必湖在南红农场附近的沼泽地里找到了1株雄花异常的野生稻,经过检测,这是一株花粉败育的野生稻,袁隆平将它命名为“野败”。“野败”具有非常优秀的遗传性,其子代100%为雄性不育株,至此,杂交水稻最重要的工作才算圆满完成。“野败”发现后,全国各地科研人员开始紧张地投入到三系配套的工作中,南红农场成了杂交水稻开发的大本营。全国陆续选配出“南优”“矮优”“威优”“籼优”等强优势籼型杂交水稻组合,成功实现了粮食增产,我国也因此成为世界上第一个成功利用水稻杂种优势的国家。1981年6月6日,袁隆平凭借籼型杂交水稻获得国家技术发明特等奖,为我国农业科学赢得了荣誉。
实现三系配套后,袁隆平并没有躺在功劳簿上度日,而是积极推动杂交水稻发展战略。由于三系法制种程序烦琐,袁隆平在1986年提出,杂交水稻的育种,应该从三系法向两系法乃至一系法的方向发展。1973年,湖北省研究院石明松发现了三株雄性不育株变株,其特点是夏天的时候该稻株花粉败育,到了秋天却能够恢复育性,对光照具有敏感性。两系法杂交水稻,就是利用了这种特性,在夏季长日照下进行制种,在春秋季节自我繁殖,一系两用,省掉了保持系,从而简化了制种流程,提高了制种效率。袁隆平没有停止步伐,而是向着一系的目标继续带领团队进行科研工作。